TWI536307B - Positioning and expulsion system of agricultural preservation - Google Patents

Description

農業保全之定位及驅逐系統

本發明係屬於保全系統的領域，特別是關於一種防範人或者動物企圖侵入種植場地竊取農作物，利用物聯網及行動APP相關技術以達到具有追蹤定位並加以威嚇驅趕的農業保全之定位及驅逐系統。

隨著科技的演進，無線網路的技術越趨強大，可應用於不同領域，其中無線感測網路則是常利用偵測各式感測訊號而採用低功耗、低價格且傳輸距離較短的通訊技術來達成，當用以偵測的感測器被觸發時，透過無線傳輸的方式，來達到即時回報的效果，進而監控各個端點。

近年來由於全球氣候變遷的狀況加劇，農作物生長的條件越來越嚴苛，造成收穫量逐年下降，導致糧食短缺的情形日益惡化，再者種植場地多為開放式空間，有心人士或者是野生動物入侵容易，無法得知其入侵地點與路徑，欲進行威嚇與驅離的難度增加，而使農民辛苦種植的作物常被竊取殆盡。由此可知，建置協助農民監控種植場地的環境即時監控系統，確實有其發展價值。

有鑑於此，如何透過無線感測技術及定位，來達到追蹤入侵種植場地的人或者是動物，並加以驅逐與威嚇，而避免農民的作物遭到偷竊或受到動物的啃食，造成農作物的損失，係為本發明所欲探究之主題。

有鑑於此，本發明之一目的，旨在提供一種農業保全之定位 及驅逐系統，俾利用感測器來偵測種植場地之即時狀態，當感測器被觸發時，透過座標追蹤定位入侵的人或者動物，並加以威嚇驅逐，有效降低農作物被偷竊或遭動物啃食的機會。

為達上述目的，本發明之農業保全之定位及驅逐系統，其係 建佈於一種植場地，當該種植場地被入侵時，可判定該種植場地被入侵的地點與座標，予以入侵者威嚇驅離，同時將入侵地點顯示於顯示介面，其包括：複數個定位點、複數個感測單元、複數個第一微處理器、複數個第一無線模組以及一中控端，該等定位點由該種植場地區隔而成，且分別設定有一座標並儲存於一中控端資料庫及一雲端資料庫內；每一該定位點內設有該等感測單元，以判斷每一該定位點之即時狀態並傳送一感測訊號；複數個第一微處理器，每一該第一微處理器對應設置於每一該定位點內；複數個第一無線模組，每一該第一無線模組對應設置於每一該定位點內，並該等第一微處理器電訊連接，其中，該等第一無線模組及該等第一微處理器係與該等感測單元電訊連接以接收該感測訊號，並判斷該感測訊號得知是否有入侵者或誤判；以及；該中控端內具有一中央處理器、一中控無線模組與一地理資訊顯示系統，且該中控端資料庫設置於該中控端內，該中控無線模組與該等第一無線模組電訊連接；其中，當該等定位點內的該等感測單元被觸發，對應之該第一微處理器判定該感測訊號而顯示有入侵者，以使該地理資訊顯示系統從該中控端資料庫取得該座標，同時顯示於該中控端之該地理資訊顯示系統上及顯示於該行動裝置上，而立即得知入侵地點。

如上述之農業保全之定位及驅逐系統，其中該等定位點內可 分別設有一GPS定位模組，該GPS定位模組與每一該第一微處理器電訊連接，當該等定位點其中之一內的該等感測單元被觸發，且該第一微處理器判定有入侵者時，該GPS定位模組所偵測到之座標與儲存於該中控端資料庫之該座標，且顯示於該中控端之該地理資訊顯示系統，並傳送於該行動裝置上加以顯示。

另一方式為，定位該座標亦可透過一電子圖資系統所派定， 透過該電子圖資系統，每一該定位點之該座標可預先被量測出來，並儲存於該中控端資料庫且再傳至該雲端資料庫內，當該等感測單元被觸發時，以藉該座標得知該種植場地被入侵之至少一該定位點。

