基于图像处理技术的智能卷帘机系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于图像处理技术的智能卷帘机系统，包括：主控模块、气象站、摄像头、GPRS模块、摆杆和卷帘机电机。该系统以主控模块为数据处理和控制平台，建立了基于天气图像的智能天气识别系统，通过采集大棚外气象站中温度、湿度、光照、风速风向等气象信息，结合天气图像，能够有效判断出雨雪等恶劣天气，从而及时控制保温被的卷起与铺设。通过保温被定位技术，实现操作人员在进行远程操作或在控制室内操作时，均能够将保温被精确控制在其初始位置到终止位置之间的任意位置。同时能够实现故障智能诊断，对卷帘机电机的工作状况实时监控，当卷帘机电机发生故障时，主控模块自动切断卷帘机的电源，使整个系统安全可靠。
【专利说明】基于图像处理技术的智能卷帘机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能卷帘机系统，具体涉及一种基于图像处理技术的智能卷帘机系统，属于电子控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，温室大棚已经在多种农产品、蔬菜产品及花卉、观赏植物等种植中得到了广泛的应用，而卷帘机的出现极大地推动了温室大棚操作的机械化程度。通常情况下白天天气晴朗时通过卷帘机卷起保温被，调节光照时间使棚内温度升高，同时使大棚内的植物吸收太阳光的照射；晚上温度较低或遇到雨雪等不好天气时，通过卷帘机铺设保温被对大棚进行保温；从而达到节能保温，提高经济效益的目的。
[0003]为了进一步提高温室大棚的经济效益，根据大棚内植物的生长模型智能调节大棚内温度、湿度、二氧化碳、光照时间、土壤水分等参数，适当调节作物上市时间，使其效益最大化，是当前大棚种植发展的最新方向。而其中调节光照强度与时间是作物生长最重要的环节，这就要求卷帘机必须具备精确控制保温被位置的功能，只有这样才能达到与生长模型相结合的目的。
[0004]目前常见的普通卷帘机通常采用以下两种方式进行操作:一是人工接通卷帘机电源，控制保温被的卷起或铺设。二是为了操作简单方便，采用遥控器对卷帘机进行控制，但一般遥控距离只有十几米。两种方式的共同特点是操作人员必须在温室大棚现场，通过目测观察将保温被控制到要求的位置，然后断开卷帘机电源；因此需要工作人员每天到大棚现场，特别是遇到突遭下雨、下雪等恶劣天气时，更需要操作人员迅速赶到现场放下保温被，可以说大棚卷帘机离不开人。当需要对多个大棚进行操作时，则耗费时间很长。上述操作方式既增加了人工劳动强度，又加大了人工成本。
[0005]虽然当前少数技术先进的智能卷帘机采用可编程逻辑控制器(PLC)或嵌入式等控制器，通过对温室大棚外温度、湿度和光照强度等环境参数采集，控制保温被的卷起或铺设，在一定程度上实现了智能控制。但还存在以下缺陷:(1)仅以温室大棚外温度、湿度和光照强度等环境参数为依据，只能实现简单的天气状况的判别；(2)智能控制器的控制策略仅与大棚内外的环境参数相结合，不能实现结合棚内种植作物的生长模型的功能；(3)只有当工作人员现场操作时，才可以将保温被控制到需要位置，通过智能卷帘机进行远程操作或在控制室内操作时，只能实现将保温被完全卷起或完全铺设，不能将保温被控制在指定的任意位置；(4)当进行远程操作或在控制室内操作时，对卷帘机的故障不能进行及时有效的判断和保护。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供一种基于图像处理技术的智能卷帘机系统，该系统能够结合天气图像及气象参数对温室大棚外的天气状况进行准确快速的识别；能够对保温被的位置进行精确定位，同时还具备智能故障诊断功能。