CN110764443A - 一种基于物联网的农用大棚破损监测报警*** - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，旨在解决现有技术中大棚表面的保温覆盖层的破损监测以及大棚内环境参数的监测均由人工完成，大棚管理人员的工作负荷较高的技术问题。本发明包括移动巡航设备，移动巡航设备上装有对大棚进行破损检测的监测装置，大棚之间的地面上铺设有对移动巡航设备进行路线设定和导向的轨道，移动巡航设备上的标签读取模块通过读取置于大棚内的电子标签唯一确定一个大棚，监测装置包括图像捕捉模块和智能判断决策模块，图像捕捉模块通过镜头获取该大棚表面的图像数据，图像数据经图像数字化模块和数字图像处理模块数字化后传输至智能判断决策模块，智能判断决策模块分析判断是否符合报警条件。

Description

一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***

技术领域

本发明涉及大棚自动报警技术领域，特别是涉及一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***。

背景技术

随着高分子聚合物——聚氯乙烯、聚乙烯的产生，塑料薄膜广泛应用于农业大棚表面的保温覆盖，并以此获得了农作物早熟增产、换季出售的积极效果。当前，农业温室大棚已被应用于盆花及切花栽培、果树生产、林业生产、养殖业等多种行业领域；但是，农用温室大棚技术在为人们带来新前景的同时也会有这样那样的问题。在实际应用中，由于温室大棚长期运行于高温、高湿环境下，其表面覆盖的塑料保温薄膜极易老化破损；同时，在夜间低温情形下，草被、草苫保温性能好，作为夜间保温材料必不可少，虽然二者均由稻草纺织编造而成，但是在其平铺与收卷过程中极易划损塑料保温薄膜。保温薄膜损坏后，轻则因温度或病虫害导致农作物生病减产，重则因冬季大风导致农业大棚结构错位，造成棚体变形、倒塌、“跑棚”等大型事故，危害农民财产与人身安全。对于以上情况的实时检测，现在已经采用的方法有热检测、传感器检测等，但这些方法都存在着检测准确性、实时性、恶劣条件下的适应性较差等诸多问题，尤其是部分装置存在着实现难度很大、影响农用大棚本身结构稳定性，甚至破坏农用大棚本身结构的问题，因而需要一个能够适应恶劣条件下能够实时准确检测农用温室大棚表面覆盖塑料保温薄膜破损情况的装置。

此外，现有技术中，大棚管理人员想要知道棚内空气的温湿度、照度、土壤的温湿度、土壤水分和土壤内无机元素含量等信息必须通过亲自查看大棚内温度计、湿度显示仪、土壤内无机元素显示设备等来获得当前棚内作物的生长环境信息。现实当中农户往往靠经验对大棚进行管理，这就很容易影响到对棚内作物管理的及时性和科学性。目前国内外开发出的农作物自动化管理***设备，一般是一种以一体化服务模式提供给农户的智能***，集测、配、施功能为一体，在一定程度上实现了农业施肥科学管理。但这些智能***一方面体积大、价格高，而且，也没有对大棚或农田多种、批量作物的施肥浇水的报警管理功能，因此难以推广普及。

发明内容

本发明为了克服现有技术中大棚表面的保温覆盖层的破损监测以及大棚内环境参数的监测均由人工完成，大棚管理人员的工作负荷较高的技术问题，提供一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，该***可以对大棚表面的保温覆盖层进行巡航监测，同时可对大棚内的环境参数进行实时监测反馈，大幅降低了大棚管理人员的工作负荷。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，包括：移动巡航设备，移动巡航设备上装有对大棚进行破损检测的监测装置，大棚之间的地面上铺设有对移动巡航设备进行路线设定和导向的轨道，移动巡航设备上的标签读取模块通过读取置于大棚内的电子标签唯一确定一个大棚，监测装置包括图像捕捉模块和智能判断决策模块，图像捕捉模块通过镜头获取该大棚表面的图像数据，图像数据经图像数字化模块和数字图像处理模块数字化后传输至智能判断决策模块，智能判断决策模块分析判断是否符合报警条件，当符合报警条件时移动巡航设备上的安全警报模块按照用户设定的方式进行报警，移动巡航设备上还包括数据采集单元、数据存储模块、数据通讯模块和输入输出模块；数据采集单元用以监测大棚内环境参数；数据存储模块用以存储所述图像数据和所述环境参数；数据通讯模块用于和外界进行数据通讯；输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面。

