基于AR的溫室遠程監控系統及其噴灌控制方法技術方案

一種基于AR的溫室遠程監控系統及其噴灌控制方法，包括：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊，其中：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊設置于溫室內，網關將無線傳感模塊溫室內采集到的各參數信息匯總傳輸至AR設備，通過AR設備上顯示各項參數信息、圖表、視頻，并進行3D場景重現；AR設備根據各參數信息將噴灌模塊的控制指令通過網關傳輸至控制模塊，控制模塊根據控制指令遠程控制溫室內的噴灌模塊，從而改變無線傳感模塊采集到的參數信息；本發明專利技術采用AR技術進行溫室的遠程監控，直觀準確，便于用戶根據顯示的內容控制溫室內的各參數值變化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種溫室遠程監控領域的技術，具體是一種基于AR的溫室遠程監控系統及其噴灌控制方法。
技術介紹
目前，溫室大棚的大規模運用解決了農作物季節性生長的問題，使得某些季節性蔬菜一年四季都有供應。現在的農業大棚內的遠程監控技術都是監控溫室內對農作物生長極為重要的環境因子，如溫度、光照強度和土壤濕度，并在此基礎上結合農作物自身生長對環境的需求狀況通過一些相關的控制設備來改變環境參數，以此來達到控制的目的。隨著移動互聯網及多種平臺技術的迅猛發展，興起了基于移動手機端的遠程監控系統，這其中有基于Android平臺的、基于IOS平臺的，使得監控隨時隨地都可以進行。這極大地提高了生產效率，節約了人力資源成本。但是，使用Android、IOS或者其他平臺的解決方案，都是對著手機屏幕或者電腦顯示器進行操作，而且平臺僅提供一些數據或者視頻，然后由操作者根據這些數據來進行環境因子的控制，無法直觀詳細了解溫室內的情況。AR(Augmented Reality，增強現實)技術，是利用計算機生成一種逼真的視、聽、力、觸和動等感覺的虛擬環境，通過各種傳感設備使用戶“沉浸”到該環境中，實現用戶和環境直接進行自然交互的技術。利用這樣一種全新的人機交互技術，可以模擬真實的現場景觀，是以交互性和構想為基本特征的計算機高級人機界面。該技術所帶來的是能夠通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性，而且還可以突破空間、時間以及其他客觀限制，體驗到現實世界中無法親身經歷的體驗。目前AR技術研發較好的是谷歌的Google Glass和微軟的Hollens。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103075982A，公布日2013.5.1，公開了一種溫室草莓冠層三維重構與測量裝置及方法，包括一設置在溫室桁架上的行走機構，行走機構的控制端連接電控箱的一輸出端，電控箱的輸入端連接超聲波傳感器組；電控箱的另一輸出端連接上位機，超聲波傳感器組將采集到的溫室草莓植株的冠層輪廓點三維坐標數據經電控箱傳輸至上位機內進行數據處理；電控箱由電機控制模塊和MCU主控板構成，MCU主控板輸出端分別連接電機控制模塊、超聲波傳感器組和上位機，MCU主控板與超聲波傳感器組和上位機進行信息交互，由MCU主控板向各部件發送工作命令，并將超聲波傳感器組采集到的數據傳輸至上位機。但該技術采用超聲波傳感器采集植株的輪廓點坐標，并進行重構，程序復雜，人員無法直觀了解草莓的生長情況，且易失真造成誤判。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于AR的溫室遠程監控系統及其噴灌控制方法，通過AR技術和Android平臺向用戶展示溫室內的虛擬實景以及影響溫室內作物生長的主要影響因素的參數值，便于用戶對是否調節對應的濕度或電導率的參數值作出判斷。本專利技術是通過以下技術方案實現的：本專利技術涉及一種基于AR技術的溫室遠程監控系統，包括：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊，其中：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊設置于溫室內，網關將無線傳感模塊溫室內采集到的各參數信息匯總傳輸至所述的AR設備，通過AR設備上顯示參數信息、圖表、視頻，并進行3D場景重現，AR設備根據各參數信息將噴灌模塊的控制指令通過網關傳輸至控制模塊，控制模塊根據控制指令遠程控制溫室內的噴灌模塊，從而改變無線傳感模塊采集到的參數信息。所述的參數信息包括：溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率。所述的AR設備包括：顯示單元和主機單元，其中：顯示單元投射接收到的參數信息、圖表和視頻，主機單元進行控制操作。所述的無線傳感模塊包括：溫度傳感器、光照傳感器、濕度傳感器、電導率傳感器和網絡攝像頭，其中：溫度傳感器、光照傳感器、濕度傳感器和電導率傳感器分別采集溫室內的溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率，網絡攝像頭通過視頻或照片記錄溫室內的實況和作物覆蓋面，得到作物的生長情況。所述的噴灌模塊包括：噴灌裝置和噴灌閥門。所述的控制模塊控制噴灌閥門的開合。