基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，包括图像传感器矩阵网络模块、无线数据传输网络模块、LAI数据处理管理模块；图像传感器矩阵网络模块：构建矩阵区域的视频数据采集网络，获取视频数据；无线数据传输网络模块：对视频数据进行处理，将视频数据上传；LAT数据处理管理模块：接收视频数据，计算得到LAI数据，对LAI数据进行云端存储和展示，提供外部接口以供使用LAI数据。通过矩阵式网络测定LAT，通过图像设备进行观察，准确设置观测的位置、方向，并记录每次观测的环境因素，能够实现精确测量，避免现场采集数据的不便，并适合大规模植物观察的场合，对植物没有破坏性。

Matrix LAI Online Collection and Management System Based on Internet of Things

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统
本专利技术涉及农业、物联网及云计算的交叉
，具体地，涉及一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统。
技术介绍
LAI——LeafAreaIndex，又叫叶面积指数，是衡量植被利用光能状况和冠层结构的一个综合指标，反映了植物群体的生长状况，其大小直接与最终产量高低密切相关。传统的测量LAI的方法包括直接法和间接法两种。直接法包括格点法、称重法和仪器法，具有一定破坏性。间接法采用一些测量参数或用光学仪器得到叶面积指数，包括点接触法、消光系数法、经验公式法、遥感法、辐射测量法和图像测量法等等。无论是直接法还是间接法，传统的方法都是采用人工的方式对LAI进行测量，测量的随机性很大，测量引入的人为误差也很大，而且仪器设备比较昂贵，导致测量成本高而精度不高的现状。随着智慧农业的兴起，大规模种植的发展，使得传统的测量的方式越来越不满足大面积、持续性植物生长观测的要求，需要引入新技术进行测量方式的改进。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统。根据本专利技术提供的一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，包括图像传感器矩阵网络模块、无线数据传输网络模块、LAI数据处理管理模块；图像传感器矩阵网络模块：构建矩阵区域的视频数据采集网络，获取视频数据；无线数据传输网络模块：对视频数据进行处理，将视频数据上传；LAT数据处理管理模块：接收视频数据，计算得到LAI数据，对LAI数据进行云端存储和展示，提供外部接口以供使用LAI数据。优选地，所述图像传感器矩阵网络模块包括至少一个图像采集单元，多个图像采集单元组成无线矩阵阵列；图像采集单元设置在矩阵区域中，内置LOT无线传输协议，以设定拍摄角度采集视频数据。优选地，所述无线数据传输网络模块包括无线视频终端、无线视频网关；无线视频终端包括摄像头和采用LOT无线传输协议的无线视频传输模块；无线视频网关连接无线视频传输模块和LAT数据处理管理模块。优选地，所述无线视频传输模块包括LOT无线传输单元、GPS单元；LOT无线传输单元通过LOT无线传输协议与无线视频网关进行数据交换；GPS单元提供位置坐标。优选地，所述无线视频传输模块还包括数据接口、电源接口、天线接口SMA、处理器单元MCU、射频单元、存储单元；摄像头通过数据接口与处理器单元MCU连接，将视频数据传输给处理器单元MCU；处理器单元MCU对视频数据进行数据封装，形成协议数据包，协议数据包通过射频单元和天线接口SMA进行传输；射频单元包括射频接口、调制解调器MODEM、压控振荡器VCXO、功率放大单元PA、双工器SWITCH、低噪放大器LNA、混频器MIXER；在发送回路中，协议数据包通过射频接口，发送到调制解调器MODEM，根据压控振荡器VCXO的信号进行调制，形成调制信号，调制信号经过功率放大单元PA处理后，通过双工器SWITCH进行发射；在接收回路中，信号通过低噪放大器LNA进行滤波筛选后进入混频器MIXER进行解调，形成基带数据，基带数据经过处理器单元MCU进行协议分析，形成信令发送给摄像头；电源接口提供电源和电路保护；存储单元提供数据存储。优选地，所述LAI数据处理管理模块包括设备监控模块、图像采集模块、图像分析模块、数据计算模块、数据存储与展示模块；设备监控模块对摄像头进行监控，对摄像头的观测方向进行设置；图像采集模块接收视频数据；图像分析模块将视频数据进行归一化处理，获得归一化的原始图片数据；数据计算模块对原始图片数据进行分析计算，得出LAI数据；数据存储与展示模块对LAI数据进行存储和展示，提供第三方API接口，以供调用。优选地，所述无线视频网关包括微处理单元，所述微处理单元通过4G模块连接互联网，通过多个logi-wan单元组成无线矩阵阵列，以支持图像采集。