一种对农业集约化生产进行监控的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种对农业集约化生产进行监控的系统及方法，该系统包括：设置在生产现场的信息采集处理系统，该信息采集处理系统通过传输网络连接有云计算中心；所述方法的实现步骤为：ARM开发板用于操控控制节点或将视频采集装置的视频信息提取视频特征值，传输到云计算中心中，云计算中心对视频图像进行分析后，控制ARM开发板完成农业调整。该一种对农业集约化生产进行监控的系统及方法和现有技术相比，通过计算机视觉技术对农业视频图像进行分析，根据动植物生长模型，对生产进行自动调控；通过基于嵌入式开发板的图像处理，实现对农业生产现场采集视频的特征提取，克服了大规模视频传输数据量大造成的网络拥堵、耗费大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及云计算
，具体的说是一种面向大规模农业生产、以较低成本提升农业自动化水平、提高大规模农业生产效率、对农业集约化生产进行监控的系统及方法。
技术介绍
集约化生产是农业发展的重要方向，集约化生产是指生产活动中，通过生产要素质量的提高、要素含量的增加、要素投人的集中以及要素组合方式的调整来增进效益的生产方式。简言之，集约是相对粗放而言，集约化经营是以效益(社会效益和经济效益)为根本对经营诸要素重组，实现最小的成本获得最大的投资回报。随着规模化生产在农业生产占中的比重逐渐增大，信息技术也越来越多的用于农业生产中，计算机视觉技术是其中一个重要的方面。利用计算机视觉技术可以监视农业生产中的动物行为或作物长势，根据动植物生长模型分析并推断出最适宜于生产的数据，进而对生产进行调控，达到动植物生长的最优生产环境，促进生产。目前，上述技术已经在福利养殖、病虫害监测、作物长势监测等多个领域得到了展开和实验，对提高生产效率、节约人力成本、促进生产的规范化和规模化，具有很强的现实意义。现阶段，该技术一般在小范围的农业生产中进行实验，当其应用扩大到规模化的农业生产中，由于监控节点的增多带来计算量和数据量的倍数级增长，使得该技术的实现必须依靠具有强大运算能力的计算机或计算平台。这将为农业企业带来极大的硬件成本、运维成本，不利于农业企业的发展。云计算的发展为解决上述问题提供了一种新的思路。远程的云平台可以为农业企业提供分布式的运算服务，农业企业不需要在本地建立计算平台，只要交纳服务费用便可通过云计算中心实现对农业视频图像的分析工作。对于农业企业来说，利用云计算技术进行农业视频分析，可以大大降低生产成本；更重要的是，云平台使企业不必在信息建设上浪费过多资源，可以专注于农业生产，为规范、快速的集约化农业发展提供新的途径。但是，在我国现有的网络条件下，传输大量的视频数据受限于网络带宽难以实现，而且会带来高昂的流量费用，这成为远程视频监控的瓶颈。基于此，现提供一种能够有效解决数据传输难、及时对农业集约化生产进行控制、对农业集约化生产进行监控系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种充分调度系统资源、对农业集约化生产进行监控的系统及方法。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，该一种对农业集约化生产进行监控的系统，其结构包括设置在生产现场的信息采集处理系统，该信息采集处理系统通过传输网络连接有云计算中心，其中 信息采集处理系统包括视频采集装置、与视频采集装置相连接的ARM开发板、与ARM开发板相连通的控制节点，所述ARM开发板用于外接并操控控制节点，将视频采集装置的视频信息提取为视频特征值并传输到云计算中心中； 传输网络包括有线网络或无线网络； 云计算中心由若干服务器或服务器集群组成。在上述监控系统结构中，通过信息采集处理系统、云计算中心的设置，使得整个农业集约化生产的相关信息能够在云计算中心得到处理，其中视频采集的信息通过ARM开发板进行特征提取，并将特征值传输到云计算中心，大大减少了现有技术中需要将视频信息直接传输到云计算中心导致传输网络拥堵的情况，从而减少了传输成本，此外，上述ARM开发板是指英国ARM公司的内核芯片作为CPU，同时附加其他外围功能的嵌入式开发板，用以评估内核芯片的功能和研发各科技类企业的产品。上所述的视频监控云平台，是应用于农业集约化生产的通用平台，允许开发者在平台上基于生产实际情况编写算法和开发应用，如作物长势判断、福利养殖、禽畜病害判断的应用。平台设计前端ARM开发板和远程云计算中心的组合，使开发者可以平衡计算机视觉分析的计算量和网络数据的传输量。作为优选，所述ARM开发板上包括设置在PCB板上的ARM处理器，与该ARM处理器布线连接的USB接口、SD卡接口、触摸屏接口、串口、电源接口和网络接口，该网络接口包括有线网络接口和无线网络接口。在该技术方案中，通过各种接口的设置，扩展了 ARM开发板的功能，其中ARM开发板上的各种接口不限于上述几种接口，可根据实际情况进行集成定制。所述ARM开发板外接传感器，该传感器包括温度传感器和/或湿度传感器和/或硫化氢传感器和/或二氧化碳传感器和/或光传感器和/或氢离子传感器和/或离子敏传感器。该技术方案中描述了部分农业生产中用到的传感器，实际使用时根据农业生产的监测需要进行调整，增加或减少相关的传感器，从而实现对农业生产的全方位调控。