此外，該農業保全之定位及驅逐系統更包含至少一驅逐裝 置、至少一CCD拍照裝置、至少一第二微處理器及至少一第二無線模組以及至少一照明警示裝置，該驅逐裝置、該CCD拍照裝置以及該照明警示裝置係設於該種植場地內，該第二無線模組係與該等第一微處理器、該等第二微處理器、該CCD拍照裝置、該驅逐裝置、該照明警示裝置以及該中控無線模組電訊連接，該CCD拍照裝置又與該中控端資料庫電訊連接；當該等定位點其中之一內的該等感測單元被觸發，且該定位點內之該第一微處理器判定該感測訊號而顯示有入侵者，則對應之該驅逐裝置與該照明警示裝置啟動，同時該CCD拍照裝置拍下複數個影像，該等影像傳送至該中控端資料庫及該雲端資料庫，然後再由該地理資訊顯示系統顯示並告知該行動裝置。

其中，該驅逐裝置為複數設置時，該驅逐裝置分別為一智能 機器人與一超音波掃頻裝置與一驅離音效撥放裝置，該驅逐裝置用以威嚇與驅趕入侵該種植場地之人或動物。

本發明之農業保全之定位及驅逐系統，其先將該種植場地劃 分之後形成該等定位點，預先測量每一該定位點之該座標並儲存於該資料庫內，且設置該等感測單元與該第一微處理器及該第一無線模組於每一該定位點內，當該等感測單元被觸發時，該第一微處理器會判斷該感測訊號而確認該等定位點是否被侵襲，假設確認有入侵者時，該中控端之該地理資訊顯示系統則從該中控端資料庫取得對應被入侵地點之該座標，同時顯示於該地理資訊顯示系統及該行動裝置，此時該照明警示裝置、該CCD拍照裝置以及該驅逐裝置啟動，該CCD拍照裝置會連續拍攝照片並將照片儲存於該中控端資料庫及該雲端資料庫內，並且利用自行開發之行動APP程式傳送至該行動裝置，該照明警示裝置與該驅逐裝置則是對於入侵的人或者是動物加以威嚇驅離；透過該農業保全之定位及驅逐系統能有效降低該種植場地內的農作物被人竊取或者遭受動物啃食的機率，以減少農民不必要之農損，並確保農產品之產量。

1‧‧‧農業保全之定位及驅逐系統

2‧‧‧種植場地

21‧‧‧定位點

3‧‧‧感測單元

4‧‧‧第一微處理器

41‧‧‧第一無線模組

5‧‧‧中控端

51‧‧‧中控無線模組

52‧‧‧地理資訊顯示系統

53‧‧‧中控端資料庫

54‧‧‧中央處理器

6‧‧‧行動裝置

7‧‧‧第二微處理器

71‧‧‧第二無線模組

8‧‧‧CCD拍照裝置

9‧‧‧驅逐裝置

91‧‧‧智能機器人

92‧‧‧驅離音效撥放裝置

93‧‧‧超音波掃頻裝置

10‧‧‧照明警示裝置

11‧‧‧雲端資料庫

第1圖，為本發明較佳實施例之種植場地示意圖。

第2圖，為本發明較佳實施例第一實施態樣之方塊圖。

第3圖，為本發明較佳實施例第二實施態樣之方塊圖。

第4圖，為本發明較佳實施例之實際應用圖。

為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明 搭配圖式，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

本發明係利用Zigbee無線區域網路來建構，但舉凡Wifi、 藍芽、Zwave、EnOcean、電力線等無線通訊協定，皆可被應用於本發明農業保全之定位及驅逐系統的架構；Zigbee係乃IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)電機電子工程師學會所制定的規格，名稱為IEEE 802.15.4，Zigbee的網路協定層分為Application Layer(APL)、Network Layer(NWK)、Medium Access Layer(MAC)與Physical Layer(PHY)四層的架構，其使用頻段分別為2.4G、915M、868M，採用Direct Sequence Spread Spectrum(DSSS)直接序列展頻系統作為PHY層的傳輸技術，透過Zigbee可建構功能強大之無線感測網路。