[0007]该智能卷帘机系统，包括:主控模块、气象站、GPRS模块、摆杆和卷帘机电机；外围设备为温室大棚；所述主控模块位于控制室内；气象站安装在温室大棚的顶部，所述气象站实时采集温室大棚外的气象信息，然后将所采集的气象信息发送给主控模块；所述气象信息包括环境温度、湿度、光照、风速和风向；所述摆杆可伸缩，其底部与固定安装的支座铰接，摆杆能够绕该铰接点摆动；所述卷帘机电机安装在摆杆的顶部，卷帘机电机的输出轴与铺设在温室大棚外保温被的卷轴相连，带动保温被的卷起或铺设；所述GPRS模块用于将温室大棚外的气象信息及保温被位置信息以彩信形式发送给操作人员，并接受操作人员的控制指令，对卷帘机进行远程监控。
[0008]此外还包括摄像头；所述摄像头通过固定云台安装在控制室顶部，固定云台在主控模块的控制下对摄像头的角度进行调整；主控模块通过视频采集卡与摄像头相连，获取摄像头采集的图像或视频信息。
[0009]所述摄像头具有三种工作模式，在工作模式一下，摄像头对准整个温室大棚，监控大棚安全；在工作模式二下，摄像头对准天空，采集天空图像；在工作模式三下，摄像头对准保温被安装有卷帘机电机的一侧，采集温室大棚的侧面图像。
[0010]所述主控模块中预存有雨雪天气图像知识库，所述雨雪天气图像知识库指通过提取常见雨雪天气的图像特征，并依据提取的图像特征对雨雪天气进行分类后形成的图像知识库；同时所述主控模块中预存有每个分类结果对应的环境温度和湿度的范围。
[0011]当主控模块依据气象站发送的环境温度、湿度和光照初步判断会出现雨雪天气时；启动智能天气判断模式:主控模块控制摄像头进入工作模式二 ；摄像头以设定频率采集天空图像，并将采集到的天空图像发送给主控模块；主控模块提取接收到的天空图像的图像特征，并将提取的图像特征与雨雪天气图像知识库中不同类别雨雪天气的图像特征进行比对。
[0012]若该图像特征与其中一类图像特征相同，主控模块确定会出现该类别的雨雪天气，将判断结果通过GPRS模块发送给操作人员；若该图像特征与雨雪天气图像知识库中所有类别的图像特征均不同，则主控模块重新获取天空图像，直至所接收到的环境温度、湿度不在所有分类对应的环境温度和湿度的范围。
[0013]所述主控模块中预存有温室大棚安装有卷帘机电机一侧的侧面轮廓中四条边的长度；主控模块控制保温被卷起或铺设前，操作人员将设定的保温被的位置预存在主控模块中；主控模块先控制摄像头进入工作模式三，然后启动卷帘机，带动保温被铺设或卷收；在此过程中，摄像头实时采集温室大棚的侧面图像，并对采集到的图像进行边缘提取处理，然后将处理得到的温室大棚的侧面轮廓发送给主控模块；所述主控模块依据该图像确定保温被的当前位置；当保温被的当前位置与预设位置一致时，关闭卷帘机电机；若从图像中得到保温被的位置在设定时间内没有发生变化，主控模块进入故障诊断模式:主控模块在故障诊断模式下首先判断当前位置是否是系统预设的位置，如果是，则主控模块关闭卷帘机电机；如果不是，则认为卷帘机电机发生了故障，主控模块主动断开卷帘机电机的电源，并通过GPRS模块向操作人员发短信报警。
[0014]在所述保温被安装有卷帘机电机一侧的边缘上涂抹黑色颜料。
[0015]所述主控模块中预存有摄像头在三种工作模式下固定云台所需旋转的角度。
