本实用新型涉及牧业气象观测技术领域，尤其是涉及一种牧草观测装置及系统。
背景技术：
随着牧业科学技术的飞速发展，牧业已进入了一个以高产、优质、高效、生态、安全为发展方向的新阶段，牧业对气象服务提出了更高的要求。现代牧业的发展迫切需要时效更快、内容更多、水平更高、针对性更强的牧业气象服务产品。牧草观测技术作为牧业气象分支之一，获取高精度、高密度、多要素、连续稳定的牧草观测信息势在必行。
然而，当前的牧草观测技术、手段、时效、内容以及观测站点密度等远不能满足现代牧业气象业务和服务发展的需求，牧草观测自动化程度低，目前牧草观测仍以人工方式为主，劳动强度大，费时费力；牧草观测精度有限，可比性不强，由于观测人员的专业素质、熟练程度、观测习惯和责任心等不同，造成观测精度差别较大。当前以目测或简单器测、手工记录和报表寄送、纸质存档等为主的牧草观测业务与现代气象业务体系建设要求相差甚远。
综上所述，现有的牧草观测方式以人工方式为主，存在着耗时费力、测量精度差的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种牧草观测装置及系统，以实现对牧草覆盖度、层高的自动观测，避免人工操作，省时省力，提高测量精度。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种牧草观测装置，包括第一相机、第二相机；所述第一相机包括顺次连接的第一摄像头、第一处理器及第一通信模块，所述第二相机包括顺次连接的第二摄像头、第二处理器及第二通信模块；
所述第一相机用于设置于距离牧草观测区所在的地面第一预设高度处，所述第一摄像头的视角垂直指向所述地面，用于采集牧草观测区的覆盖度图像，并将所述覆盖度图像发送至所述第一处理器；
所述第一处理器接收所述第一摄像头发送的所述覆盖度图像，进行图像处理与模式识别以生成第一观测结果，将所述第一观测结果通过所述第一通信模块发送至网络服务器；
所述第二相机用于设置于距离所述地面第二预设高度处，所述第二摄像头的视角与水平面成预设夹角并指向所述地面上方，用于采集牧草观测区的牧草层高图像，并将所述牧草层高图像发送至所述第二处理器；
所述第二处理器接收所述第二摄像头发送的所述牧草层高图像，进行图像处理与模式识别以生成第二观测结果，将所述第二观测结果通过所述第二通信模块发送至网络服务器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一处理器和所述第二处理器均包括DSP处理芯片及存储器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括开关电源电路，所述开关电源电路的输入端用于连接交流电源，所述开关电源电路的输出端连接所述第一相机和所述第二相机的电源接口。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括发电设备，所述发电设备连接所述开关电源电路的输入端。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述发电设备包括太阳能电池板和蓄电池，所述蓄电池与所述开关电源电路连接；
所述太阳能电池板将光能转换为电能，并将所述电能存储至所述蓄电池。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述发电设备包括风力发电机和蓄电池，所述蓄电池与所述开关电源电路连接；
所述风力发电机将风能转换为电能，并将所述电能存储至所述蓄电池。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括支架，所述支架包括竖杆和横杆，所述竖杆垂直于地面设置，所述横杆与所述竖杆远离地面的一端连接且平行于地面；
所述第一相机设置于所述横杆上，所述第二相机设置于所述竖杆上。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述竖杆上设置有滑动槽，所述第二相机通过所述滑动槽与所述竖杆相对滑动连接，以使所述第二相机与地面之间的距离可调。
结合上述第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第一相机和所述第二相机均包括以太网接口、USB接口、RS232接口中的一种或者多种。
第二方面，本实用新型实施例还提供一种牧草观测系统，包括网络服务器、监控终端及如上述第一方面所述的牧草观测装置；