一种对农业集约化生产进行监控的方法，其具体实现过程为: 一、农业企业在生产现场布置视频采集装置，获取生产现场视频信息，该视频信息传送给同样在现场的定制ARM开发板； 二、ARM开发板对采集到的视频信息做初步分析，进行特征提取后并通过传输网络传输到远程的云计算中心； 三、云计算中心对至少一处农业企业的至少一路视频进行特征信息分析，得到全局反馈信息，通过传输网络传输到生产现场的ARM开发板，进入步骤四； 四、生产现场的ARM开发板根据反馈信息，通过USB接口操控外接控制节点，实现对生产的最优调控。在上述技术方案的方法中，通过对视频提取特征值，使得整个监控视频可通过传输特征值来完成相关传输动作，传输过程中涉及的信息量被大大减少，使得现有的网络足够完成数据传输动作，从而使得云计算中心能够及时的对动植物的生产进行最优的调控，调控速度快，调控效率及效果好，实用性强。作为优选，所述步骤一中还包括:布置在生产现场的外接传感器采集到生产现场环境信息，该环境信息发送到同样在现场的ARM开发板； 相对应的，步骤二还包括:ARM开发板对经步骤一采集的环境信息做初步分析，得到部分反馈信息后，直接进入步骤四。也就是说，增加了上述两个步骤后，该视频监控的整个步骤变为: 一、布置在生产现场的视频监视节点和传感器节点将采集到的信息传送给同样在现场的定制ARM开发板，进入步骤二 ； 二、ARM开发板中对经步骤一采集的环境信息做初步分析，得到部分反馈信息，直接进入步骤四；对视频信息进行特征提取并通过网络将视频特征信息及环境信息共同传输到远程的云计算中心，进入步骤三； 三、云计算中心根据视频特征配合环境信息做进一步的分析，得到全局反馈信息，将反馈信息再次通过网络传输到现场的ARM开发板，进入步骤四； 四、ARM开发板根据反馈信息操控现场设备，实现对生产的最优调控。该技术是在生产现场安装了外接传感器的情况下的步骤扩展，这时传感器传感到的环境数据信息可以直接通过ARM开发板对生产进行调控而无需经过云计算中心，实现了调控手段的多样化，调控更加快捷，保证农业生产的顺利进行，实用性强。进一步的，所述步骤二中ARM开发板的视频特征提取，是以视频帧为单位的图像处理，具体如下: 1)对图像做直方图均衡化，使图像在灰度级上分布均匀； 2)对图像做边缘检测，得到标定线的图像长度，与标定线的实际长度对比，获得像素长度与实际长度的比例尺； 3)对图像做阈值分割，利用OpenCV中的函数库计算动植物的相关参数，根据标定线估算生产现场植物或动物的长度和质量；其中在生产准备阶段，对阈值分割后的植物或动物图案建立训练集，发送到云计算中心，通过SVM方法训练得到识别模型； 4)经过ARM开发板图像处理得到视频帧的特征信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对农业集约化生产进行监控的系统，其特征在于：包括设置在生产现场的信息采集处理系统，该信息采集处理系统通过传输网络连接有云计算中心，其中信息采集处理系统包括视频采集装置、与视频采集装置相连接的ARM开发板、与ARM开发板相连通的控制节点，所述ARM开发板用于外接并操控控制节点，将视频采集装置的视频信息提取为视频特征值并传输到云计算中心中；传输网络包括有线网络或无线网络；云计算中心由若干服务器或服务器集群组成。

【技术特征摘要】
1.一种对农业集约化生产进行监控的系统，其特征在于:包括设置在生产现场的信息采集处理系统，该信息采集处理系统通过传输网络连接有云计算中心，其中 信息采集处理系统包括视频采集装置、与视频采集装置相连接的ARM开发板、与ARM开发板相连通的控制节点，所述ARM开发板用于外接并操控控制节点，将视频采集装置的视频信息提取为视频特征值并传输到云计算中心中； 传输网络包括有线网络或无线网络； 云计算中心由若干服务器或服务器集群组成。2.根据权利要求1所述的一种对农业集约化生产进行监控的系统，其特征在于:所述ARM开发板上包括设置在PCB板上的ARM处理器，与该ARM处理器布线连接的USB接口、SD卡接口、触摸屏接口、串口、电源接口和网络接口，该网络接口包括有线网络接口和无线网络接口。3.根据权利要求1所述的一种对农业集约化生产进行监控的系统，其特征在于:所述ARM开发板外接传感器，该传感器包括温度传感器和/或湿度传感器和/或硫化氢传感器和/或二氧化碳传感器和/或光传感器和/或氢离子传感器和/或离子敏传感器。4.一种通过上述权利要求中的监控系统对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于其具体实现过程为: 一、农业企业在生产现场布置视频采集装置，获取生产现场视频信息，该视频信息传送给同样在现场的定制ARM开发板； 二、ARM开发板对采集到的视频信息做初步分析，进行特征提取后并通过传输网络传输到远程的云计算中心； 三、云计算中心对至少一处农业企业的至少一路视频进行特征信息分析，得到全局反馈信息，通过传输网络传输到生产现场的ARM开发板，进入步骤四； 四、生产现场的ARM开发板根据反馈信息，通过USB接口操控外接控制节点，实现对生产的最优调控。5.根据权利要求4所述的一种对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于:所述步骤一中还包括:布置在生产现场的外接传感器采集到生产现场环境信息，该环境信息发送到同样在现场的ARM开发板； 相对应的，步骤二还包括:ARM开发板对经步骤一采集的环境信息做初步分析，得到部分反馈信息后，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乔宇，李振波，李道亮，尚明华，赵佳，张泷，
申请(专利权)人：山东省农业科学院科技信息研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37