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视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统设计

更新时间：2019-12-21 14:36:25 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：视觉物联网 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为了有效实现在物联网环境下对农田的智能灌溉调节,采用计算机视觉特征分析技术实现对农业区域干旱的自动调节系统设计.提出基于干旱区域图像特征分散控制的农业区域干旱自动调节系统设计方法.主要由信号采集模块、干旱区域的视觉分析模块和物联网传感器的分散控制模块构成,系统的设计过程中使用两片AD5545芯片进行储存,采用8通道同步视频跟踪方法进行视觉特征的采集,并通过图像扫频速率和脉冲宽度对干旱区域的进行跟踪控制,再通过三级放大器进行监控图像的去噪处理,并把视觉监控下的特征信息表现成多幅彩色图像,通过提取监控图像的视觉信息特征,实现对农业区域的干旱调节.实验结果表明,该系统用在农业区域干旱自动调节和灌溉控制中,性能稳定可靠,具有较强的实用价值.

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科 技 通 报  
第32卷 第12期  
2016年12月  
Vol.32 No.12  
Dec. 2016  
BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统设计  
邓国斌1，沈 萍2  
（1.广西职业技术学院 计算机与电子信息工程系，南宁 530226；2.广西职业技术学院 经贸系，南宁 530226）  
摘
要：为了有效实现在物联网环境下对农田的智能灌溉调节，采用计算机视觉特征分析技术实现对  
农业区域干旱的自动调节系统设计。提出基于干旱区域图像特征分散控制的农业区域干旱自动调节  
系统设计方法。主要由信号采集模块、干旱区域的视觉分析模块和物联网传感器的分散控制模块构  
成，系统的设计过程中使用两片AD5545芯片进行储存，采用8通道同步视频跟踪方法进行视觉特征的  
采集，并通过图像扫频速率和脉冲宽度对干旱区域的进行跟踪控制，再通过三级放大器进行监控图像  
的去噪处理，并把视觉监控下的特征信息表现成多幅彩色图像，通过提取监控图像的视觉信息特征，实  
现对农业区域的干旱调节。实验结果表明，该系统用在农业区域干旱自动调节和灌溉控制中，性能稳  
定可靠，具有较强的实用价值。  
关键词：计算机视觉；物联网；监控；系统设计  
中图分类号：TP391  
文献标识码：A  
文章编号：1001-7119（2016）12-0105-05  
Design of Agricultural Drought and Automatic Control System Under the  
Vision of the Internet of Things  
Deng Guobin1，Shen Ping2  
（1.Department of Computer and Electronic Information Engineering，Guangxi Vocational & Technical College，  
Nannig 530226，China；2.Economic and Trade Department，Guangxi Vocational & Technical College，  
Nannig 530226，China）  
Abstract：In order to effectively implement under the environment of Internet of things on the intelligence  
of farmland irrigation, the analysis of characteristics of computer vision technology to achieve automatic  
control system design of dry farming area. Based on the decentralized control of agricultural drought area  
image features regional drought automatic adjustment system design method. Is mainly composed of  
signal acquisition module, visual analysis module of drought area and content of networked sensors  
dispersed control module, the design of the system in the process of using two pieces of AD5545 chip for  
storage, with 8 channels simultaneous video tracking method for collection of visual characteristics, and  
through the image frequency sweep rate and pulse width the tracking control of the arid region, again  
through the three-stage amplifier monitoring image denoising processing, and the visual monitoring of  
the performance characteristic information into more colorful images, through monitoring visual  