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、通过矩阵式网络测定LAT，通过图像设备进行观察，准确设置观测的位置、方向，并记录每次观测的环境因素，能够实现精确测量，避免现场采集数据的不便，并适合大规模植物观察的场合，对植物没有破坏性；2、将图像采集、LAI计算、数据的存储、分析、管理融为一体，在同一时间，对大面积的植物进行观察，使得作物的生长分析更加具有对比性，生成植物的生长周期图表，便于科研人员进行科学研究，提高了研究工作的效率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的系统框架示意图；图2为无线视频传输的硬件结构示意图；图3为无线视频传输的软件结构示意图；图4为图像数据处理云平台架构示意图；图5为云平台图像处理软件框图；图6为无线视频内部结构示意图；图7为无线视频网关硬件结构示意图；图8为矩阵采样示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术通过引入新兴的物联网技术、图像技术、构建矩阵式的观测网络，能够很好的解决大面积、持续性植物生长观测的问题。现有技术通过人工或者昂贵的仪器设备来测定LAI，不适合大规模植被生长的需要，只适合观测少量作物的生长状况，本专利技术通过矩阵式网络来测定LAI，适合大规模植物观察的场合；现有技术通过人工或者昂贵的仪器设备来测定LAI，容易引入人为的测量误差，无法实现精准控制，影响测量数据的精准，本专利技术通过图像设备进行观察，准确设置观测的位置、方向，并记录每次观测的环境因素，可以实现精确测量；现有技术需要派人携带仪器设备，进入植物生长现场进行采集，而植物生长现场往往位于地域比较偏远的地区，测量和采集数据十分不便，本专利技术通过物联网系统实现远程的数据采集，免去了派人进入现场的麻烦，可以随时随地采集数据；现有技术测量的LAI，如果要实现长期持续性的观察，需要做很多后期处理的工作，而本专利技术将图像采集、LAI计算、数据的存储、分析、管理融为一体，直接生成植物的生长周期图表，便于科研人员进行科学研究，提高了研究工作的效率；现有技术对于大面积作物LAI测量的时候，由于人员或者仪器设备的限制，无法进行同时间段的数据采样，而本专利技术通过矩阵式的物联网架构，可以在同一时间，对大面积的植物进行观察，使得作物的生长分析更加具有对比性。现有技术在采集LAI的时候，无法实时提供植物当前的状况，而本专利技术通过无线物联网技术，不但可以计算LAI，还能将对应的植物图像直接返回给研究人员，可以提取更多的生长信息，为科研分析提供了更丰富的依据；现有技术构建LAI采集系统十分困难，涉及到多种数据和网络协议的转换以及网络拓扑结构的兼容，而本专利技术采用logi-WAN物联网协议技术进行组网，很好的解决了物联网连接、数据传输和网络管理的问题，便于扩展。根据本专利技术提供的一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，包括图像传感器矩阵网络模块、无线数据传输网络模块、LAI数据处理管理模块；图像传感器矩阵网络模块：构建矩阵区域的视频数据采集网络，获取视频数据；无线数据传输网络模块：对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，包括图像传感器矩阵网络模块、无线数据传输网络模块、LAI数据处理管理模块；图像传感器矩阵网络模块：构建矩阵区域的视频数据采集网络，获取视频数据；无线数据传输网络模块：对视频数据进行处理，将视频数据上传；LAT数据处理管理模块：接收视频数据，计算得到LAI数据，对LAI数据进行云端存储和展示，提供外部接口以供使用LAI数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，包括图像传感器矩阵网络模块、无线数据传输网络模块、LAI数据处理管理模块；图像传感器矩阵网络模块：构建矩阵区域的视频数据采集网络，获取视频数据；无线数据传输网络模块：对视频数据进行处理，将视频数据上传；LAT数据处理管理模块：接收视频数据，计算得到LAI数据，对LAI数据进行云端存储和展示，提供外部接口以供使用LAI数据。2.根据权利要求1所述的基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，所述图像传感器矩阵网络模块包括至少一个图像采集单元，多个图像采集单元组成无线矩阵阵列；图像采集单元设置在矩阵区域中，内置LOT无线传输协议，以设定拍摄角度采集视频数据。3.根据权利要求1所述的基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，所述无线数据传输网络模块包括无线视频终端、无线视频网关；无线视频终端包括摄像头和采用LOT无线传输协议的无线视频传输模块；无线视频网关连接无线视频传输模块和LAT数据处理管理模块。4.根据权利要求3所述的基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，所述无线视频传输模块包括LOT无线传输单元、GPS单元；LOT无线传输单元通过LOT无线传输协议与无线视频网关进行数据交换；GPS单元提供位置坐标。5.根据权利要求4所述的基于物联网的矩阵式LAI在线采集管理系统，其特征在于，所述无线视频传输模块还包括数据接口、电源接口、天线接口SMA、处理器单元MCU、射频单元、存储单元；摄像头通过数据接口与处理器单元MCU连接，将视频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思，夏华，
申请(专利权)人：四川省农业科学院遥感应用研究所，伦图科技广州有限公司，丹阳伦图电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51