請參閱第1圖、第2圖，係為本發明較佳實施例之種植場地 示意圖與本發明較佳實施例第一實施態樣之方塊圖。如圖中所示，本發明之農業保全之定位及驅逐系統1，其係建佈於一種植場地2，當該種植場地2被入侵時，判斷出該種植場地2被入侵的地點與座標，予以入侵者威嚇驅離，同時將入侵地點顯示於顯示介面，其包括：複數個定位點21、複數個感測單元3、複數個第一微處理器4、複數個第一無線模組41以及一中控端5。

該等定位點21由該種植場地2分別區隔而成，且預先利用 Google Map或者是GPS等先將每一該定位點21做定位，且分別設定有一座標並儲存於一中控端資料庫53及一雲端資料庫11內，每一該定位點21具有一編號，每一該編號係對應每一該座標；每一該定位點21內設有該等感 測單元3，當該種植場地2被劃分成該等定位點21時，當該定位點21內的該等感測單元3被觸發時，可以使用逆向追蹤的方式，得知該種植場地2何處被入侵；該等感測單元3可分別為一人體紅外線感應裝置、一壓力感測裝置、一震動感測裝置、一彎曲率檢知裝置及一運動偵測裝置等，惟此僅為本發明之較佳實施類型，本發明並不侷限於此。

該人體紅外線感應裝置只通過溫度接近36.5度的遠紅外線 波長，適用於人體之感測，可預先建佈於該種植場地2之周圍作為第一道防止他人入侵的防護機制；該壓力感測裝置係感知外來的壓力變化，將其轉換成電阻值之改變並加以判別，該壓力感測裝置可設於每一該定位點21內的走道或是易於踩踏之處，使入侵者或動物不自覺觸碰，且即時回報；該震動感測裝置係利用內部電極間的導電電阻值是否迅速增加，而判斷外在的震動變化，其可安裝於作物本體或是埋設於土壤表層且靠近植物根部之處，以檢測作物是否被摘取；該彎曲率檢知裝置透過感知電阻值之改變而推估出彎曲的角度，可設置於果樹或其他作物上，當該彎曲率檢知裝置被觸發時，即可得知果樹與作物是否被彎折或企圖摘取；該運動偵測裝置利用10.525GHz的X-Band頻率來檢知物體是否有相對運動，並輸出高位準與低位準的波形震盪以顯示運動之狀態，可以偵測室內、區域甚至室內隔牆另一邊的運動檢測。

該等感測單元3即時監控每一該定位點21之狀態並發出一 感測訊號；每一該第一微處理器4及每一該第一無線模組41對應設置於每一該定位點21內，並與該等感測單元3電訊連接，以接收該感測訊號，並判斷該感測訊號是否誤判。

該中控端5典型為PC，該中控端5內具有一中控無線模組 51、一地理資訊顯示系統52、該中控端資料庫53及一中央處理器54，該中控端5主要是做為該等定位點21與一行動裝置6訊號傳遞與轉發的中繼點，該中控無線模組51與該等第一無線模組41電訊連接，該地理資訊顯示系統52經由該中央處理器54而與該行動裝置6、該中控無線模組51及該中控端資料庫53電訊連接，該地理資訊顯示系統52可顯示含有感測單元3之感測端送來對應之座標，另該中控端5可將感測資訊送至該行動裝置6，而該中控無線模組51及該中控端資料庫53電訊連接；其中該等感測單元3與該第一微處理器4可以採用有線或無線的方式電訊連接。其中，透過該雲端資料庫11，除可將所有的感測相關資料以及該等座標資料進行備份儲存外，或者，直接利用該行動裝置6開啟該雲端資料庫11內之資料加以查詢。另外亦可透過該中央處理器54提示該行動裝置6，是否有新的感測資訊產生。

