基于labview圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫室無人監(jiān)控系統(tǒng)，具體地說是基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，精良化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的概念開始為大多人所接受，其中最有代表的就是溫室大棚技術(shù)，溫室大棚技術(shù)不但可以反季節(jié)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品，而且還具有高產(chǎn)出、低蟲害、無污染等眾多優(yōu)點。但大量引入溫室大棚的同時，一系列的新問題也隨之而來，如:單靠人力無法完成溫室大棚內(nèi)的蔬菜生長情況監(jiān)控，因此國內(nèi)外興起了對溫室大棚設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究，其中無線通信技術(shù)的快速發(fā)展也為便捷、快速、遠(yuǎn)程的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)提供了可能。但其設(shè)備造價和通信費用都比較高，且只能用于監(jiān)控溫濕度等環(huán)境信息，并沒有具體涉及到溫室大棚內(nèi)部蔬菜生長情況，因此功能并不是我們希望的那樣完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)及其控制方法，時刻對溫室內(nèi)的蔬菜生長情況進(jìn)行監(jiān)控，并對監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行發(fā)送分析。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，包括由無線模塊、單片機和上位機組成的圖像處理子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機、GSM模塊及用戶組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機及攝像頭組成的監(jiān)控子系統(tǒng)和無線模塊、單片機及栗水機、農(nóng)藥組成的響應(yīng)子系統(tǒng)；單片機分別連接GSM模塊、栗水機和農(nóng)藥，攝像頭通過USB串口連接到單片機，單片機與上位機之間通過串口線連接實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收，單片機與無線模塊相連接，上位機通過其內(nèi)安裝的LABVIEW程序?qū)邮盏降膱D像處理后，將處理信息分別傳至單片機和GSM模塊，GSM模塊通過無線通訊方式將信息發(fā)送至用戶。
[0005]本發(fā)明所述的單片機和無線模塊的數(shù)量均為1-2個。
[0006]本發(fā)明所述的串口線型號為RS232。
[0007]本發(fā)明所述的無線模塊選用CCllOl無線模塊，其工作頻率為433MHZ。
[0008]本發(fā)明所述的攝像頭選用樹莓派0V5647攝像頭。
[0009]所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:啟動程序，遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的攝像頭對溫室內(nèi)部蔬菜進(jìn)行拍照，并通過單片機將圖像上傳給圖像處理子系統(tǒng)；
步驟二:圖像處理子系統(tǒng)啟動上位機中LABVIEW軟件對采集到的圖像進(jìn)行處理分析；步驟三:若分析結(jié)果正常，即溫室內(nèi)蔬菜無任何異常情況，則LABVIEW繼續(xù)采集下一張圖像進(jìn)行處理分析； 步驟四:若分析結(jié)果為不正常，則上位機會針對不同的結(jié)果發(fā)送不同的指令，由單片機通過GSM模塊發(fā)送給用戶，同時通過無線發(fā)送給響應(yīng)子系統(tǒng)，響應(yīng)子系統(tǒng)的單片機接收到指令后采取措施使蔬菜恢復(fù)到正常狀態(tài)。
[0010]響應(yīng)子系統(tǒng)的單片機接收到指令后采取的措施為啟動栗水機或農(nóng)藥。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明提供了一種完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)，從圖像采集到LABVIEff圖像處理再到返回指令，系統(tǒng)自動化程度高，功能完善，不需人工處理。對溫室大棚內(nèi)部蔬菜時刻監(jiān)控，把握其生長情況，更有利于蔬菜的健康成長；
2.遠(yuǎn)程監(jiān)控時手機既可以接收圖像，也可以接收處理指令，方便實用；
3.圖像處理時采用的是LABVIEW的處理工具包，兼容性好，處理效果明顯；
