基于遠程監控的農作物產量實時測量裝置、系統及方法制造方法及圖紙

基于遠程監控的農作物產量實時測量裝置、系統及方法，在裝置中：云臺上下移動傳動視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀隨之上下移動，且通過旋轉調整視頻傳感器的方向；視頻傳感器上下移動直至對準作物測量對象的頂部，通過轉動將方向對準作物中一測量對象，再通過轉動將方向對準作物中另一測量對象；測距儀測量測量對象的高度，并測量與測量對象之間的水平距離；羅盤儀測出測距儀與兩個測量對象間的水平距離的夾角；控制模塊根據視頻圖像操控云臺上下移動或旋轉；采集并保存測距儀及羅盤儀實時測量的參數，并將采集的參數打包后遠程傳輸。本發明專利技術有效地降低了人力物力及提高了測算精度，實現了農田信息的有效共享。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及農田信息實時監測技術，尤其涉及基于遠程監控的農田作物產量實時 測量系統、方法及裝置。
技術介紹
農業是中國國民經濟的基礎。農田信息監測信息是組織和指導農業生產的重要依 據，對各級政府指導生產和制定政策都至關重要。農田生長環境和農作物生長發育狀況等 作為農田信息監測的重要內容，亦是作物產量評估和預報的必要前提，還可為作物災損和 農業災害風險評價提供數據支撐與科學依據。就目前的農田信息監測方法來看，主要有人工定期定點觀測、自動氣象臺站、現場 數據采集裝置以及結合衛星遙感技術等方法。傳統的人工觀測方法不但耗費人力物力，而 且將觀測結果逐級向上匯報有一定的時間滯后性。上世紀80年代從國外引進的自動氣象 站技術和現場數據采集裝置技術，在農田信息監測領域得到了較為廣泛的應用。特別是隨 著近年來微計算機技術和通訊技術的發展，越來越多的農業科研和生產部門，相繼引入并 運用了自動化數據監測和控制管理等項手段。但是，氣象臺站監測設備并不是專門針對農 田作物配置的，故安放位置通常距農田較遠，用其反映農田信息存在較大偏差。傳統數據采 集裝置只能實時采集變量數值，無法看到現場作物實際生長的圖像。并且，大多數數據采集 裝置受數據傳輸條件的限制，數據只能存儲在采集器上，需要定時派人到現場下載，無法及 時獲得現場的第一手資料，在實際使用中未能很好地發揮出信息系統的現代化優勢。另外， 各部門之間的協作較少，很難達到信息共享，同樣也影響了地面有效數據的可用性。隨著衛星遙感技術的發展，其在大尺度農田信息監測中的應用越來越廣泛和深 入。但是，由于現有的衛星圖像空間分辨率相對較低以及同物異譜、異物同譜等物譜差異 的存在，導致遙感技術無法準確獲得農田尺度作物信息，再加上地面調查樣本的不足，都在 一定程度上影響了衛星遙感監測結果的精度。近年來，國內外逐漸開展了農田信息實時采集、遠程監控系統及裝置的研制工作。有關農田信息采集、設備研制和遠程監控方面的技術以日本居多。經對日本現有 技術的文獻檢索發現，其在農田環境(氣象信息、土壤信息)和作物生長發育狀況信息采集 方面均具有專利技術專利申請。其中，與農田環境(氣象和土壤信息)相關的代表性專利有1)專利申請號2003-425471，專利名稱為基于自然供電系統的環境監測裝置(自 然工彳、> ￥ — τ駆動t石環境計測裝置)；2)專利申請號2003-333527，專利名稱為農業信息傳輸系統(農業情報配信* ^ ^ ^ ) ;3)專利申請號2001-6054，專利名稱為農業經濟支助系統(農業e ^ ^ ^支援* ^于A )。與農作物生長發育狀況相關的代表性專利有1)專利申請號PCT/JP2004/007531，專利名稱為自主運行控制系統(自律稼働制5御〉7于Λ ).2)專利申請號2000-377551，專利名稱為遠程農業支助系統(遠隔地農業支援*7 于 A )。分析和總結日本的相關專利，主要在以下幾方面存在局限(1)沒有將農田環境信息(氣象、土壤信息)和農作物生長發育狀況信息進行有效 地集成；(2)沒有將氣象、土壤和視頻圖像要素的采集功能、交換功能以及供電功能進行有 效地集成。(3)用戶端服務對象更多考慮的是農戶本身，較少涉及農業管理部門、科研院所以 及社會公眾。經過對國內現有技術的文獻檢索發現，有以下一些有代表性的相關專利文獻中國專利申請號200510029659. 0，專利名稱為基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農田 墑情遠程監測系統，該系統包括若干信息采集模塊、數據無線網絡傳輸模塊、遠程接收及監 控平臺模塊，由埋設在土壤中的若干傳感器采集土壤墑情信息，并通過GPRS/GSM/GPS網絡 通訊技術實現數據傳輸、接收和遠程監控。