無線的傳輸方式則可利用無線模組來傳輸，在戶外，一般可 採用Zigbee模組傳輸，因其具有低耗能及路由器(Router)之功能。當該等感測單元3被觸發時，該感測訊號被送至第一微處理器4，判別該等定位點21是否被入侵，當該等定位點21確定被入侵時，該第一微處理器4會透過第一無線模組41傳送訊息予該中控無線模組51，該中控無線模組51再將所接收到之對應座標訊息在該中控端5內處理，即從該中控端資料庫53取得該座標，再將入侵地點在該地理資訊顯示系統52上閃爍顯示，同時顯示於該行動裝置6，而立即得知入侵地點。

該等第一微處理器4針對感測訊號之判斷方式，係搭配該等 感測單元3之運用類別，以下舉例說明之。該等感測單元3因其類別不同，而可被安裝於各該定位點21之各處，如前述，人體紅外線感應裝置係可被安裝於該種植場地2鄰近外圍處，壓力感測裝置係可安裝於該種植場地中的行走路徑，運動偵測裝置則可安裝於如果樹等較高植物處，以電波偵測飛行類動物是否飛行、是否停駐於枝葉上使枝葉產生高低落差，或啄食果實使果實產生高低偏移之落差等現象。因此於一般情況下，若有人或獸之入侵者，係會先行觸發人體紅外線感應裝置及壓力感測裝置，故當被安裝於作物本體或是埋設於土壤表層且靠近植物根部處之震動感測裝置被觸發，其餘如人體紅外線感應裝置、壓力感測裝置、彎曲率檢知裝置或運動偵測裝置其中之一未先予觸發時，該第一微處理器4會判斷為誤判；又如安裝於果樹或其他作物上之彎曲率檢知裝置被觸發，而人體紅外線感應裝置、壓力感測裝置或運動偵測裝置其中之一之該感測單元3未先予觸發時，因人獸會提前觸發人體紅外線感應裝置及壓力感測裝置，鳥類會先提前觸發運動偵測裝置，故該第一微處理器4會將彎曲率檢知裝置之感測訊號判斷為誤判。藉此，本發明係可有效排除誤偵測情況，以增進對該等定位點21之判斷準確度，有效避免錯誤警告之情形發生。

承上，如上述之農業保全之定位及驅逐系統1，其中該等定 位點21內更可分別設有一GPS定位模組，該GPS定位模組係用以量測每一該定位點21之座標，該GPS定位模組與每一該第一微處理器4及每一該第一無線傳輸模組41電訊連接，當該等定位點21其中之一內的該等感測單元3被觸發，且該第一微處理器4判定有入侵者時，該GPS定位模組所偵測到之座標與儲存於該中控端資料庫53之該座標，同時傳送並顯示至該地理 資訊顯示系統52之顯示介面上，及該行動裝置6之顯示介面上，透過此種方式可以雙重確認被入侵的地點，並加以核對，達到追蹤與定位。

另一方式為，該座標之定位亦可透過一電子圖資系統所派 定，透過該電子圖資系統將每一該定位點21之該座標量測出來，並儲存於該中控端資料庫53且再傳至該雲端資料庫11內，當該等感測單元3被觸發時，可精確得知該種植場地2何處被入侵。

