CN205843627U - 一种牧草覆盖度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种牧草覆盖度检测装置，包括图像采集模块，所述图像采集模块与数字信号处理器相连，所述数字信号处理器通过网络传输模块与客户端相连，所述数字信号处理器还连接有同步动态随机存储器与闪存。本实用新型一种牧草覆盖度检测装置，无需在观测现场放置任何标志物，而且可以在任意天气条件下不间断测量，克服了现有方法对硬件条件和实验环境条件等外部条件要求高的缺点，实现了对牧草实时、无损、远程、连续测量，提高了观测资料的客观性、数据质量，并减轻了观测人员劳动强度、提高了观测效率。

Description

一种牧草覆盖度检测装置

技术领域

本实用新型属于牧草测量装置技术领域，具体地说，涉及一种牧草覆盖度检测装置。

背景技术

牧草覆盖度也称为盖度，是以在一定面积(长度)内，牧草对地面的投影面积(长度)占总面积(长度)的百分比。牧草覆盖度是描述牧草长势即草原牧草的生长状况与趋势的群体特征参数。多年生或一年生草类覆盖度在测产小区内进行。灌木、半灌木植被非常稀疏，可在观测地段内有代表性的地方进行测定。在每次测定产量前，先观测覆盖度再进行产量测定。牧草覆盖度与植物的光合有效辐射吸收相关,因而通过对牧草覆盖度进行草原长势的定量监测，既能反映牧草生长期内整体的动态变化,也能反映牧草光合作用和蒸腾作用能力,通过对牧草覆盖度的测量既可以评价气象条件对牧草生长的影响，也可以为畜牧业管理决策提供依据。

草原牧草覆盖度检测目前仍然以人工检测为主。采用目测法在测产样方内，从牧草的上方与地面垂直目测估计混合牧草的覆盖程度，按10等分估计，如1平方米范围的牧草覆盖地面达8成时覆盖度记为80％，四个小区取其平均值，取整数记载。由于观测点与台站距离较远，检测结果不仅不精确，而且很费时、费力、主观性较大，无法在牧草的整个生长过程中实现连续监测。尽管当前出现了一些牧草覆盖度检测装置，例如移动光量计、空间定量计等基于光的截获原理，对透过植被层的光照进行度量，从而获取植被覆盖度。但这些设备要求有专用的传感器，对设备要求较高、且在野外操作不方便，通常要在太阳高度角最大时完成，受天气条件的影响大，且不能实现连续在线观测。利用数码相机进行近景测量是现在最常见的方法之一。这种方法利用数码相机进行近距离拍照，获取牧草生长静态图像信息后，并通过阈值法来提取照片上的牧草像素点获取牧草覆盖度。静态图像信息提取测量法精度高，然而此测量法主要靠人工近距离拍摄照片，费时费力，难以对牧草进行实时连续性观测，资料时效性和可比性较差，不适用于长期业务的开展。

综上所述，使用现有的牧草覆盖度检测装置时，需要人到达现场、或需要在观测现场放置标志物，对牧草生长有损坏，无法实现在线连续观测。而且这些装置多与人工观测结合，成本高、费时费力、误差大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有检测装置无法在牧草整个生长过程中实现连续观测、对牧草生长有损坏的问题，提供了一种牧草覆盖度检测装置，可对牧草实时、无损、远程、连续测量。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种牧草覆盖度检测装置，包括图像采集模块，所述图像采集模块与数字信号处理器相连，所述数字信号处理器通过网络传输模块与客户端相连，所述数字信号处理器还连接有同步动态随机存储器与闪存。

进一步地，所述网络传输模块包括以太网收发器，所述以太网收发器与数字信号处理器相连，所述以太网收发器还通过RJ45接口与客户端相连。

进一步地，所述以太网收发器芯片型号为BCG5221。

进一步地，所述数字信号处理器的型号为TMS320DM642。

进一步地，所述数字信号处理器通过外部存储器连接接口EMIF连接同步动态随机存储器与闪存，采用增强型直接内存存取EDMA方式传输数据以减少对数字信号处理器内核的打扰。

进一步地，所述数字信号处理器还连接有SD卡。

进一步地，所述图像采集模块采用智能工业相机。

进一步地，所述图像采集模块还连接有先入先出存储器。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：

本实用新型牧草覆盖度检测装置，采用无接触的远程测量，通过图像采集模块在前端采集牧草图像，并经数字信号处理器处理，处理后的结果及原始图像、处理后的图像数据流再通过网络传输给客户端。无需在观测现场放置任何标志物，而且可以在任意天气条件下不间断测量，克服了现有方法对硬件条件和实验环境条件等外部条件要求高的缺点，实现了对牧草实时、无损、远程、连续测量，提高了观测资料的客观性、数据质量，并减轻了观测人员劳动强度、提高了观测效率。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例牧草覆盖度检测装置的结构示意图。