4.攝像頭模塊選用樹莓派0V5647，其具有夜視功能，即使在黑夜該系統(tǒng)也能時刻監(jiān)控溫室中的情況。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明LABVIEW圖像處理流程圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，包括由無線模塊、單片機和上位機組成的圖像處理子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機、GSM模塊及用戶組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機及攝像頭組成的監(jiān)控子系統(tǒng)和無線模塊、單片機及栗水機、農(nóng)藥組成的響應(yīng)子系統(tǒng)。
[0014]單片機分別連接GSM模塊、栗水機和農(nóng)藥，攝像頭通過USB串口連接到單片機，單片機與上位機之間通過串口線連接實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收，單片機與無線模塊相連接，上位機通過其內(nèi)安裝的LABVIEW程序?qū)邮盏降膱D像處理后，將處理信息分別傳至單片機和GSM模塊，GSM模塊通過無線通訊方式將信息發(fā)送至用戶。
[0015]單片機和無線模塊的數(shù)量均為1-2個。
[0016]串口線型號為RS232。
[0017]無線模塊選用CCllOl無線模塊，其工作頻率為433MHZ。
[0018]攝像頭選用樹莓派0V5647攝像頭。
[0019]遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的攝像頭時時對溫室內(nèi)蔬菜進(jìn)行拍照并通過USB數(shù)據(jù)線上傳至單片機，單片機再把圖像通過無線模塊發(fā)送給圖像處理子系統(tǒng)的無線模塊，圖像處理子系統(tǒng)的單片機接收到來自無線模塊的信息并把圖像通過RS232串口線上傳到上位機，上位機的虛擬儀器軟件LABVIEW通過Vis1n圖像處理軟件包對上傳過來的圖像進(jìn)行采集、處理、對比判斷溫室蔬菜生長狀況處于正常還是非正常狀態(tài)。若處于非正常狀態(tài)則單片機會把處理后的信息通過GSM模塊發(fā)送給用戶，同時上位機發(fā)送過來的指令也會通過無線模塊發(fā)送給響應(yīng)子系統(tǒng)的無線模塊，響應(yīng)子系統(tǒng)的單片機接收到來自無線模塊的信息后進(jìn)行處理，判斷是否啟動栗水機或農(nóng)藥。
[0020]下面結(jié)合具體的實例對整個無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明:
首先用初始化程序?qū)纹瑱C內(nèi)部所存儲的信息進(jìn)行清零，使單片機內(nèi)部參數(shù)處于默認(rèn)狀態(tài)，一切準(zhǔn)備就緒。當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的攝像頭模塊對溫室內(nèi)部蔬菜進(jìn)行拍照，并通過單片機把圖像上傳給圖像處理子系統(tǒng)，圖像處理子系統(tǒng)會對采集到的圖像進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果有兩種，一是蔬菜處于正常狀態(tài)，二是蔬菜處于非正常狀態(tài)。
[0021]若處理結(jié)果為正常狀態(tài)，即溫室內(nèi)蔬菜無任何異常情況，那么LABVIEW會繼續(xù)采集下一張圖像并不發(fā)送任何指令。
[0022]若處理結(jié)果為非正常狀態(tài)，那么上位機會針對不同的結(jié)果發(fā)送不同的指令，然后再由單片機通過無線模塊發(fā)送給響應(yīng)子系統(tǒng)的無線模塊，單片機接收到指令后采取措施使蔬菜恢復(fù)到正常狀態(tài)。
[0023]為了解決人們需要時刻關(guān)注溫室內(nèi)部情況的問題，該系統(tǒng)采用了遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，用戶通過移動終端可以時刻了解到溫室情況，同時LABVIEW把圖像處理的結(jié)果也會通過GSM模塊發(fā)送給用戶。
[0024]進(jìn)一步地，為了解決攝像頭時時拍照造成的延時問題，本發(fā)明選用樹莓派0V5647攝像頭模塊拍照，頻率可以人為設(shè)定，當(dāng)LABVIEW圖像處理發(fā)生延時時，則可以通過改變單片機程序把拍照頻率降低，當(dāng)LABVIEW圖像處理速率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過拍照速率時，則也可以通過修改單片機程序把拍照速率提高。
[0025]當(dāng)響應(yīng)子系統(tǒng)接收到來自圖像處理子系統(tǒng)的指令時，單片機會根據(jù)指令類型的不同會分別驅(qū)動栗水機或噴灑農(nóng)藥。
[0026]進(jìn)一步地，栗水機或噴灑農(nóng)藥的時間設(shè)定也可以由LABVIEW圖像處理的結(jié)果決定時間的長短，當(dāng)處理結(jié)果比較嚴(yán)重時，栗水機工作時間會延長，當(dāng)處理結(jié)果較輕微，則時間會縮短。