本发明中，大棚之间的地面上设有轨道，移动巡航设备可沿轨道运动，在轨道的铺设过程中，考虑到移动巡航设备需要对大棚表面覆盖层各位置进行破损检测，导轨应该对每一个大棚均实现全围绕，移动巡航设备沿轨道运动的同时，监测装置上图像捕捉模块中的镜头对大棚的外表面进行等时间间隔的拍照，图像数据传输至图像数字化模块进行数字化，数字化后的图像数据传输至数字图像处理模块进行比对分析，当经图像数字化模块传输出的数字信息与数字图像处理模块中预存的数字信息基本一致时，数字图像处理模块输出大棚表面覆盖层无损伤的判断，智能判断决策模块判断不符合报警条件，安全警报模块无动作；当经图像数字化模块传输出的数字信息与数字图像处理模块中预存的数字信息差别超过设定的阈值时，数字图像处理模块输出大棚表面覆盖层有损伤的判断，此时智能判断决策模块判断符合报警条件，安全警报模块按照用户设定的方式进行报警，同时，数字图像处理模块记录该数据信息，图像捕捉模块记录相应的图像信息，监测装置上的路径识别模块记录位置信息，上述数据信息、图像信息和位置信息一并上传至数据存储模块后通过数据通讯模块传输给大棚管理人员，从而可使得大棚管理人员对大棚覆盖层的破损位置进行快速修复。此外，移动巡航设备上还包括数据采集单元、数据存储模块、数据通讯模块和输入输出模块，数据采集单元用以监测大棚内环境参数，数据存储模块用以存储所述图像数据和所述环境参数，数据通讯模块用于和外界进行数据通讯，输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面；数据采集单元对大棚内环境参数进行监测，监测数据同步上传至数据存储模块后，按照输入输出模块设定的推送频率发送给大棚管理人员。

作为优选，所述监测装置还包括上位机监控模块、散热模块和路径识别模块，图像捕捉模块包括DSP芯片、控制芯片、照明光源与***电路。

作为优选，图像数字化模块与图像捕捉模块相连的同时，连接数字图像处理模块，数字图像处理模块连接智能判断决策模块，智能判断决策模块中的DSP芯片与图像捕捉模块的控制芯片相连接以实现镜头的偏转、切换以及照明光源的切换，智能判断决策模块与上位机监控模块、安全警报模块相连接，判决结果异常时由智能判断决策模块启动上位机报警程序和安全警报模块。

图像捕捉模块的镜头与照明光源紧密结合封装于同一装置内部，均由智能判断决策模块根据外部环境(昼夜、雨雪天气等)进行切换，以实现对农用温室大棚表面塑料保温薄膜的高精度图像捕捉。图像数字化模块与前级图像捕捉模块相连，将捕捉到的图像进行减噪去扰处理并转换为数字化信息传递给数字图像处理模块，数字图像处理模块对传递而来的数字化信号进行复杂运算后，将抽取到的监测目标特征传递给智能判断决策模块，智能判断决策模块中用于异常判别的DSP芯片将图像特征数据发送至控制芯片后，控制芯片通过大棚表面覆盖层上各图像点的像素分布、亮度、颜色等数字化信息对异常情况进行监测，如若判决结果异常则智能判断决策模块启动上位机报警程序和安全警报模块。