[0016]还包括角度传感器，所述角度传感器安装在摆杆的底部，随摆杆一起运动。所述主控模块中预设有摆杆在初始位置及终止位置时角度传感器的读数，主控模块控制保温被卷起或铺设前，在主控模块中预存保温被在设定位置时角度传感器的读数；保温被卷起或铺设过程中，所述角度传感器实时采集摆杆与地面的角度信息，并将采集到的角度信息发送给主控模块，主控模块将接收到的角度信息与其内部预设的保温被在设定位置时角度传感器的读数进行比对，当两者一致时，主控模块关闭卷帘机电机。所述主控模块每次接收到角度传感器发送来的角度信息后，将当前收到的角度信息与前一次所接收到的角度信息进行比较，判断相邻两次角度信息是否发生改变；若两次角度信息有所改变，认为卷帘机电机工作正常；若所述角度信息在设定时间内没有发生变化，则进入故障诊断模式。
[0017]通过定位机构将所述角度传感器安装在摆杆上；所述定位机构包括:连杆A、连杆B、中心轴、联轴器和两个轴承；所述连杆A的一端与摆杆垂直连接，另一端加工有轴向滑槽；所述连杆B的顶部位于该滑槽内，且可在该滑槽内轴向移动；所述连杆B的底部固接中心轴；所述中心轴与摆杆的铰接轴同轴，角度传感器通过联轴器固接在中心轴靠近摆杆一端的端部。
[0018]还包括拉绳位移传感器；所述拉绳位移传感器固定在保温被完全铺设或完全收起时的位置；拉绳位移传感器的拉绳端与卷帘机电机固接。所述主控模块控制保温被卷起或铺设的过程中，卷帘机电机与保温被一起移动，则带动拉绳位移传感器的拉伸移动；拉绳位移传感器实时向主控模块发送拉绳的位移信号，主控模块依据该位移信号判断保温被的位置。所述主控模块每次接收到拉绳位移传感器发送来的位移信号后，将当前收到的位移信号与前一次所接收到的位移信号进行比较，判断相邻两次位移信号是否发生改变；若两次位移信号有所改变，认为卷帘机电机工作正常；若所述位移信号在设定时间内没有发生变化，则进入故障诊断模式。
[0019]在所述温室大棚上，保温被完全铺设和完全收起的位置各设置一个限位开关，当所述保温被接触到限位开关后，向主控模块发送保温被到位信号，主控模块接收到保温被到位信号后，关闭卷帘机电机。
[0020]有益效果:
[0021](I)建立了基于天气图像的智能天气识别系统，通过采集大棚外气象站中温度、湿度、光照、风速风向等气象信息，结合天气图像，能够有效判断出雨雪等恶劣天气，从而及时控制保温被的卷起与铺设，实现天气的智能判断及对卷帘机的智能控制。
[0022](2)该系统中的主控模块作为数据处理和控制平台，采用可视化操作方式，操作简单；主控模块的屏幕上实时显示所有检测数据以及保温被位置的实时图像。所有操作都在控制室中完成，有效降低了人工劳动强度。
[0023](3)通过保温被定位技术，实现操作人员在进行远程操作或在控制室内操作时，均能够将保温被精确控制在其初始位置到终止位置之间的任意位置，使用户可以结合棚内种植作物生长模型参数控制保温被的铺设和卷收，不需操作人员到现场控制。
[0024](4)能够实现故障智能诊断，对卷帘机的工作状况实时监控，实现对卷帘机的智能保护。发生故障时，主控模块自动切断卷帘机的电源，使整个系统安全可靠。
[0025](5)具备远程监控功能。操作人员可以通过手机发短信的方式对大棚卷帘机进行控制。短信内容按照预先设定的格式发送。主控模块接收到规定格式要求的短信后，按照短信中的要求对卷帘机进行控制。同时主控模块能够依据操作人员的需要，通过GPRS模块定时将大棚外气象信息以及卷帘机保温被的位置图像等传送至相应手机，供操作人员参考。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为所述智能卷帘机系统的电气连接图；
[0027]图2为本实施例中所述智能卷帘机的整体结构示意图；
[0028]图3为智能天气识别流程示意图；
[0029]图4为角度传感器的安装示意图；