所述牧草观测装置、所述监控终端分别与所述网络服务器连接。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：
在本实用新型提供的实施例中，牧草观测装置包括第一相机、第二相机；该第一相机包括顺次连接的第一摄像头、第一处理器及第一通信模块，该第二相机包括顺次连接的第二摄像头、第二处理器及第二通信模块。第一相机用于设置于距离牧草观测区所在的地面第一预设高度处，第一摄像头的视角垂直指向该地面，用于采集牧草观测区的覆盖度图像，并将该覆盖度图像发送至第一处理器；上述第一处理器接收第一摄像头发送的覆盖度图像，进行图像处理与模式识别以生成第一观测结果，将该第一观测结果通过第一通信模块发送至网络服务器；第二相机用于设置于距离上述地面第二预设高度处，第二摄像头的视角与水平面成预设夹角并指向地面上方，用于采集牧草观测区的牧草层高图像，并将该牧草层高图像发送至第二处理器；该第二处理器接收第二摄像头发送的牧草层高图像，进行图像处理与模式识别以生成第二观测结果，将该第二观测结果通过第二通信模块发送至网络服务器。这样，利用第一相机和第二相机对牧草进行观测，并通过处理器对采集的图像进行处理和模式识别，从而直接获取观测结果，实现了对牧草覆盖度、层高的自动观测，避免了人工操作，省时省力，且提高了测量精度。另外将第一处理器和第二处理器分别封装到第一相机或者第二相机中，只传输观测结果至网络服务器，能够较大程度的降低无线网络传输的压力，使得本实用新型提供的牧草观测装置及系统可以适用于较为恶劣的网络环境下。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的牧草观测装置的通信连接图；
图2为本实用新型实施例提供的牧草观测装置的安装示意图；
图3为本实用新型实施例提供的牧草观测装置的供电示意图；
图4为本实用新型实施例提供的牧草观测系统的结构示意图。
图标：
10-第一相机；101-第一摄像头；102-第一处理器；103-第一通信模块；20-第二相机；201-第二摄像头；202-第二处理器；203-第二通信模块；30-竖杆；40-横杆；50-开关电源电路；60-交流电源；70-发电设备；701-太阳能电池板；702-蓄电池；703-风力发电机；100-牧草观测装置；200-网络服务器；300-监控终端。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前牧草观测仍以人工方式为主，劳动强度大，费时费力；牧草观测精度有限，可比性不强，由于观测人员的专业素质、熟练程度、观测习惯和责任心等不同，造成观测精度差别较大。基于此，本实用新型实施例提供的一种牧草观测装置及系统，可以利用第一相机和第二相机对牧草进行观测，并通过处理器对采集的图像进行处理和模式识别，从而直接获取观测结果，实现了对牧草覆盖度、层高的自动观测，避免了人工操作，省时省力，且提高了测量精度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种牧草观测装置进行详细介绍。
实施例一：
图1示出了本实用新型实施例提供的牧草观测装置的通信连接图，图2示出了本实用新型实施例提供的牧草观测装置的安装示意图。如图1、图2所示，该牧草观测装置包括：第一相机10、第二相机20。该第一相机10包括顺次连接的第一摄像头101、第一处理器102及第一通信模块103，该第二相机20包括顺次连接的第二摄像头201、第二处理器202及第二通信模块203。
其中，第一相机10或者第二相机20均包括以太网接口、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口、RS232接口中的一种或者多种，从而便于数据的传输和存储。
该第一相机10用于设置于距离牧草观测区所在的地面第一预设高度处，上述第一摄像头101的视角垂直指向距离牧草观测区所在的地面，用于采集该牧草观测区的覆盖度图像，并将该覆盖度图像发送至第一处理器102。第一处理器102接收第一摄像头101发送的覆盖度图像，进行图像处理与模式识别以生成第一观测结果，将该第一观测结果通过第一通信模块103发送至网络服务器200。其中该第一观测结果至少包括上述牧草观测区的覆盖度数据。