請一併參閱第3圖，第3圖係為本發明較佳實施例第二實施 態樣之方塊圖。此外，該農業保全之定位及驅逐系統1更包含至少一驅逐裝置9、至少一CCD拍照裝置8、至少一第二微處理器7、至少一第二無線模組71以及至少一照明警示裝置10，該驅逐裝置9、該CCD拍照裝置8以及該照明警示裝置10係設於該種植場地2內，該第二無線模組71係與該第二微處理器7、該等第一微處理器4、該CCD拍照裝置8、該驅逐裝置9、該照明警示裝置10以及該中控無線模組51電訊連接，該CCD拍照裝置8又與該中控端資料庫53電訊連接；當該等定位點21其中之一內的該等感測單元3被觸發，且該定位點21內之該第一微處理器4判定該感測訊號而顯示有入侵者，則該驅逐裝置9與該照明警示裝置10啟動，該照明警示裝置10或發出強光並持續照射，同時該CCD拍照裝置8拍下複數個影像，該等影像可透過一第二無線模組71上傳至該中控端資料庫53及傳至該雲端資料庫11內，再告知該行動裝置6，從該行動裝置6即可另外查看是何種物種入侵。故當該第一微處理器4判斷有入侵者入侵時，除了將訊息傳送至該中控端5之外，同時亦會透過該第一無線模組41傳送啟動訊息予警報端之該等第二無線模組71，該等第二無線模組71再將啟動訊息送給該等第二微 處理器7，再經由該驅逐裝置9、該照明警示裝置10、該CCD拍照裝置8等進行各項驅嚇行為。

請一併參閱第4圖，第4圖係為本發明較佳實施例之實際應 用圖。當其中之一該定位點21有入侵者時，該等感測單元3係產生該感測訊號，使該地理資訊顯示系統52與該行動裝置6顯示被入侵之該定位點21區域，入侵者可區分為人與動物，常見會造成農損的動物包含鳥類、猴子、山豬、黑熊或者是各式各樣的動物，由於物種繁多，因此防範機制需較為嚴謹，謹此本發明採用了該人體紅外線感應裝置、該壓力感測裝置、該震動感測裝置、該彎曲率檢知裝置及該運動偵測裝置等至少五種之感測單元3，可依照其被觸發的方式與功能將入侵的物種加以區別，並施以相對應的驅逐方式；當該驅逐裝置9為複數設置時，該驅逐裝置9則分別為一智能機器人91與一超音波掃頻裝置93與一驅離音效撥放裝置92，該驅逐裝置9用以威嚇與驅趕入侵該種植場地2之人或動物；該超音波掃頻裝置93與該驅離音效撥放裝置92電訊連接，當該等感測單元3被觸發時且確定有入侵者時，該超音波掃頻裝置93會啟動掃描，對於入侵的物種加以判別並發出干擾之超音波，使其受不了而逃離該種植場地2，而該智能機器人91會移動並揮動手臂加以驅趕，對於飛禽類的鳥獸有良好的驅逐效果，或者該驅離音效撥放裝置92會撥放相對應天敵的聲響，讓入侵的動物誤認為天敵來襲而逃跑。

本發明之農業保全之定位及驅逐系統1，其先將該種植場地 2劃分之後形成該等定位點21，預先測量每一該定位點21之該座標，每一該座標對應一編號，該座標儲存於該中控端資料庫53內，且設置該等感測 單元3與該第一微處理器4及該第一無線模組41於每一該定位點21內，當該等感測單元3被觸發時，該第一微處理器4會判斷該感測訊號而確認該等定位點21是否被侵襲，假設確認有入侵者時，該驅動訊號被傳送，該地理資訊顯示系統52則從該中控端資料庫53取得被入侵地點之該座標並且加以顯示，同時也顯示於該行動裝置6，此時該照明警示裝置10、該CCD拍照裝置8以及該驅逐裝置9啟動，該CCD拍照裝置8會連續拍攝照片並將照片儲存於該中控端資料庫53及傳至該雲端資料庫11內，再傳送至該行動裝置6，該照明警示裝置10與該驅逐裝置9則是對於入侵的人或者是動物加以威嚇驅離；透過該農業保全之定位及驅逐系統1可依照該等感測單元3被觸發的方式與功能將入侵的物種加以區別，並施以相對應的驅逐方式，能有效降低該種植場地2內的農作物被人竊取或者遭受動物啃食的機率，以減少農民不必要之農損，並確保農產品之產量。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以 限定本發明實施之範圍，故該所屬技術領域中具有通常知識者，或是熟悉此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1‧‧‧農業保全之定位及驅逐系統