[0030]图5为采用图像处理技术对保温被进行定位的计算示意图；
[0031]图6为故障诊断流程示意图。
[0032]其中:1_温室大棚、2-保温被、3-气象站、4-卷帘机电机、5-摆杆、6-摄像头、7-角度传感器、8-连杆A、9-连杆B、10-中心轴
【具体实施方式】
[0033]本实施例提供一种基于图像处理及传感器技术的智能卷帘机系统，通过该系统能够对卷帘机实施精确定位与智能保护，且具备远程监控及智能故障诊断的功能，节省人力物力。下面依据保温被精确定位方案的不同，提供该系统的三个实施例。
[0034]实施例1:
[0035]该系统的电气部分包括主控模块、气象站、摄像头、GPRS模块、扩展控制板、限位开关和卷帘机电机；外围设备为温室大棚。本实施例中所述主控模块采用PC104计算机，主控模块为数据处理平台和控制平台，本实施例中的PC104计算机采用触摸屏可视化操作方式。气象站和摄像头均接入主控模块，向主控模块实时发送所采集到的信息；GPRS模块通过串行接口与主控模块相连(或直接集成在主控模块中)，主控模块通过GPRS模块能够将温室大棚外的气象信息及保温被位置信息以彩信形式(文字与图像)发送给操作人员，以便操作人员实时了解现场情况，实现对卷帘机电机的远程监控。主控模块通过扩展控制板与卷帘机电机相连，控制卷帘机电机的启动和关闭；限位开关通过扩展控制板与主控模块相连，用于向主控模块发送到位信号。
[0036]该系统中各部件的具体安装如图2所示，其中主控模块位于控制室内，控制室设置在温室大棚I附近。气象站3安装在温室大棚I的顶部，保证气象站3无遮挡、安装牢固。主控模块通过RS485接口与气象站3相连；气象站3实时采集温室大棚外的环境温度、湿度、风速和风向等气象信息；然后通过RS485串行通讯方式将所采集的气象信息发送给主控模块。
[0037]摄像头6通过固定云台安装在控制室顶部，所述固定云台受控于主控模块，能够实现摄像头6角度的调整，使摄像头6对准相应目标采集图像或视频。主控模块通过视频采集卡与摄像头6相连，获取摄像头6采集到的图像或视频信息。本实施例中所述摄像头6具有以下功能:(I)监控大棚安全，此时摄像头6监视整个温室大棚，将采集的图像或视频实时传送至主控模块，以供控制室内的操作人员观察，防止非法人员进入或盗窃等。(2)采集天空图像传送至主控模块，用于雨雪天气的智能判断。(3)拍摄温室大棚的侧面图像，用于确定保温被位置。为保证摄像头6所采集信息的可靠准确，所述摄像头6的安装高度要合适，无遮挡；并且要标定出实现上述三种功能时固定云台的最佳角度和控制参数，并将所标定的最佳角度和控制参数保存至主控模块，以实现快速准确的控制。
[0038]所述卷帘机电机4通过摆杆5固定安装，具体为:摆杆5可伸缩，其位于温室大棚I的侧面，摆杆5的底部与固定在地面上的支座铰接，使摆杆5能够沿温室大棚I的前后方向摆动。卷帘机电机4通过支撑架固接在摆杆5的顶部，卷帘机电机4的输出轴与铺设在温室大棚I外保温被2的卷轴相连，用于带动保温被2的卷起或铺设。
[0039]在温室大棚I上，保温被2完全铺设的位置(图2中的A处)和完全收起的位置(图2中的B处)各设置有一个限位开关。当保温被2卷起或铺设时接触到限位开关后，限位开关向主控模块发送到位信号，主控模块接收到到位信号后关闭卷帘机电机4。
[0040]该智能卷帘机系统的工作原理为:
[0041]正常情况下，摄像头6监视整个温室大棚1，监控大棚安全，并将采集的视频和图像信息实时传送给主控模块。气象站6实时采集温室大棚I外的环境温度、湿度、光照、风速和风向等气象信息，并将采集到的气象信息发送给主控模块。控制室内的操作人员依据主控模块接收到的气象信息，结合大棚内植物的生长模型(指植物在现阶段生长状态下所需的光照时长等)决策保温被2停留的位置及时长，操作人员做出决策后，将设定的保温被的位置及在该位置的时长预存在主控模块中。然后主控模块控制固定云台将摄像头6对准保温被安装有卷帘机电机4的一侧,并启动卷帘机电机,带动保温被2铺设或卷收。
[0042]在保温被2铺设或卷收过程中，摄像头6实时采集温室大棚的侧面图像，并将采集到的图像发送给主控模块。主控模块对接收到的图像进行边缘提取处理后得到温室大棚的侧面轮廓AB⑶及保温被的位置E，如图5所示。AB、BC、⑶、DA的长度参数已经事先测量并预存在主控模块中，主控模块通过图像分割得出保温被位置E的投影点E’在线段⑶上的位置；进而得到线段DE的长度，则可求出E点在弧线AB上的位置，即保温被此时的精确位置。当主控模块判断保温被的当前位置与预设位置一致时，关闭卷帘机电机。为了提高图像处理精度，在保温被的边缘涂抹黑色颜料。
[0043]当保温被在卷起或铺设过程中，由于负载过重(常见的情况是冬天下雪后未及时清除保温被上的积雪或夏天保温被被雨水浸湿而使其超重)或机械故障等原因，保温被停滞不前，而卷帘机电机一直堵转，会导致卷帘机过热而烧坏。采用该方案时由于摄像头能够对保温被的动作过程进行实时拍摄，控制室的操作人员能够及时对故障做出判断及处理。
[0044]所述主控模块中预存有雨雪天气图像知识库，所述雨雪天气图像知识库指通过提取常见雨雪天气图像特征进行训练与分类后形成的图像知识库。本实施例中，将常见雨雪天气分为小雨、中雨、大雨和雪四类，主控模块中预存有上述每类天气的图像特征，同时所述主控模块中预存有每个分类对应的环境温度和湿度的范围、
[0045]当主控模块依据气象站发送的环境温度、湿度和光照初步判断会出现雨雪天气时，如气象站发送的环境温度、湿度在雨雪天气对应的环境温度和湿度的范围内，启动智能天气判断模式:
[0046](11)主控模块通过固定云台调整摄像头的角度，使其对准棚外天空；
[0047]( 12 )摄像头以设定频率采集天空图像，并将采集到的天空图像发送给主控模块；
[0048](13)主控模块提取接收到的天空图像的图像特征，并将提取的图像特征与雨雪天气图像知识库中不同类别雨雪天气的图像特征进行比对:
[0049]若该图像特征与主控模块内部预存的一类雨雪天气的图像特征相同，例如该图像特征与主控模块中预存的“中雨”的图像特征相同，则主控模块确认会出现“中雨”天气，然后进入步骤(14);若该图像特征与所有类别雨雪天气的图像特征均不同，则判断不会出现雨雪天气，返回至步骤(12)，直至主控模块接收到的气象站发送的环境温度、湿度不在所有分类对应的环境温度和湿度的范围。
[0050](14)主控模块通过GPRS模块将判断结果发送给操作人员。
[0051]实施例2:
[0052]为使故障诊断过程智能，保证操作人员不在控制室时，系统仍能够完成故障诊断；且保证在对保温被进行操作的过程中，摄像头可继续监控大棚安全或采集天空图像。本实施例在实施例1所述的系统中增加了角度传感器7，通过角度传感器7对保温被进行精确定位及卷帘机进行智能故障诊断。角度传感器通过RS485串行方式与主控模块通讯，电气连接如图1所示。
