基本信息
- 項目名稱：
- 基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 每年因害蟲造成的糧食損失很大，因此對儲糧害蟲的檢測在我國乃至世界都具有十分重要的社會價值和經濟意義。但是目前糧倉指標檢測系統(tǒng)主要是基于溫濕度，對儲糧害蟲的檢測停留在研究階段?；谏鲜霰尘?，我們開發(fā)出了基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)。 本系統(tǒng)通過增強型單片機控制攝像頭，獲得害蟲圖像數據。以GPRS模塊為媒介，通過現有的移動基站把圖像數據傳輸到終端，直觀地查看糧庫害蟲情況。
- 詳細介紹：
- 基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)主要分三大模塊進行制作：圖像采集,數據傳輸,數據還原顯示。 圖像采集: 基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲系統(tǒng)制作了一個害蟲收集器,把害蟲采集電路放在收集器內, 在采集器的底端裝上害蟲引誘劑，把害蟲采集器垂直埋在糧食里面，以上圖為例，左邊向下右邊向上，害蟲可以通過上面的害蟲漏斗中的小孔（比小麥小），這樣害蟲被誘導之后通過“害蟲漏孔”滑落掉落下來，然后滑落到左邊的擋板上，也就是攝像頭的最佳視野之內，拍照之前LED燈被主控制芯片（STC12C5A32S2型單片機）點亮，以供攝像頭采集圖片數據。拍照結束后，熄滅LED燈，以節(jié)省電量。 數據傳輸: 基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲系統(tǒng)的數據利用GPRS模塊進行傳輸,利用現在有的GPRS網絡,使數據傳輸快速,準確,并且傳輸的距離不受地域限制. 下圖所描述的系統(tǒng)中，主要借助GPRS技術并借助于現有的移動基站進行糧情信息的傳輸。 圖像還原: 圖像還原采用基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲系統(tǒng)特有的上位機軟件把接收到的數據包,還原成圖像,便于工作人員直觀便捷的查看糧倉害蟲的情況。 上位機的GPRS模塊在CPU和驅動程序的協(xié)調下可以向害蟲數據采集端發(fā)送命令和接收數據，施行雙工通信，將害蟲數據通過串口通信上傳至電腦端。 三個部分的結合就構成了一個完整的基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 系統(tǒng)主要為方便監(jiān)測糧食倉儲害蟲而設計?？梢圆唤浫斯けO(jiān)測，直接在終端實時遠程查看糧庫的害蟲情況，便于倉庫管理員及時做出相應的處理。 基本思路： 本系統(tǒng)通過增強型單片機控制攝像頭，獲得害蟲圖像數據。以GPRS模塊為媒介，通過現有的移動基站把圖像數據傳輸到終端，進而通過終端設備還原成圖像，直觀地查看糧庫害蟲情況。 創(chuàng)新點： ①系統(tǒng)通過PC機控制各個采集單元，遠程監(jiān)測，足不出戶便可以及時了解各個糧倉的害蟲情況。 ②上位機軟件將數據還原為圖像，直觀反應各個糧倉的害蟲情況，使用十分方便。 ③系統(tǒng)經過GPRS傳輸，避免繁瑣布線。避免了有線連接監(jiān)測系統(tǒng)的線路容易受損，系統(tǒng)可靠性、可維護性、可擴展性較低，安裝、調試不便的問題,同時GPRS模塊借助現有基站，提高了數據穩(wěn)定性，實現無地域限制的糧倉害蟲監(jiān)測。 ④電源采用高能鋰電池供電，并且本系統(tǒng)使用的處理器具有休眠功能，當沒有數據采集任務時，處理器處于休眠狀態(tài)。另外，GPRS模塊、用于補光的LED燈均可休眠，盡可能地節(jié)省電量。 技術關鍵： 采集端的小巧獨立設計，通信協(xié)議定義，QT跨平臺編程。 主要技術指標： （1）電源電壓:220V ；+5V±10%； （2）工作環(huán)境溫度: -40℃～75℃ （3）系統(tǒng)響應時間：1-2s （4）攝像頭分辨率：≤0.2mm （5）害蟲距攝像頭距離：20cm ～ 30cm （6）圖片采集速度：≧0.1幀/秒
科學性、先進性