该第二相机20用于设置于距离地面第二预设高度处，上述第二摄像头201的视角与水平面成预设夹角并指向上述牧草观测区所在的地面的上方，用于采集牧草观测区的牧草层高图像，并将该牧草层高图像发送至第二处理器202。第二处理器202接收该第二摄像头201发送的牧草层高图像，进行图像处理与模式识别以生成第二观测结果，将该第二观测结果通过上述第二通信模块203发送至网络服务器200。其中该第二观测结果至少包括上述牧草观测区的牧草层高数据。
具体地，上述第一观测结果和第二观测结果可以叠加显示到实时观测的画面上进行传输，或者以图片编码文件、Excel表等形式进行传输。其中图片编码文件是将第一观测结果和第二观测结果嵌入到图片文件的编码中生成的文件。
需要说明的是，第二摄像头201的视角与水平面成预设夹角并指向上述牧草观测区所在的地面的上方，以该第二摄像头201能够拍摄到该牧草观测区上方的天空为准，以便于后续第二处理器202对牧草层高图像的处理与模式识别。
进一步地，上述第一摄像头101和第二摄像头201均为工业摄像头，工业摄像头是能稳定高效的应用于工业现场的视频图像采集设备，能够满足适应工业复杂环境的要求，长时间稳定的工作；并可以直接将影像存储在硬盘上；和普通的摄像头相比，工业摄像头在分辨率、帧率、对光线的要求、曝光方式等都有较高的可比性。
进一步地，在一个实施例中，第一处理器102和第二处理器202均包括DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)处理芯片及存储器。该DSP处理芯片的型号为TMS320DM642，TMS320DM642该32位定点DSP芯片，其工作主频高达720MHz，具有8个并行处理单元，处理性能可达5760MIPS。存储器可以为SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存储器)或者DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存储器)，优选地，在本实施例中采用DRAM中的SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)，SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。
这样，通过采用工业器件和嵌入式DSP处理，使得本实用新型实施例提供的牧草观测装置具有较高的稳定性和可靠性。
另外，将第一处理器102和第二处理器202分别封装在第一相机10和第二相机20中，实现了在观测前端完成图像采集、处理与模式识别后，再将经处理后的第一观测结果或者第二观测结果通过网络传输至网络服务器200。本实用新型实施例提供的牧草观测装置，相对于后端电脑系统进行图像处理的方式，运算速度更快，鲁棒性好，而且能够大大降低无线网络传输的压力，并适合用于功耗、工作环境及稳定性要求极高的场合及较为恶劣的网络环境下。
进一步地，为了防止第一相机10或者第二相机20受到外界环境的影响而损坏其性能，在一个实施例中，将第一相机10和第二相机20设置在相机防护罩内。
在本实用新型提供的实施例中，牧草观测装置包括第一相机、第二相机；该第一相机包括顺次连接的第一摄像头、第一处理器及第一通信模块，该第二相机包括顺次连接的第二摄像头、第二处理器及第二通信模块。第一相机用于设置于距离牧草观测区所在的地面第一预设高度处，第一摄像头的视角垂直指向该地面，用于采集牧草观测区的覆盖度图像，并将该覆盖度图像发送至第一处理器；上述第一处理器接收第一摄像头发送的覆盖度图像，进行图像处理与模式识别以生成第一观测结果，将该第一观测结果通过第一通信模块发送至网络服务器；第二相机用于设置于距离上述地面第二预设高度处，第二摄像头的视角与水平面成预设夹角并指向地面上方，用于采集牧草观测区的牧草层高图像，并将该牧草层高图像发送至第二处理器；该第二处理器接收第二摄像头发送的牧草层高图像，进行图像处理与模式识别以生成第二观测结果，将该第二观测结果通过第二通信模块发送至网络服务器。这样，利用第一相机和第二相机对牧草进行观测，并通过处理器对采集的图像进行处理和模式识别，从而直接获取观测结果，实现了对牧草覆盖度、层高的自动观测，避免了人工操作，省时省力，且提高了测量精度。另外将第一处理器和第二处理器分别封装到第一相机或者第二相机中，只传输观测结果至网络服务器，能够较大程度的降低无线网络传输的压力，使得本实用新型提供的牧草观测装置可以适用于较为恶劣的网络环境下。
