基本信息
- 项目名称：
- 基于图像传输的无线粮仓害虫监测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 每年因害虫造成的粮食损失很大，因此对储粮害虫的检测在我国乃至世界都具有十分重要的社会价值和经济意义。但是目前粮仓指标检测系统主要是基于温湿度，对储粮害虫的检测停留在研究阶段。基于上述背景，我们开发出了基于图像传输的无线粮仓害虫监测系统。 本系统通过增强型单片机控制摄像头，获得害虫图像数据。以GPRS模块为媒介，通过现有的移动基站把图像数据传输到终端，直观地查看粮库害虫情况。
- 详细介绍：
- 基于图像传输的无线粮仓害虫监测系统主要分三大模块进行制作：图像采集,数据传输,数据还原显示。 图像采集: 基于图像传输的无线粮仓害虫系统制作了一个害虫收集器,把害虫采集电路放在收集器内, 在采集器的底端装上害虫引诱剂，把害虫采集器垂直埋在粮食里面，以上图为例，左边向下右边向上，害虫可以通过上面的害虫漏斗中的小孔（比小麦小），这样害虫被诱导之后通过“害虫漏孔”滑落掉落下来，然后滑落到左边的挡板上，也就是摄像头的最佳视野之内，拍照之前LED灯被主控制芯片（STC12C5A32S2型单片机）点亮，以供摄像头采集图片数据。拍照结束后，熄灭LED灯，以节省电量。 数据传输: 基于图像传输的无线粮仓害虫系统的数据利用GPRS模块进行传输,利用现在有的GPRS网络,使数据传输快速,准确,并且传输的距离不受地域限制. 下图所描述的系统中，主要借助GPRS技术并借助于现有的移动基站进行粮情信息的传输。 图像还原: 图像还原采用基于图像传输的无线粮仓害虫系统特有的上位机软件把接收到的数据包,还原成图像,便于工作人员直观便捷的查看粮仓害虫的情况。 上位机的GPRS模块在CPU和驱动程序的协调下可以向害虫数据采集端发送命令和接收数据，施行双工通信，将害虫数据通过串口通信上传至电脑端。 三个部分的结合就构成了一个完整的基于图像传输的无线粮仓害虫监测系统。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 系统主要为方便监测粮食仓储害虫而设计。可以不经人工监测，直接在终端实时远程查看粮库的害虫情况，便于仓库管理员及时做出相应的处理。 基本思路： 本系统通过增强型单片机控制摄像头，获得害虫图像数据。以GPRS模块为媒介，通过现有的移动基站把图像数据传输到终端，进而通过终端设备还原成图像，直观地查看粮库害虫情况。 创新点： ①系统通过PC机控制各个采集单元，远程监测，足不出户便可以及时了解各个粮仓的害虫情况。 ②上位机软件将数据还原为图像，直观反应各个粮仓的害虫情况，使用十分方便。 ③系统经过GPRS传输，避免繁琐布线。避免了有线连接监测系统的线路容易受损，系统可靠性、可维护性、可扩展性较低，安装、调试不便的问题,同时GPRS模块借助现有基站，提高了数据稳定性，实现无地域限制的粮仓害虫监测。 ④电源采用高能锂电池供电，并且本系统使用的处理器具有休眠功能，当没有数据采集任务时，处理器处于休眠状态。另外，GPRS模块、用于补光的LED灯均可休眠，尽可能地节省电量。 技术关键： 采集端的小巧独立设计，通信协议定义，QT跨平台编程。 主要技术指标： （1）电源电压:220V ；+5V±10%； （2）工作环境温度: -40℃～75℃ （3）系统响应时间：1-2s （4）摄像头分辨率：≤0.2mm （5）害虫距摄像头距离：20cm ～ 30cm （6）图片采集速度：≧0.1帧/秒
科学性、先进性