- 無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)在對現有糧倉害蟲監(jiān)測技術進行比較分析的基礎上，開發(fā)出了基于圖像傳輸的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)，實現了糧倉害蟲的捕獲、拍照、圖像傳輸和顯示，以監(jiān)測糧倉中害蟲的種類及其分布情況?？茖W性、先進性體現在如下幾個方面： （1）將數字攝像頭、攝像頭殼體、收集器外殼、害蟲存儲器、LED燈以及害蟲漏孔巧妙地結合在一起，既可靠地完成了害蟲的捕獲和圖像采集，又有效地縮小了體積。 （2）開發(fā)了無線數字圖像采集控制器終端、害蟲圖傳輸器和監(jiān)視中心軟件平臺；通過有效的網絡協(xié)議和通信有序傳輸。 （3）通過采用嵌入式處理器和GPRS模塊實現了無線數字圖像采集控制器，能夠以無線方式對圖像進行采集、傳輸和還原，并采用了超低功耗技術、抗干擾等措施，增加了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性，降低了系統(tǒng)的響應時間。 （4）利用PC監(jiān)視中心軟件平臺對接收到的圖像數據進行還原和顯示，根據形體特征比對給出糧倉害蟲的種類、密度和位置等相關信息，并能夠通過GPRS方式實現網絡連接和遠程傳輸。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010.09.25，申報科技創(chuàng)新發(fā)明一項。 2010.12,通過河南省科技廳組織鑒定。 2011.04.19完成教育部科技查新工作站辦理的查新報告。
作品所處階段
- 試運行階段：我們開發(fā)的無線糧倉害蟲監(jiān)測系統(tǒng)于2009年底，在鄭州瑞能電氣有限公司正式投入使用。
技術轉讓方式
- 部分技術轉讓
作品可展示的形式
- 實物、產品 現場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明： （1）將害蟲采集器安裝到待檢測糧倉，確保系統(tǒng)配置無誤后通電。上位機部分，將處理器與GPRS模塊為一體的系統(tǒng)接入計算機，上電完成硬件連接。 （2）發(fā)送命令控制采集端采集并發(fā)送害蟲圖像數據，然后在計算機端通過SuMMer軟件接收30萬字節(jié)的圖像數據。 （3）檢測人員通過分析還原后的圖片，從而判斷出糧倉害蟲的有無、種類、數目、分布等糧倉害蟲情況。 技術特點和優(yōu)勢： （1）體積小、便于安裝、靈活性強、操作簡單。 （2）采用無線傳輸數據，不受地域限制。 （3）實現害蟲圖像數據的自動化處理。 （4）無需視頻電纜線連接，信號穩(wěn)定可靠，有效抑制了各種信號的干擾。 應用前景以及市場分析： 在目前的糧食檢測產品中，雖然引進了大量的數字化設備，但是無法實現全地域的信息查看。溫濕度檢測設備目前已經得到了迅速的發(fā)展，但是害蟲檢測這方面檢測設備嚴重缺乏。本研究的產品如果推廣則可以通過通信公司現有的基站進行全國連接，可以形成巨大的信息網，從而為糧情的實時監(jiān)控起到重要作用。
同類課題研究水平概述
- 國內有關文獻提出了基于無線傳感器網絡的設計方案并且詳細介紹了無線溫度傳感器節(jié)點的硬件結構和軟件設計；提出了一種基于IEEE802．15．4標準物理層基礎上的無線糧情監(jiān)測系統(tǒng)的解決方案，設計并開發(fā)了基于MCl3192和MC9S08GTl6芯片的網絡節(jié)點，并設計了簡單的網絡協(xié)議；還有文獻提出了一種基于ZigBee協(xié)議的用于糧情監(jiān)控的無線傳感器網絡方案，并設計和開發(fā)出了相應的無線傳感器節(jié)點。 國內的基于視覺的儲量害蟲檢測與識別的系統(tǒng)研究了基于視頻的儲量害蟲檢測與基于粗糙集得儲量害蟲圖像識別技術。通過對采集的視頻圖像序列進行運動目標檢測分割，提取靜態(tài)儲糧害蟲圖像，但未涉及害蟲收集和無線網絡組建。 國內的嵌入式數字視頻無線傳輸系統(tǒng)的設計介紹了一S3C2413X為核心的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)，采用CMOS攝像頭捕捉圖像。經研所編碼后，采用無線模塊PTR6000將數據發(fā)送出去，接收端收到數據后解碼并在LCD屏上顯示出來，但未涉及害蟲的收集。 國內的儲糧害蟲檢測的圖像預處理研究以儲糧害蟲實時檢測系統(tǒng)中的圖像預處理為研究對象，提出了一套實用有效的圖像處理和分析方法，介紹了圖像增強，圖像去噪，數學形態(tài)學運算的過程。并以實際小米中的害蟲圖像為例對圖像預處理進行了研究。