中國專利申請號200520118828. 3，專利名稱為棉田環境參數實時采集與遠程管理 裝置，該裝置整體結構由數據采集終端和集中監控中心兩部分組成；其中，數據采集終端采 集雨量、風速、光照、地溫和水分等數據，采集到的數據通過GSM網絡傳至集中監控中心，由 其決策支持軟件將決策結果以SMS短信形式發送到用戶手機上，實現對膜下滴灌棉田水分智能化管理。中國專利申請號200620019802. 8，技術專利名稱為農田信息采集器，本實用 新型不需要管理人員親臨測量，就能夠對農田作物的病蟲害情況等信息進行自動采集、取 得數據以指導管理人員進行田間管理，連接溫度、濕度傳感器后還可以對農田中的水分、空 氣溫度、濕度、作物葉面濕度等信息進行自動采集，增加遠程通信控制器即可實現遠程監 控。總體來看，國內相關專利存在以下幾方面局限(1)沒有將可監測農作物生長發育狀況的視頻圖像功能引入農業領域；(2)沒有實現氣象信息、土壤信息和農作物生長發育狀況信息的有效集成；(3)未能根據對農作物生長發育狀況的視頻圖像以及農作物生長發育狀況信息的 監測，提供對農田作物畝產量的自動測算。由于以上現有技術的局限，使得無論是農業專家、決策者還是農業生產者，在面對 農業環境的變遷、農作物長勢、農業災害的預防和控制、災害損失與風險評價以及減災應對 措施的制定時，難以高速、高效地做出響應決策。因此，研究基于遠程監控的農作物產量的實時測量系統、方法及裝置，不僅能夠有 效地彌補其它監測手段的不足，而且可以大大降低測算所需的人力物力及提高農作物產量 測量的精度，并實現農田信息有效共享，以服務于各層次農業生產和建設的需要。不僅如 此，基于遠程監控的遠程監控的農作物產量的實時測量系統還能利用網絡傳輸跨越地域的 限制，讓用戶及時了解農田環境、作物數據以及產量信息，并將實時監測的圖像及時地傳遞 回監控中心，給人以身臨其境的感覺，從而對農作物產量既提供自動、準確的測算手段也能提供出視覺上的佐證。在這一點上，對于農業生產的掌控，特別是針對農業環境的變遷、作 物長勢、農業災害預防和控制、災害損失與風險評價以及減災應對措施的正確制定等，均具 有十分重要的應用意義。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于視頻技術的農作物產量實時測量系 統、方法及裝置，能夠根據對農田作物的視頻圖像信息實時自動地測算作物產量。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種基于遠程監控的農作物產量實時測量 裝置，包括控制模塊和云臺，云臺上裝配有視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀，其中云臺，用于通過上下移動傳動其上的視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀隨之上下移 動，且通過旋轉運動調整視頻傳感器的方向；視頻傳感器，用于上下移動直至對準農作物測量對象的頂部，通過云臺的轉動將 方向對準農作物中一個測量對象，再根據云臺的轉動將方向對準農作物中另一個測量對 象；測距儀，用于測量視頻傳感器對準的測量對象的高度，并測量與測量對象之間的 水平距離；羅盤儀，用于在視頻傳感器從一個測量對象移動到另一測量對象時測出云臺水平 旋轉的角度，即測距儀與兩個測量對象間的水平距離的夾角；控制模塊，用于根據視頻傳感器拍攝的視頻圖像操控云臺的上下移動或旋轉；采 集并保存測距儀以及羅盤儀各自實時測量的參數，并將采集的參數打包后遠程傳輸。優選地，該裝置還包括電機和支架及其上的機械傳動裝置，其中電機，分別與控制模塊和支架上的機械傳動裝置連接，用于在控制模塊的控制下 帶動支架上的機械傳動裝置做升降運動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于遠程監控的農作物產量實時測量裝置，包括控制模塊和云臺，所述云臺上裝配有視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀，其中：所述云臺，用于通過上下移動傳動其上的所述視頻傳感器、所述測距儀以及所述羅盤儀隨之上下移動，且通過旋轉運動調整所述視頻傳感器的方向；所述視頻傳感器，用于上下移動直至對準農作物測量對象的頂部，通過所述云臺的轉動將方向對準所述農作物中一個測量對象，再根據所述云臺的轉動將方向對準所述農作物中另一個測量對象；所述測距儀，用于測量所述視頻傳感器對準的所述測量對象的高度，并測量與所述測量對象之間的水平距離；所述羅盤儀，用于在所述視頻傳感器從一個測量對象移動到另一測量對象時測出所述云臺水平旋轉的角度，即所述測距儀與兩個測量對象間的水平距離的夾角；所述控制模塊，用于根據所述視頻傳感器拍攝的視頻圖像操控所述云臺的上下移動或旋轉；采集并保存所述測距儀以及所述羅盤儀各自實時測量的參數，并將采集的參數打包后遠程傳輸。