[0027]進(jìn)一步地，由于本發(fā)明使用的攝像頭模塊具有夜視功能，因此即使是在黑夜，該系統(tǒng)也能正常工作，給予蔬菜大棚內(nèi)蔬菜穩(wěn)定的生長環(huán)境。
[0028]進(jìn)一步地，為了避免出現(xiàn)由于噴灑農(nóng)藥過多給蔬菜帶來危害的問題，該栗水機系統(tǒng)采用少用藥多次噴灑的方式來補救蔬菜，既保護(hù)了蔬菜又起到了環(huán)保作用。
【主權(quán)項】
1.基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，其特征在于:包括由無線模塊、單片機和上位機組成的圖像處理子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機、GSM模塊及用戶組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機及攝像頭組成的監(jiān)控子系統(tǒng)和無線模塊、單片機及栗水機、農(nóng)藥組成的響應(yīng)子系統(tǒng)；單片機分別連接GSM模塊、栗水機和農(nóng)藥，攝像頭通過USB串口連接到單片機，單片機與上位機之間通過串口線連接實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收，單片機與無線模塊相連接，上位機通過其內(nèi)安裝的LABVIEW程序?qū)邮盏降膱D像處理后，將處理信息分別傳至單片機和GSM模塊，GSM模塊通過無線通訊方式將信息發(fā)送至用戶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機和無線模塊的數(shù)量均為1-2個。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，其特征在于:所述的串口線型號為RS232。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，其特征在于:所述的無線模塊選用CCllOl無線模塊，其工作頻率為433MHZ。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，其特征在于:所述的攝像頭選用樹莓派OV5647攝像頭。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:啟動程序，遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的攝像頭對溫室內(nèi)部蔬菜進(jìn)行拍照，并通過單片機將圖像上傳給圖像處理子系統(tǒng)； 步驟二:圖像處理子系統(tǒng)啟動上位機中LABVIEW軟件對采集到的圖像進(jìn)行處理分析； 步驟三:若分析結(jié)果正常，即溫室內(nèi)蔬菜無任何異常情況，則LABVIEW繼續(xù)采集下一張圖像進(jìn)行處理分析； 步驟四:若分析結(jié)果為不正常，則上位機會針對不同的結(jié)果發(fā)送不同的指令，由單片機通過GSM模塊發(fā)送給用戶，同時通過無線發(fā)送給響應(yīng)子系統(tǒng)，響應(yīng)子系統(tǒng)的單片機接收到指令后采取措施使蔬菜恢復(fù)到正常狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的響應(yīng)子系統(tǒng)的單片機接收到指令后采取的措施為啟動栗水機或農(nóng)藥。
【專利摘要】基于LABVIEW圖像處理技術(shù)的無人監(jiān)控溫室系統(tǒng)，包括由無線模塊、單片機和上位機組成的圖像處理子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機、GSM模塊及用戶組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，由無線模塊、單片機及攝像頭組成的監(jiān)控子系統(tǒng)和無線模塊、單片機及泵水機、農(nóng)藥組成的響應(yīng)子系統(tǒng)。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明提供了一種完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)，從圖像采集到LABVIEW圖像處理再到返回指令，系統(tǒng)自動化程度高，功能完善，不需人工處理。對溫室大棚內(nèi)部蔬菜時刻監(jiān)控，把握其生長情況，更有利于蔬菜的健康成長。
【IPC分類】A01G9/14, G05B19/042, G06T1/00, G05B19/048, G08C17/02
【公開號】CN105022326
【申請?zhí)枴緾N201510388409
【發(fā)明人】王俊, 張中強, 夏榮綱, 張伏, 張巍鵬
【申請人】河南科技大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月6日