information of the image feature extracting, realize regional drought adjustment for agriculture.  
Experimental results show that the system is of stable and reliable performance used in dry farming area  
automatically adjust and irrigation controlling, and has strong practical value.  
Keywords：computer vision；internet of things；agriculture；system design  
收稿日期：2016-01-21  
基金项目：广西壮族自治区教育厅2016年度广西高校中青年基础能力提升项目，编号（桂教科研[2016]  
3号-KY2016YB610）。  
作者简介：邓国斌（1976-），男，广西全州人，研究生，工程师/讲师，主要研究方向：计算机网络技术、无  
线网络、网络信息安全。  
万方数据  
科
技 通 报  
106  
第32卷  
步视频跟踪方法对视觉特征进行采样，通过图像  
扫频速率和脉冲宽度对干旱区域进行步进跟踪  
控制，并对收发转换电路和模拟信号预处理机进  
行5409A循环寻址，实现4通道灌水输出[5]。再使  
用 LabWindows/CVI 实现对视觉物联网下的农业  
区域干旱自动调节的图像视频输出，经过三级放  
大器进行监控图像的去噪处理，最关键的是需要  
将农业区域干旱部位的视频监控和识别系统的  
主控电路稳定到15 Hz，使视觉监控下的4通道的  
特征信息通过彩色图像的形式表现出来，再进行  
监控图像的视觉信息特征的提取，实现对干旱区  
域农田的监测、管理和干旱的调节[6]。  
0 引言  
农业作为中国的第一大产业，也是人类生存  
根本，然而随着环境的恶化，干旱问题越来越突  
出，解决农田区域的干旱问题，实现智能灌溉的  
根本是采用基于视觉物联网下的视觉特征提取  
和远程监控，进行 DSP 智能数据处理和调度，实  
现农业区域干旱的自动调节和灌溉，从而提高农  
田的产量，避免严重干旱和灌溉过度。因此，研  
究视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统  
具有重要意义[1]。  
随着互联网和物联网以及计算机视觉处理  
等技术的发展，研究智能农业灌溉和干旱管理系  
统，提高农业生产效率成为广大专家学者研究的  
热门课题，传统方法中，对农业干旱调节采用的  
是人工灌溉方法，对农田的湿度和蓄水量的分析  
主要是采用经验分析方法，导致农业区域干旱的  
调节可靠性和智能性差，对此，相关的文献进行  
了优化设计[2]，其中，文献[3]提出基于 ARM 嵌入  
式主控调节和BP 神经网络模糊控制的农业灌溉  
干旱系统设计方法，采用点分布模型（point distri⁃  
bution model，PDM）对农业干旱区域进行特征匹  
配，提高了干旱农田的实时分析能力，但是该系  
统容易出现区域农田干旱视觉特征的漏检，导致  
发生局部干旱的问题。文献[4]提出一种基于视  
频步进跟踪学习的物联网下的农业区域干旱自  
动调节系统设计方法，通过对干旱农田的区域相  
异特征进行视频步进跟踪和远程监控，实现对干  
旱地区结构信息特征的提取，达到干旱自动调节  
的目的，但是该方法不能有效反应农业区域干旱  
点的随机性和不确定性，导致调节性能差。  
针对上述问题的产生，提出一种基于干旱区  
域图像特征分散控制的农业区域干旱自动调节  
系统设计方法。  
系统D/A转换器输出的图像特征是一组单帧  
视频信号，采用独立的看门狗输出复位电压，通  
过 DIP-8 和 SO-8 程序封装方法实现对视觉物联  
网下的农业区域干旱自动调节系统的程序封存，  
并采用ADI公司的ADM706芯片对计算机视觉下  
的农业区域干旱图像信息进行采集和码书编码，  
̂
产生一个初始码书 A0 ，对远程采集图像进行量  
̂
P(A )={s}  
化误差分析，得到输出的量化误差为：  
,
n
i
s ={x :d(x ,y )≤ d(x ,y )}  
，其中， i  
i = 1,2,∙∙∙,N  
是监  
j
j
i
j
l
测图像中的区间内像素能量特征矢量。根据调  
制解调原理，把干旱区域的系统通带频谱分量进  
行干旱区域视觉信息的频谱特征检测，采用 ADI  
公司的 A/D 和 D/A 进行频谱特征数的转换，A/D  
转换器的采样频率不低于20 MHz，产生的电磁辐  
射用来控制农业区域干旱系统的喷水调节，提高  
输出时的频率精度，通过上述描述，得到视觉物  
联网下的农业区域干旱自动调节系统的总体设  
计框图如图1所示。  
在得到设计视觉物联网下的农业区域干旱  
自动调节系统总体结构和其设计框图之后，需要  
对系统的各个功能模块进行分析和特征采集，为  
系统设计的实现提供基础依据。  
1.2 系统功能模块分析和特征采集  
在上述总体系统设计基础上，进行视觉物联  
网下的农业区域干旱自动调节系统各功能模块  
的分析，对于实现视觉物联网下的农业区域干旱  
自动调节系统软硬件的设计具有重要作用。对  
于视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系统，  
主要对供电模块，特征像素情况，监控输出值，干  
旱点的分量情况，控制及离散的形式这六方面进  
行分析。其中系统供电采用的是物联网视觉下  
1 系统总体设计和功能描述  
1.1 农业区域干旱自动调节系统设计  
视觉物联网下的农业区域干旱自动调节系  
统主要由信号采集模块、干旱区域的视觉分析模  
块和物联网传感器的分散控制模块等构成，其主  
要使用两片AD5545芯片进行存储，采用8通道同  
万方数据  

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