作为优选，散热模块由温度传感器、散热器、散热风扇与外部电路组成，温度传感器检测到***温度过高时，智能判断决策模块会启动散热风扇。

温度传感器检测到***温度过高时，由智能判断决策模块启动散热风扇进行散热处理；若温度传感器检测到***温度回归正常，由智能判断决策模块关闭散热风扇；若因***故障，机箱温度剧烈上升，智能判断决策模块也会启动上位机报警程序和安全警报模块。

作为优选，还包含一个终端设备，其置于面积较大的大棚内，处理棚内的数据接收设备传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

作为优选，标签读取模块读取置于大棚内的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD SCDMA连接到数据处理设备上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员。

作为优选，路径识别模块可识别轨道上的路径磁条并由智能判断决策模块驱动，智能判断决策模块可通过电机驱动齿轮旋转带动移动巡航设备自动巡航，对农用温室大棚表面覆盖的塑料保温薄膜进行逐块检测。

路径识别模块可识别预先布置好的轨道上的路径磁条并由智能判断决策模块驱动，智能判断决策模块可通过电机驱动齿轮旋转带动移动巡航设备自动巡航，对农用温室大棚表面覆盖的塑料保温薄膜进行逐块检测。

综上所述，本发明具有如下有益效果：（1）移动巡航设备按照轨道预定的路线在大棚之间往复巡视，监测装置对大棚表面的保温覆盖层进行图像录入、图像数字化和数据比对，当比对的差值超过阈值时为大棚管理人员提供报警及相关位置信息，在替代了大棚管理人员的人工巡视的同时降低了大棚管理人员的工作负荷；（2）监测装置可对大棚内的环境参数进行实时监测反馈，在大棚内环境参数不符合设定值时对大棚管理人员进行报警提示，大棚管理人员对大棚内参数进行调节，从而将大棚内各项环境参数维持在植物生长的最佳水平。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，包括：移动巡航设备，移动巡航设备上装有对大棚进行破损检测的监测装置，大棚之间的地面上铺设有对移动巡航设备进行路线设定和导向的轨道，移动巡航设备上的标签读取模块通过读取置于大棚内的电子标签唯一确定一个大棚，监测装置包括图像捕捉模块和智能判断决策模块，图像捕捉模块通过镜头获取该大棚表面的图像数据，图像数据经图像数字化模块和数字图像处理模块数字化后传输至智能判断决策模块，智能判断决策模块分析判断是否符合报警条件，当符合报警条件时移动巡航设备上的安全警报模块按照用户设定的方式进行报警，移动巡航设备上还包括数据采集单元、数据存储模块、数据通讯模块和输入输出模块；数据采集单元用以监测大棚内环境参数；数据存储模块用以存储所述图像数据和所述环境参数；数据通讯模块用于和外界进行数据通讯；输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面；所述监测装置还包括上位机监控模块、散热模块和路径识别模块，图像捕捉模块包括DSP芯片、控制芯片、照明光源与***电路；图像数字化模块与图像捕捉模块相连的同时，连接数字图像处理模块，数字图像处理模块连接智能判断决策模块，智能判断决策模块中的DSP芯片与图像捕捉模块的控制芯片相连接以实现镜头的偏转、切换以及照明光源的切换，智能判断决策模块与上位机监控模块、安全警报模块相连接，判决结果异常时由智能判断决策模块启动上位机报警程序和安全警报模块；散热模块由温度传感器、散热器、散热风扇与外部电路组成，温度传感器检测到***温度过高时，智能判断决策模块会启动散热风扇；还包含一个终端设备，其置于面积较大的大棚内，处理棚内的数据接收设备传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数；标签读取模块读取置于大棚内的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD-SCDMA连接到数据处理设备上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员；路径识别模块可识别轨道上的路径磁条并由智能判断决策模块驱动，智能判断决策模块可通过电机驱动齿轮旋转带动移动巡航设备自动巡航，对农用温室大棚表面覆盖的塑料保温薄膜进行逐块检测。