[0053]所述角度传感7安装在摆杆的底部，为保证角度传感器7测量结果准确，不受摆杆5摆动的影响，本实施例中对角度传感器采用图4所示的安装方式。角度传感器7的安装结构包括连杆A8、连杆B9、中心轴10、联轴器和两个轴承。连杆A8的一端与连接，另一端加工有轴向滑槽；连杆B9的顶部位于该滑槽内，且可在该滑槽内沿轴向移动；连杆B9的底部固接中心轴10。所述中心轴10与摆杆的铰接轴同轴，角度传感器7通过联轴器固接在中心轴10靠近摆杆5 —端的端部。在所述中心轴10位于连杆B9左右两侧的位置分别安装有轴承。角度传感器7安装完成后，标定出摆杆5在初始位置、终止位置时角度传感器7的读数，预存至主控模块；其中初始位置指保温被2完全铺设时摆杆5的位置，终止位置指保温被2完全卷起时摆杆5的位置。图2中OA表示摆杆5的初始位置，OB表示摆杆5的终止位置。
[0054]角度传感器7实时采集摆杆与地面的角度信息，并将采集到的角度信息发送至主控模块，通过主控模块实现保温被的精确定位及卷帘机的智能保护。角度传感器7对保温被2进行精确定位的原理为:主控模块中预设有摆杆5在初始位置及终止位置时角度传感器7的读数。保温被2在铺设或卷收的过程前，操作人员将保温被在设定位置时角度传感器的读数预存在主控模块中。保温被卷起或铺设过程中，角度传感器7实时采集摆杆5与地面的角度信息，并将采集到的角度信息发送至主控模块，主控模块将接收到的角度信息与其内部预设保温被在设定位置时角度传感器的读数进行比对，当两者一致时，主控模块关闭卷帘机电机，从而精确控制保温被的位置。
[0055]通过角度传感器7进行智能故障诊断的流程如图6所示。保温被在卷起或铺设的过程中，角度传感器实时测量摆杆与地面的角度信息，并将所测量的角度信息发送给主控模块，主控模块将本次所接收到的角度信息与上次所接收到的角度信息进行比较，判断相邻的两次角度信息是否发生改变。若两次角度信息有所改变，表明保温被正在被卷起或铺设，卷帘机工作正常；若所述角度信息在设定时间(本实施例中设定时间为3min)内一直没有发生变化，表明在该段时间内保温被的位置没有改变，主控模块首先判断当前位置是否是系统预设的位置，如果是，表明保温被铺设到位，主控模块关闭卷帘机电机；如果不是，则认为卷帘机电机发生了故障，主控模块主动断开卷帘机电机的电源，并通过GPRS模块向操作人员发短信报警，从而有效避免卷帘机电机由于长时间堵转而烧坏。
[0056]实施例3:[0057]通过拉绳位移传感器对保温被进行精确定位及卷帘机进行智能故障诊断。在实施例I所述的系统中增加拉绳位移传感器。所述拉绳位移传感器固定在图2中的A点位置，拉绳位移传感器的拉绳端固定在卷帘机电机上，信息输出端通过RS485串行方式与主控模块通讯。
[0058]拉绳位移传感器对保温被进行精确定位的原理为:操作人员在做出卷起或铺设保温被的决策后，将保温被所需铺设的位置预设在主控模块中。在保温被卷起或铺设的过程，卷帘机与保温被一起移动，则带动拉绳位移传感器的拉伸移动；拉绳位移传感器实时向主控模块发送保温被与A点之间直线距离的信号，通过该测量信号，主控模块便可得到保温被的精确位置；当保温被到达预设位置后，主控模块关闭卷帘机。
[0059]通过拉绳位移传感器进行智能故障诊断的过程为:卷帘机在卷起或铺设保温被的过程中，拉绳位移传感器实时测量保温被与A点之间直线距离，并将所测量的位移信号发送给主控模块，主控模块将本次所接收到的位移信号与上次所接收到的位移信号进行比较，判断相邻的两次位移信号是否发生改变。若两次位移信号有所改变，表明保温被正在被卷起或铺设，卷帘机工作正常；若所述位移信号在设定时间(本实施例中设定时间为3min)内一直没有发生变化，表明在该段时间内保温被的位置没有改变，主控模块首先判断当前位置是否是系统预设的位置，如果是，表明保温被铺设到位，主控模块关闭卷帘机电机；如果不是，则认为卷帘机电机发生了故障，主控模块主动断开卷帘机电机的电源，并通过GPRS模块向值班人员发短信报警，从而有效避免卷帘机由于长时间堵转而烧坏。