11‧‧‧雲端資料庫

21‧‧‧定位點

3‧‧‧感測單元

4‧‧‧第一微處理器

41‧‧‧第一無線模組

5‧‧‧中控端

51‧‧‧中控無線模組

52‧‧‧地理資訊顯示系統

53‧‧‧中控端資料庫

54‧‧‧中央處理器

6‧‧‧行動裝置

Claims (4)

1. 一種農業保全之定位及驅逐系統，係建佈於一種植場地，當該種植場地被入侵時，判斷出該種植場地被入侵的地點與座標，予以入侵者威嚇驅離，同時將入侵地點顯示於顯示介面上，其包括：複數個定位點，該等定位點由該種植場地區隔而成，且分別設定有一座標並儲存於一中控端資料庫及一雲端資料庫內；複數個感測單元，每一該定位點內設有該等感測單元，以判斷每一該定位點之即時狀態並傳送一感測訊號；複數個第一微處理器，每一該第一微處理器對應設置於每一該定位點內；複數個第一無線模組，每一該第一無線模組對應設置於每一該定位點內，其中，該等第一無線模組及該等第一微處理器係與該等感測單元電訊連接以接收該感測訊號，並判斷該感測訊號得知是否有入侵者或誤判；以及一中控端，該中控端內具有一中央處理器、一中控無線模組與一地理資訊顯示系統，且該中控端資料庫設置於該中控端內，該中控無線模組與該等第一無線模組電訊連接，該地理資訊顯示系統經由該中控微處理器而與一行動裝置、該中控無線模組及該中控端資料庫電訊連接；其中，當該等定位點內的該等感測單元被觸發，對應之該第一微處理器判定該感測訊號而顯示有入侵者，透過該第一無線模組傳輸該感測訊號至該中控無線模組，以使該地理資訊顯示系統從該中控端資料庫取得該座標，同時顯示於該地理資訊顯示系統及該行動裝置，而立即得知入侵地 點，所述之農業保全之定位及驅逐系統更包含至少一驅逐裝置、至少一CCD拍照裝置、至少一第二微處理器、至少一第二無線模組以及至少一照明警示裝置，該驅逐裝置、該CCD拍照裝置以及該照明警示裝置係設於該種植場地內，該第二無線模組係與該等第一微處理器、該等第二微處理器、該CCD拍照裝置、該驅逐裝置、該照明警示裝置以及該中控無線模組電訊連接，該CCD拍照裝置又與該中控端資料庫電訊連接；當該等定位點其中之一內的該等感測單元被觸發，且該定位點內之該第一微處理器判定該感測訊號而顯示有入侵者，則對應之該驅逐裝置與該照明警示裝置啟動，同時該CCD拍照裝置拍下複數個影像，該等影像傳送至該中控端資料庫及該雲端資料庫，且由該地理資訊顯示系統告知該行動裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之農業保全之定位及驅逐系統，其中該等定位點內分別設有一GPS定位模組，該GPS定位模組與每一該第一微處理器電訊連接，當該等定位點其中之一內的該等感測單元被觸發，且對應之該第一微處理器判定有入侵者時，該GPS定位模組所偵測到之座標與儲存於該中控端資料庫之該座標，係顯示於該中控端之該地理資訊顯示系統，並傳送至該行動裝置上加以顯示。
3. 如申請專利範圍第1項所述之農業保全之定位及驅逐系統，其中該座標係透過一電子圖資系統所派定，透過該電子圖資系統量測每一該定位點之該座標，並儲存於該中控端資料庫且再傳至該雲端資料庫內，當該等感測單元被觸發時，藉以該座標得知該種植場地被入侵之至少一該定位點。
4. 如申請專利範圍第1項所述之農業保全之定位及驅逐系統，其中該驅逐裝置為複數設置時，該驅逐裝置分別為一智能機器人與一超音波掃頻裝置與一驅離音效撥放裝置。