本发明中，大棚之间的地面上设有轨道，移动巡航设备可沿轨道运动，在轨道的铺设过程中，考虑到移动巡航设备需要对大棚表面覆盖层各位置进行破损检测，导轨应该对每一个大棚均实现全围绕，移动巡航设备沿轨道运动的同时，监测装置上图像捕捉模块中的镜头对大棚的外表面进行等时间间隔的拍照，图像数据传输至图像数字化模块进行数字化，数字化后的图像数据传输至数字图像处理模块进行比对分析，当经图像数字化模块传输出的数字信息与数字图像处理模块中预存的数字信息基本一致时，数字图像处理模块输出大棚表面覆盖层无损伤的判断，智能判断决策模块判断不符合报警条件，安全警报模块无动作；当经图像数字化模块传输出的数字信息与数字图像处理模块中预存的数字信息差别超过设定的阈值时，数字图像处理模块输出大棚表面覆盖层有损伤的判断，此时智能判断决策模块判断符合报警条件，安全警报模块按照用户设定的方式进行报警，同时，数字图像处理模块记录该数据信息，图像捕捉模块记录相应的图像信息，监测装置上的路径识别模块记录位置信息，上述数据信息、图像信息和位置信息一并上传至数据存储模块后通过数据通讯模块传输给大棚管理人员，从而可使得大棚管理人员对大棚覆盖层的破损位置进行快速修复。此外，移动巡航设备上还包括数据采集单元、数据存储模块、数据通讯模块和输入输出模块，数据采集单元用以监测大棚内环境参数，数据存储模块用以存储所述图像数据和所述环境参数，数据通讯模块用于和外界进行数据通讯，输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面；数据采集单元对大棚内环境参数进行监测，监测数据同步上传至数据存储模块后，按照输入输出模块设定的推送频率发送给大棚管理人员。

Claims (7)

1.一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于，包括：移动巡航设备，移动巡航设备上装有对大棚进行破损检测的监测装置，大棚之间的地面上铺设有对移动巡航设备进行路线设定和导向的轨道，移动巡航设备上的标签读取模块通过读取置于大棚内的电子标签唯一确定一个大棚，监测装置包括图像捕捉模块和智能判断决策模块，图像捕捉模块通过镜头获取该大棚表面的图像数据，图像数据经图像数字化模块和数字图像处理模块数字化后传输至智能判断决策模块，智能判断决策模块分析判断是否符合报警条件，当符合报警条件时移动巡航设备上的安全警报模块按照用户设定的方式进行报警，移动巡航设备上还包括数据采集单元、数据存储模块、数据通讯模块和输入输出模块；

数据采集单元用以监测大棚内环境参数；

数据存储模块用以存储所述图像数据和所述环境参数；

数据通讯模块用于和外界进行数据通讯；

输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于，所述监测装置还包括上位机监控模块、散热模块和路径识别模块，图像捕捉模块包括DSP芯片、控制芯片、照明光源与***电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于，图像数字化模块与图像捕捉模块相连的同时，连接数字图像处理模块，数字图像处理模块连接智能判断决策模块，智能判断决策模块中的DSP芯片与图像捕捉模块的控制芯片相连接以实现镜头的偏转、切换以及照明光源的切换，智能判断决策模块与上位机监控模块、安全警报模块相连接，判决结果异常时由智能判断决策模块启动上位机报警程序和安全警报模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于，散热模块由温度传感器、散热器、散热风扇与外部电路组成，温度传感器检测到***温度过高时，智能判断决策模块会启动散热风扇。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于：还包含一个终端设备，其置于面积较大的大棚内，处理棚内的数据接收设备传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理***，其特征在于，标签读取模块读取置于大棚内的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD-SCDMA连接到数据处理设备上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员。

7.根据权利要求2所述的一种基于物联网的农用大棚破损监测报警***，其特征在于，路径识别模块可识别轨道上的路径磁条并由智能判断决策模块驱动，智能判断决策模块可通过电机驱动齿轮旋转带动移动巡航设备自动巡航，对农用温室大棚表面覆盖的塑料保温薄膜进行逐块检测。