- 无线粮仓害虫监测系统在对现有粮仓害虫监测技术进行比较分析的基础上，开发出了基于图像传输的无线粮仓害虫监测系统，实现了粮仓害虫的捕获、拍照、图像传输和显示，以监测粮仓中害虫的种类及其分布情况。科学性、先进性体现在如下几个方面： （1）将数字摄像头、摄像头壳体、收集器外壳、害虫存储器、LED灯以及害虫漏孔巧妙地结合在一起，既可靠地完成了害虫的捕获和图像采集，又有效地缩小了体积。 （2）开发了无线数字图像采集控制器终端、害虫图传输器和监视中心软件平台；通过有效的网络协议和通信有序传输。 （3）通过采用嵌入式处理器和GPRS模块实现了无线数字图像采集控制器，能够以无线方式对图像进行采集、传输和还原，并采用了超低功耗技术、抗干扰等措施，增加了系统运行的稳定性、可靠性，降低了系统的响应时间。 （4）利用PC监视中心软件平台对接收到的图像数据进行还原和显示，根据形体特征比对给出粮仓害虫的种类、密度和位置等相关信息，并能够通过GPRS方式实现网络连接和远程传输。
获奖情况及鉴定结果
- 2010.09.25，申报科技创新发明一项。 2010.12,通过河南省科技厅组织鉴定。 2011.04.19完成教育部科技查新工作站办理的查新报告。
作品所处阶段
- 试运行阶段：我们开发的无线粮仓害虫监测系统于2009年底，在郑州瑞能电气有限公司正式投入使用。
技术转让方式
- 部分技术转让
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： （1）将害虫采集器安装到待检测粮仓，确保系统配置无误后通电。上位机部分，将处理器与GPRS模块为一体的系统接入计算机，上电完成硬件连接。 （2）发送命令控制采集端采集并发送害虫图像数据，然后在计算机端通过SuMMer软件接收30万字节的图像数据。 （3）检测人员通过分析还原后的图片，从而判断出粮仓害虫的有无、种类、数目、分布等粮仓害虫情况。 技术特点和优势： （1）体积小、便于安装、灵活性强、操作简单。 （2）采用无线传输数据，不受地域限制。 （3）实现害虫图像数据的自动化处理。 （4）无需视频电缆线连接，信号稳定可靠，有效抑制了各种信号的干扰。 应用前景以及市场分析： 在目前的粮食检测产品中，虽然引进了大量的数字化设备，但是无法实现全地域的信息查看。温湿度检测设备目前已经得到了迅速的发展，但是害虫检测这方面检测设备严重缺乏。本研究的产品如果推广则可以通过通信公司现有的基站进行全国连接，可以形成巨大的信息网，从而为粮情的实时监控起到重要作用。
同类课题研究水平概述
- 国内有关文献提出了基于无线传感器网络的设计方案并且详细介绍了无线温度传感器节点的硬件结构和软件设计；提出了一种基于IEEE802．15．4标准物理层基础上的无线粮情监测系统的解决方案，设计并开发了基于MCl3192和MC9S08GTl6芯片的网络节点，并设计了简单的网络协议；还有文献提出了一种基于ZigBee协议的用于粮情监控的无线传感器网络方案，并设计和开发出了相应的无线传感器节点。 国内的基于视觉的储量害虫检测与识别的系统研究了基于视频的储量害虫检测与基于粗糙集得储量害虫图像识别技术。通过对采集的视频图像序列进行运动目标检测分割，提取静态储粮害虫图像，但未涉及害虫收集和无线网络组建。 国内的嵌入式数字视频无线传输系统的设计介绍了一S3C2413X为核心的嵌入式无线传输系统，采用CMOS摄像头捕捉图像。经研所编码后，采用无线模块PTR6000将数据发送出去，接收端收到数据后解码并在LCD屏上显示出来，但未涉及害虫的收集。 国内的储粮害虫检测的图像预处理研究以储粮害虫实时检测系统中的图像预处理为研究对象，提出了一套实用有效的图像处理和分析方法，介绍了图像增强，图像去噪，数学形态学运算的过程。并以实际小米中的害虫图像为例对图像预处理进行了研究。