图中，1-图像采集模块，2-数字信号处理器，3-同步动态随机存储器，4-闪存，5-SD卡，6-网络传输模块，7-以太网收发器。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本实用新型一种牧草覆盖度检测装置，参见图1，包括图像采集模块1，所述图像采集模块1与数字信号处理器(DSP)2相连，所述数字信号处理器2通过网络传输模块6与客户端相连，所述数字信号处理器2还连接有同步动态随机存储器(SDRAM)3与闪存(FLASH)4，所述图像采集模块1安装在与地面平行、距离地面高度低于1.5米的支架上。

进一步地，所述网络传输模块6包括以太网收发器7，所述以太网收发器7通过独立多媒体接口(MII：media independent interface)与数字信号处理器2相连，所述以太网收发器7还通过RJ45接口与客户端相连。

优选的，以太网收发器7芯片型号为BCG5221，为Broadcom公司的10/100Base-TX以太网收发器芯片。

进一步地，所述数字信号处理器2通过外部存储器连接接口(EMIF)连接同步动态随机存储器3与闪存4，采用增强型直接内存存取(EDMA)方式传输数据以减少对DSP内核的打扰。通过EDMA可以在DSP进行图像处理的同时进行数据的传输与存储，其中SDRAM存储图像格式转换的中间结果等图像数据，而Flash用于存储要用到的一些参数等。

优选的，DSP采用TI公司的TMS320DM642。

进一步地，所述数字信号处理器2还连接有SD卡5。在网络信号不好时可以自动将图像及检测数据存储到SD卡5上，当网络信号恢复后会自动采用FTP协议通过网络传输到指定的FTP服务器上。

进一步地，所述图像采集模块1通过CameraLink接口与数字信号处理器2相连。

进一步地，所述图像采集模块1还连接有先入先出存储器(FIFO)，FIFO对图像采集模块1采集到的图像数据进行缓存。

优选的，图像采集模块1采用一台200万像素智能工业相机。相机安装在与地面平行、距离地面高度低于1.5米的支架上，相机垂直放置在支架上，光轴与地平面垂直。相机安装在防护罩内部，采用太阳能电池板供电。该工业相机可以根据需要自行设定工作时间以及拍摄照片次数，设定自动启动和关闭，节省能耗。此外，相机内还设置有看门狗电路，如检测装置异常，可以自动复位。

DSP采用TI公司的TMS320DM642(以下简称DM642)，其工作主频高达720MHz，处理性能可达5760MIPS。DM642是TI公司专为多媒体应用而设计的数字信号处理器，该芯片新增了很多外围设备和接口，特别适合于基于网络的数字视频处理与传输。DM642控制着图像的采集、存储、处理、压缩和网络传输，可通过现有的阈值法来提取照片上的牧草像素点获取牧草覆盖度，进而实现对牧草覆盖度的计算，也可通过新的方法进行牧草覆盖度的计算。DM642内部自带的网络功能模块由3个主要功能模块组成:以太网媒体接入控制器(EMAC)模块、管理数据输入输出(MDIO)模块和EMAC控制模块。EMAC模块控制物理层网络器件(简称PHY)与DSP之间数据包的交换，MDIO模块控制PHY的配置与状态的监测，EMAC控制模块是DSP内核与EMAC模块和MDIO模块之间的接口，它使数据能够高效率地发送和接收。

上述装置的工作过程为：图像采集模块1将采集到的牧草图像传送给DSP，DSP通过EMIF接口传送到SDRAM，以便对其进行图像处理，DSP将处理后的图像及原图进行JPEG压缩，然后将JPEG图像数据流及处理结果通过以太网收发器进行网络传输至客户端。该装置功耗低，受工作环境影响小，可以放在野外无人值守的情况下24小时运行，实现牧草整个生长过程中连续观测，不需要标定、参考物等，对牧草无损坏。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离实用新型的精神和范围，则都应在实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种牧草覆盖度检测装置，其特征在于，包括图像采集模块(1)，所述图像采集模块(1)与数字信号处理器(2)相连，所述数字信号处理器(2)通过网络传输模块(6)与客户端相连，所述数字信号处理器(2)还连接有同步动态随机存储器(3)与闪存(4)。

2.如权利要求1所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述网络传输模块(6)包括以太网收发器(7)，所述以太网收发器(7)与数字信号处理器(2)相连，所述以太网收发器(7)还通过RJ45接口与客户端相连。

3.如权利要求2所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述以太网收发器(7)芯片型号为BCG5221。

4.如权利要求1所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述数字信号处理器(2)的型号为TMS320DM642。

5.如权利要求1或4所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述数字信号处理器(2)通过外部存储器连接接口EMIF连接同步动态随机存储器(3)与闪存(4)，采用增强型直接内存存取EDMA方式传输数据以减少对数字信号处理器(2)内核的打扰。

6.如权利要求1或4所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述数字信号处理器(2)还连接有SD卡(5)。

7.如权利要求1所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述图像采集模块(1)采用智能工业相机。

8.如权利要求1或7所述的牧草覆盖度检测装置，其特征在于，所述图像采集模块(1)还连接有先入先出存储器。