[0060]上述实施例2和实施例3中，当所述角度传感器7 (或拉绳位移传感器)采用串行通讯方式输出时，可直接与主控模块相连。当所述角度传感器7 (或拉绳位移传感器)以电阻、电流形式输出信号时，需通过扩展控制板上的采样电路对其输出的信号进行采样。即此时，所述角度传感器7 (或拉绳位移传感器)通过扩展控制板与主控模块相连。角度传感器
7(或拉绳位移传感器)的安装位置距离控制室较远，在电阻方式下，为了保证采集精度，采用精密电流源的方案，即电流源通过精密标准电阻后与角度传感器(或拉绳位移传感器)相连，采用该种方案可保证角度传感器7 (或拉绳位移传感器)的测量精度。
[0061]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.基于图像处理技术的智能卷帘机系统，包括:主控模块、气象站、GPRS模块、摆杆和卷帘机电机；外围设备为温室大棚；所述主控模块位于控制室内；气象站安装在温室大棚的顶部，所述气象站实时采集温室大棚外的气象信息，然后将所采集的气象信息发送给主控模块；所述气象信息包括环境温度、湿度、光照、风速和风向；所述摆杆可伸缩，其底部与固定安装的支座铰接，摆杆能够绕该铰接点摆动；所述卷帘机电机安装在摆杆的顶部，卷帘机电机的输出轴与铺设在温室大棚外保温被的卷轴相连，带动保温被的卷起或铺设；所述GPRS模块用于将温室大棚外的气象信息及保温被位置信息以彩信形式发送给操作人员，并接受操作人员的控制指令，对卷帘机进行远程监控； 其特征在于，还包括摄像头；所述摄像头通过固定云台安装在控制室顶部，固定云台在主控模块的控制下对摄像头的角度进行调整；主控模块通过视频采集卡与摄像头相连，获取摄像头采集的图像或视频信息； 所述摄像头具有三种工作模式，在工作模式一下，摄像头对准整个温室大棚，监控大棚安全；在工作模式二下，摄像头对准天空，采集天空图像；在工作模式三下，摄像头对准保温被安装有卷帘机电机的一侧，采集温室大棚的侧面图像； 所述主控模块中预存有雨雪天气图像知识库，所述雨雪天气图像知识库指通过提取常见雨雪天气的图像特征，并依据提取的图像特征对雨雪天气进行分类后形成的图像知识库；同时所述主控模块中预存有每个分类结果对应的环境温度和湿度的范围； 当主控模块依据气象站发送的环境温度、湿度和光照初步判断会出现雨雪天气时；启动智能天气判断模式:主控模块控制摄像头进入工作模式二 ；摄像头以设定频率采集天空图像，并将采集到的天空图像发送给主控模块；主控模块提取接收到的天空图像的图像特征，并将提取的图像特征与雨雪天气图像知识库中不同类别雨雪天气的图像特征进行比对； 若该图像特征与其中一类图像特征相同，主控模块确定会出现该类别的雨雪天气，将判断结果通过GPRS模块发送给操作人员；若该图像特征与雨雪天气图像知识库中所有类别的图像特征均不同，则主控.模块重新获取天空图像，直至所接收到的环境温度、湿度不在所有分类对应的环境温度和湿度的范围； 所述主控模块中预存有温室大棚安装有卷帘机电机一侧的侧面轮廓中四条边的长度；主控模块控制保温被卷起或铺设前，操作人员将设定的保温被的位置预存在主控模块中；主控模块先控制摄像头进入工作模式三，然后启动卷帘机，带动保温被铺设或卷收；在此过程中，摄像头实时采集温室大棚的侧面图像，并对采集到的图像进行边缘提取处理，然后将处理得到的温室大棚的侧面轮廓发送给主控模块；所述主控模块依据该图像确定保温被的当前位置；当保温被的当前位置与预设位置一致时，关闭卷帘机电机；若从图像中得到保温被的位置在设定时间内没有发生变化，主控模块进入故障诊断模式:主控模块在故障诊断模式下首先判断当前位置是否是系统预设的位置，如果是，则主控模块关闭卷帘机电机；如果不是，则认为卷帘机电机发生了故障，主控模块主动断开卷帘机电机的电源，并通过GPRS模块向操作人员发短信报警。
