水平式移动农情视频监视系统

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水平式移动农情视频监视系统 摘要：为实现对大田农作物视频 信息的实时观测，设计了可水平移动的 农情视频监视系统。该系统由摄像头、 控制电路、摄像头水平移动的机械承载 装置、太阳能供电电源组成。摄像头安 装在云台上，可实现对农作物的多角度， 全方位的图像信息采集；控制电路使摄 像头自动在机械承载装置上做水平往返 移动；由于本系统应用于大田作物，不 方便供电，可采用太阳能和充电电池双 电源供电。经测试，本系统不但可以实 现对农作物生长状态和环境实时监测， 与传统的固定摄像头方法相比，减低了 成本。 中国论文网 /8/view-12908703.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词：农情；单片机；控制电 路；水平移动；视频监视 中图分类号：TP368 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2016）29- 0241-02 1 概述 现代农业力求广泛应用现代科学 技术、智能设备和现代科学管理方法， 实现优质、高产和安全的农业生产。在 农业生产中应用物联网，通过实时图像 传输和视频监控，可以直观的反应农作 物生产的实时状B，有助于农业科研 人员掌握农作物生长状态和生长环境， 帮助农民及时发现问题，并且准确地确 定发生问题的位置，这样农业将逐渐地 从以人力为中心、依赖于孤立机械的生 产模式转向以信息和软件为中心的生产 模式。 目前，监测农作物生长状态最有 效、最直观的方法是采用视频监视。农 民可以在家通过电脑或手机了解农作物 的生长状态和存在问题，并采取相应的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 补救措施。传统的农作物监测方法是在 大田中布置多个摄像头，这种方法虽然 简单，但是成本很高，成为制约农业物 联网发展应用的最大因素。而本设计只 需一个摄像头便可实现对大范围的农田 进行巡回监视。这样，就大大地降低了 成本，农民只需要花少量的钱就可以使 用这些设备，为农民节省了开支，减轻 了农民的负担。 2 系统设计 2.1 系统整体结构设计 本研究中水平式农情视频监视系 统有两部分组成，即水平移动承载结构 和系统自动控制部分。水平式移动承载 结构由支架、导轨、牵引绳索、摄像头、 直流步进电机和控制箱组成；系统自动 控制部分由控制器、通信模块、光敏传 感器、限位开关、人机界面和供电电源 组成。两端支架各安装一个控制箱，控 制器通过无线通信模块进行通信，将导 轨固定在两端支架上，导轨上安装可移 动的摄像头，控制器通过限位开关检测 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 摄像头位置以实现电机的正反转。从而 可以实现摄像头在导轨上做水平往返移 动。如图 1 所示。 2.1.1 系统硬件设计 系统硬件部分主要包括单片机、 光敏传感器、限位开关、无线通信模块、 按键、LCD 液晶显示和供电电源。如图 2 所示，单片机上电复位后，支架两端 的单片机分别读取同一位置的限位开关 状态，若其中任何一个控制器检测到限 位开关为闭合状态，则将此信息通过无 线通信模块发送给另一端的控制器，另 一个控制器接收到信息后，首先应答此 信息。两控制器通信成功后，协同工作， 控制两个直流电机向同一个方向转动， 从而可以实现摄像头在支架两端水平巡 回移动。 光敏传感器用来检测大田中的光 信息，根据当前大田光信息以判断当前 为白天、黑夜或阴雨天气。光敏传感器 将检测到的光信息转换为电压信号，若 电压信号大于设置的上限值，则认为是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 晴天，系统正常工作；若电压信号缓慢 下降，下降到低于设置的下限值，则认 为是黑夜，摄像头返回当前运行方向的 控制箱，停止工作；若电压信号突然下 降，即电压的变化量超过一定的值，则 认为是阴天，此时，摄像头高速返回控 制箱，停止工作。 按键由三个按钮组成，分别为设 置按钮，修改参数按钮。用来设置用户 命令，包括电机的速度、运行过程中停 止的次数和电机初始运行的方向等； LCD 液晶显示可以实时显示当前电机的 速度、运行方向和按键设置信息；当按 下设置按钮后，液晶显示进入参数设置 界面，这时可按修改参数按钮增加或减 小电机运行速度和单次运行停靠次数。 延时数秒后，无任何按钮被按下，LCD 液晶显示自动跳转到运行界面，即实时 显示当前电机运行速度和运行方向。 电机的运行速度由单片机向电机 驱动电路发送不同的 PWM 值来控制， 可实现电机的三挡调速，即低速、中速 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 和高速。低速和中速为摄像头的正常移 动速度，此模式下，摄像头移动较稳定， 可减小视频信息的抖动，提高视频信息 的清晰度。高速模式一般用在摄像头出 现故障或供电不足的情况，使摄像头高 速返回控制箱，进行充电。 由于该系统用于大田作物，空旷 无遮挡，无线通信模块采用 AS01- ML01DP5，该模块通信频段为 2.4GHz，是一种高速、高稳定性、工业 级的无线收发一体的数传模块，通讯距 离可达 2000 米。与单片机采用 SPI 总 线通讯。单片机与无线通信模块的电路 图如图 3 所示。 2.1.2 系统软件设计 系统的软件采用模块化思想，通 用性比较好的 C51 语言编写。根据硬件 电路对软件模块进行分组。主要分为按 键处理模块、光敏传感器信息采集模块、 限位开关采集模块、液晶显示模块、通 信模块和电机驱动控制模块。上电复位 后，系统首先判断按键是否按下，若按 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 下，则调用按键处理子函数；若没有按 下，系统自动进入正常运行模式。两个 控制器通个采集限位信息来判断摄像头 所在位置，根据摄像头所在位置，调用 通信子函数，两控制器通信成功后，共 同对电机驱动电路输出控制信号，以控 制两个电机向同一方向运转，使摄像头 向与当前闭合的限位开关相反的方向运 行。同时液晶显示屏上显示出当前电机 运行的速度和方向。控制器通过检测光 敏传感器的信息来判断当前光照情况， 若光信息值大于设定的上限值，摄像头 正常工作，若光信息值低于设定的下限 值，摄像头则回头当前运行方向的控制 箱，停止工作。系统程序流程图如图 4 所示。 3 结论 系统经过测试，完全符合设计目 标。摄像头移动速度可进行三级控制， 即低速、中速和高速，速度分别为 0.5m/min、