在具体应用过程中，如图2所示，上述牧草观测装置还包括支架，该支架包括竖杆30和横杆40，竖杆30垂直于地面设置，横杆40与竖杆30远离地面的一端连接且平行于地面。第一相机10设置于横杆40上，第二相机20设置于竖杆30上。在一个实施例中，上述横杆40上和竖杆30上均标记有刻度，以便于设置第一相机10和第二相机20的位置。优选地，第一相机10距离地面可以但不限于1-1.5米，第二相机20距离地面可以但不限于0.05-0.1米。
进一步地，为了便于调节第二相机20在竖杆30上的位置，该竖杆30上设置有滑动槽，第二相机20通过该滑动槽与竖杆30相对滑动连接，以使该第二相机20与地面之间的距离可调。
进一步地，为了实现对第一相机和第二相机的稳定供电，上述牧草观测装置还包括开关电源电路50，该开关电源电路50的输入端用于连接交流电源60，该开关电源电路50的输出端连接第一相机10和第二相机20的电源接口。
进一步地，考虑到该牧草观测装置一般在野外使用，供电不便，在一个实施例中，如图3所示，该牧草观测装置还包括发电设备70，该发电设备70连接开关电源电路50的输入端。这样，为第一相机10和第二相机20供电的同时，还能节约电能，绿色环保。
在一个实施例中，上述发电设备70包括太阳能电池板701和蓄电池702，该蓄电池702与开关电源电路50连接；太阳能电池板701将光能转换为电能，并将电能存储至蓄电池702。
另外，除了利用太阳能为第一相机10和第二相机20供电，还可以采用风能发电的方式。因此，上述发电设备70还包括风力发电机703，该风力发电机703将风能转换为电能，并将电能存储至蓄电池702中。
实施例二：
图4示出了本实用新型实施例提供的牧草观测系统的结构示意图。如图4所示，该牧草观测系统，包括网络服务器200、监控终端300及如实施例一中牧草观测装置100。其中，牧草观测装置100、监控终端300分别与网络服务器200连接。
其中，监控终端300可以为手机、笔记本电脑、台式电脑及平板电脑等可以连接网络的智能终端。
网络服务器200接收牧草观测装置100发送的第一观测结果和第二观测结果，该第一观测结果至少包括上述牧草观测区的覆盖度数据，该第二观测结果至少包括上述牧草观测区的牧草层高数据。另外，网络服务器200还可以根据第一观测结果和第二观测结果生成第三观测结果，该第三观测结果至少包括牧草发育期数据。监控终端300对应的客户可以通过该监控终端300访问该网络服务器200，从而远程查看观测结果，该观测结果至少包括第一观测结果、第二观测结果及第三观测结果。
本实施例提供的牧草观测系统实现了对牧草层高、牧草覆盖度及牧草生长期的自动观测，观测得到的图像和实测覆盖度数值显著相关检验R0.05>0.9，与实测牧草层高数值显著度相关检验R0.05>0.85，达到了人工观测的水平。
在本实用新型提供的实施例中，牧草观测装置包括第一相机、第二相机；该第一相机包括顺次连接的第一摄像头、第一处理器及第一通信模块，该第二相机包括顺次连接的第二摄像头、第二处理器及第二通信模块。第一相机用于设置于距离牧草观测区所在的地面第一预设高度处，第一摄像头的视角垂直指向该地面，用于采集牧草观测区的覆盖度图像，并将该覆盖度图像发送至第一处理器；上述第一处理器接收第一摄像头发送的覆盖度图像，进行图像处理与模式识别以生成第一观测结果，将该第一观测结果通过第一通信模块发送至网络服务器；第二相机用于设置于距离上述地面第二预设高度处，第二摄像头的视角与水平面成预设夹角并指向地面上方，用于采集牧草观测区的牧草层高图像，并将该牧草层高图像发送至第二处理器；该第二处理器接收第二摄像头发送的牧草层高图像，进行图像处理与模式识别以生成第二观测结果，将该第二观测结果通过第二通信模块发送至网络服务器。这样，利用第一相机和第二相机对牧草进行观测，并通过处理器对采集的图像进行处理和模式识别，从而直接获取观测结果，实现了对牧草覆盖度、层高的自动观测，避免了人工操作，省时省力，且提高了测量精度。另外将第一处理器和第二处理器分别封装到第一相机或者第二相机中，只传输观测结果至网络服务器，能够较大程度的降低无线网络传输的压力，使得本实用新型提供的牧草观测系统可以适用于较为恶劣的网络环境下。
本实用新型实施例提供的牧草观测系统，与上述实施例提供的牧草观测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的牧草观测系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。