2.如权利要求1所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，在所述保温被安装有卷帘机电机一侧的边缘上涂抹黑色颜料。
3.如权利要求1所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，所述主控模块中预存有摄像头在三种工作模式下固定云台所需旋转的角度。
4.如权利要求1所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，还包括角度传感器，所述角度传感器安装在摆杆的底部，随摆杆一起运动； 所述主控模块中预设有摆杆在初始位置及终止位置时角度传感器的读数，主控模块控制保温被卷起或铺设前，在主控模块中预存保温被在设定位置时角度传感器的读数；保温被卷起或铺设过程中，所述角度传感器实时采集摆杆与地面的角度信息，并将采集到的角度信息发送给主控模块，主控模块将接收到的角度信息与其内部预设的保温被在设定位置时角度传感器的读数进行比对，当两者一致时，主控模块关闭卷帘机电机； 所述主控模块每次接收到角度传感器发送来的角度信息后，将当前收到的角度信息与前一次所接收到的角度信息进行比较，判断相邻两次角度信息是否发生改变；若两次角度信息有所改变，认为卷帘机电机工作正常；若所述角度信息在设定时间内没有发生变化，则进入故障诊断模式。
5.如权利要求4所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，通过定位机构将所述角度传感器安装在摆杆上；所述定位机构包括:连杆A、连杆B、中心轴、联轴器和两个轴承；所述连杆A的一端与摆杆垂直连接，另一端加工有轴向滑槽；所述连杆B的顶部位于该滑槽内，且可在该滑槽内轴向移动；所述连杆B的底部固接中心轴；所述中心轴与摆杆的铰接轴同轴，角度传感器通过联轴器固接在中心轴靠近摆杆一端的端部。
6.如权利要求1所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，还包括拉绳位移传感器；所述拉绳位移传感器固定在保温被完全铺设或完全收起时的位置；拉绳位移传感器的拉绳端与卷帘机电机固接； 所述主控模块控制保温被卷起或铺设的过程中，卷帘机电机与保温被一起移动，则带动拉绳位移传感器的拉伸移动；拉绳位移传感器实时向主控模块发送拉绳的位移信号，主控模块依据该位移信号判断保温被的位置； 所述主控模块每次接收到拉绳位移传感器发送来的位移信号后，将当前收到的位移信号与前一次所接收到的位移信号进行比较，判断相邻两次位移信号是否发生改变；若两次位移信号有所改变，认为卷帘机电机工作正常；若所述位移信号在设定时间内没有发生变化，则进入故障诊断模式。
7.如权利要求1或4或6所述的基于图像处理技术的智能卷帘机系统，其特征在于，在所述温室大棚上，保温被完全铺设和完全收起的位置各设置一个限位开关，当所述保温被接触到限位开关后，向主控模块发送保温被到位信号，主控模块接收到保温被到位信号后，关闭卷帘机电机。
【文档编号】G05B19/418GK103472799SQ201310416299
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】姚分喜, 张百海, 崔灵果, 柴森春, 邹伟东 申请人:北京理工大学