【技術特征摘要】
1.一種基于遠程監控的農作物產量實時測量裝置，包括控制模塊和云臺，所述云臺上 裝配有視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀，其中所述云臺，用于通過上下移動傳動其上的所述視頻傳感器、所述測距儀以及所述羅盤 儀隨之上下移動，且通過旋轉運動調整所述視頻傳感器的方向；所述視頻傳感器，用于上下移動直至對準農作物測量對象的頂部，通過所述云臺的轉 動將方向對準所述農作物中一個測量對象，再根據所述云臺的轉動將方向對準所述農作物 中另一個測量對象；所述測距儀，用于測量所述視頻傳感器對準的所述測量對象的高度，并測量與所述測 量對象之間的水平距離；所述羅盤儀，用于在所述視頻傳感器從一個測量對象移動到另一測量對象時測出所述 云臺水平旋轉的角度，即所述測距儀與兩個測量對象間的水平距離的夾角；所述控制模塊，用于根據所述視頻傳感器拍攝的視頻圖像操控所述云臺的上下移動或 旋轉；采集并保存所述測距儀以及所述羅盤儀各自實時測量的參數，并將采集的參數打包 后遠程傳輸。2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括電機和支架及其上的機械傳動裝 置，其中所述電機，分別與所述控制模塊和支架上的機械傳動裝置連接，用于在控制模塊的控 制下帶動支架上的機械傳動裝置做升降運動；所述支架上的機械傳動裝置，用于通過所述升降運動帶動所述云臺上下移動。3.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊根據遠程服務器端控制平臺的控制指令采集并保存所述測距儀及所述 羅盤儀各自實時測量的多組參數，并將打包的多組參數遠程傳輸給所述服務器端控制平臺。4.按照權利要求1至3任一項所述的裝置，其特征在于，所述云臺為全向云臺，在所述控制模塊的控制下進行俯仰90度、水平360度的轉動； 所述視頻傳感器通過一個或多個攝像機實現； 所述測距儀通過激光測距儀或紅外測距儀實現； 所述羅盤儀通過電子羅盤實現。5.一種基于遠程監控的農作物產量實時測量系統，包括通過遠程網絡連接的農作物產 量實時測量裝置和服務器端控制平臺，其中所述農作物產量實時測量裝置，用于采集及保存對農作物測量對象測量的高度參數 和間距相關參數，然后將采集的參數打包，通過所述遠程網絡傳輸給所述服務器端控制平 臺；所述服務器端控制平臺，用于根據收到所述參數計算出所述農作物測量對象的平均高 度和平均間距，并由此計算出所述農作物單位產量。6.按照權利要求5所述的系統，其特征在于，所述農作物產量實時測量裝置包括控制 模塊和云臺，所述云臺上裝配有視頻傳感器、測距儀以及羅盤儀，其中所述云臺，用于通過上下移動傳動其上的所述視頻傳感器、所述測距儀以及所述羅盤 儀隨之上下移動，且通過旋轉運動調整所述視頻傳感器的方向；所述視頻傳感器，用于上下移動直至對準所述農作物測量對象的頂部，通過所述云臺 的轉動將方向對準所述農作物中一個測量對象，再根據所述云臺的轉動將方向對準所述農 作物中另一個測量對象；所述測距儀，用于測量所述視頻傳感器對準的所述測量對象的高度，并測量與所述測 量對象之間的水平距離；所述羅盤儀，用于在所述視頻傳感器從一個測量對象移動到另一測量對象時測出所述 云臺水平旋轉的角度，即所述測距儀與兩個測量對象間的水平距離的夾角；所述控制模塊，用于根據所述視頻傳感器拍攝的視頻圖像操控所述云臺的上下移動或 旋轉；采集并保存所述測距儀及所述羅盤儀各自實時測量的參數，并將采集的參數打包后 遠程傳輸。7.按照權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制模塊根據遠程服務器端控制平臺的控制指令采集并保存所述測距儀及所述 羅盤儀各自實時測量的多組參數，并將打包的多組參數遠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李茂松，李志海，
申請(專利權)人：中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京上智恒達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：11