本專利技術涉及一種基于上述系統的噴灌控制方法，通過AR設備識別出溫室內進入視野的濕度傳感器節點并顯示其24h內的變化曲線，由用戶對是否打開噴灌模塊的噴灌閥門進行判斷，并在打開噴灌閥門后在AR設備上彈出實景視頻。技術效果與現有技術相比，本專利技術設計合理，結構簡單，運用AR技術實時直觀地顯示溫室的3D內景及各參數信息，方便用戶對溫室內作物的生長情況進行監控和判斷，并對溫室內的噴灌模塊進行調節。附圖說明圖1為本專利技術示意圖；圖2為AR設備示意圖；圖3為實施例流程示意圖。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1所示，本實施例包括：AR設備、無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊，其中：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊設置于溫室內，網關將無線傳感模塊溫室內采集到的各參數信息匯總傳輸至AR設備，通過AR設備上顯示參數信息、圖表、視頻，并進行3D場景重現；AR設備根據各參數信息將噴灌模塊的控制指令通過網關傳輸至控制模塊，控制模塊根據控制指令遠程控制噴灌模塊，從而改變無線傳感模塊采集到的參數信息。所述的參數信息包括：溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率。如圖2所示，所述的AR設備包括：顯示單元和主機單元，其中：顯示單元投射接收到的參數信息、圖表和視頻，主機單元進行控制操作。所述的顯示單元為可穿戴的AR眼鏡。所述的主機單元為基于Android4.0的AR程序，所有操作均在觸摸屏上完成。所述的顯示單元和主機單元均為wifi便攜式設備。所述的無線傳感模塊包括：溫度傳感器、光照傳感器、濕度傳感器、電導率傳感器和網絡攝像頭，其中：溫度傳感器、光照傳感器、濕度傳感器和電導率傳感器分別采集溫室內的溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率，網絡攝像頭通過視頻或照片記錄溫室內的實況和作物覆蓋面，得到作物的生長情況。所述的溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率為對作物生長極為重要的環境因子。所述的溫室內作物的生長情況通過二值法算出網絡攝像頭拍攝的相應作物的照片中的綠色面積進行估計，用以估算作物產量并評價生長態勢。所述的噴灌模塊包括：噴灌裝置和噴灌閥門。所述的控制模塊控制噴灌閥門的開合。所述的噴灌閥門可控制水噴灌或水肥混合噴灌。本實施例采用Android平臺，設計相應的程序，根據溫室內作物的生長情況，通過Unity3D構建3D模擬溫室內的作物，實現遠程實時主觀獲得作物的生長情況。如圖3所示，本實施例涉及一種基于上述系統的噴灌控制系統，包括以下步驟：步驟1、用戶打開AR程序，戴上AR眼鏡后，觀察鏡片上投射的虛擬溫室內的3D實況并晃動視角，AR程序實時自動判斷視角內是否有傳感器的節點，如果沒有，則繼續顯示3D場景；否則以懸浮框的形式在AR眼鏡上顯示視角內的所有傳感器對應的參數值及其24h內的變化曲線。步驟2、AR程序判斷視角內是否有濕度傳感器的節點，如果存在，則詢問用戶是否打開噴灌閥門，否則結束檢測。步驟3、用戶選擇打開噴灌閥門后，AR程序向控制模塊發出控制指令，控制模塊控制打開噴灌閥門，眼鏡上彈出溫室內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于AR的溫室遠程監控系統，其特征在于，包括：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊，其中：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊設置于溫室內，網關將無線傳感模塊溫室內采集到的各參數信息匯總傳輸至AR設備，通過AR設備上顯示參數信息、圖表、視頻，并進行3D場景重現；AR設備根據各參數信息將噴灌模塊的控制指令通過網關傳輸至控制模塊，控制模塊根據控制指令遠程控制溫室內的噴灌模塊，從而改變無線傳感模塊采集到的參數信息；所述的參數信息包括：溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率。

【技術特征摘要】
1.一種基于AR的溫室遠程監控系統，其特征在于，包括：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊，其中：無線傳感模塊、噴灌模塊、網關和控制模塊設置于溫室內，網關將無線傳感模塊溫室內采集到的各參數信息匯總傳輸至AR設備，通過AR設備上顯示參數信息、圖表、視頻，并進行3D場景重現；AR設備根據各參數信息將噴灌模塊的控制指令通過網關傳輸至控制模塊，控制模塊根據控制指令遠程控制溫室內的噴灌模塊，從而改變無線傳感模塊采集到的參數信息；所述的參數信息包括：溫度、光照強度、空氣濕度和土壤濕度、土壤電導率。2.根據權利要求1所述的溫室遠程監控系統，其特征是，所述的AR設備包括：顯示單元和主機單元，其中：顯示單元投射接收到的參數信息、圖表和視頻，主機單元進行控制操作。3.根據權利要求1所述的溫室遠程監控系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉成良，黃亦翔，呂煬，侯瑞，貢亮，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31