基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法

专利名称：基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及农田信息实时监测技术，尤其涉及基于远程监控技术的农田信息实时 监测系统及方法。
背景技术：
农业是中国国民经济的基础。农田监测信息是组织和指导农业生产的重要依据， 对各级政府指导生产和制定政策都至关重要[1]。农田生长环境、土壤墒情、作物苗情、灾情 以及长势等作为农田监测的重要内容，亦是农作物产量评估和预报的必要前提，还可为作 物灾损和农业灾害风险评价提供数据支撑与科学依据。就目前的农作物监测方法来看，主要有人工定期定点观测、自动气象台站、现场数 据采集器以及结合卫星遥感技术等方法。传统的人工观测方法不但耗人力物力，而且将观 测结果逐级向上汇报有一定的时间滞后性。上世纪80年代从国外引进的自动气象站技术 和现场数据采集器技术，在农田监测领域得到了较为广泛的应用。特别是随着近年来微计 算机技术和通讯技术的发展，越来越多的农业科研和生产部门，相继引入并运用了自动化 数据监测和控制管理等项手段。但是，气象台站监测设备并不是专门针对农田作物配置的， 故安放位置通常距农田较远，用其反映农田信息存在较大偏差[2]。传统数据采集器只能实 时采集变量数值，无法看到现场作物实际生长的图像。并且，大多数数据采集器受数据传 输条件的限制，数据只能存储在采集器上，需要定时派人到现场下载，而无法让专家和管理 者及时地得到现场的第一手资料等，在实际使用中未能很好地发挥出信息系统的现代化优 势。另外，各部门之间的协作较少，很难达到信息共享，同样也影响了地面有效数据的可用 性。随着卫星遥感技术的发展，其在大尺度作物监测中的应用越来越广泛和深入。但 是，由于现有的卫星图像空间分辨率相对较低以及同物异谱、异物同谱等物谱差异的存在， 导致遥感技术无法准确获得农田尺度作物信息，再加上地面调查样本的不足，都在一定程 度上影响了卫星遥感监测结果的精确度[8’9]。因此，研究基于农田尺度的农田信息可视化监测系统，不仅能够有效地弥补其它 监测手段的不足，而且可以大大提高农田监测的精确度，并实现农田信息有效共享，以服务 于各层次农业生产和建设的需要。不仅如此，农田信息可视化监测系统还能利用网络传输 跨越地域的限制，让用户及时了解农田环境和作物数据，并将实时监测的农作物图像及时 地传递回监控中心，给人以身临其境的感觉。在这一点上，对于农业生产的掌控，特别是针 对农业环境的变迁、作物长势、农业灾害预防和控制、灾害损失与风险评价以及减灾应对措 施的正确制定等，均具有十分重要的应用意义。有关农田生长环境及作物监测设备研制、信息采集、传输和远程监控方面的技术 以日本居多。经对日本现有技术的文献检索发现，其在气象信息、土壤信息以及农田现场环 境信息(含视频图象)的采集、传输和接收方面均具有发明专利申请。其中，与气象和土壤信息相关的代表性专利有
1)专利申请号2003-425471，专利名称为基于自然供电系统的环境监测装置(自 然工彳、X — ^駆動t石環境計測装置)；2)专利申请号2003-333527，专利名称为农业信息传输系统(農業情報配信* ^ ^ ^ ) ;3)专利申请号2001-6054，专利名称为农业经济支助系统(農業e ^ ^ ^支援* ^
于A )。与农田现场环境信息相关的代表性专利有1)专利申请号PCT/JP2004/007531，专利名称为自主运行控制系统(自律稼働制 御〉7于Λ ).2)专利申请号2000-377551，专利名称为远程农业支助系统(遠隔地農業支援*
7 于 A )。分析和总结日本的相关专利，主要在以下几方面存在局限(1)没有对气象、土壤以及农田现场环境信息(含视频图象)进行有效地集成；(2)没有将集成气象、土壤和视频图象要素的采集功能、数据交换功能以及供电功 能进行有效地集成；(3)没有提出针对不同农田地形条件提供相应的数据传输方式；比如在地形条件较为均一的地方采用微波等局域网传输方式，在山区等地形复杂 的地区采用3G等互联网络传输方式，等等。(4)用户端服务对象更多考虑的是农户本身，较少涉及农业决策和管理部门、科研 院所以及社会公众。经过对国内现有技术的文献检索发现，有以下一些有代表性的相关专利文献中国专利申请号200510029659. 0，专利名称为基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田 墒情远程监测系统，该系统包括若干信息采集模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监 控平台模块，由埋设在土壤中的若干传感器采集土壤墒情信息，并通过GPRS/GSM/GPS网络 通讯技术实现数据传输、接收和远程监控。中国专利申请号200520118828. 3，专利名称为棉田环境参数实时采集与远程管理 装置，该装置整体结构由数据采集终端和集中监控中心两部分组成；其中，数据采集终端采 集雨量、风速、光照、地温和水分等数据，采集到的数据通过GSM网络传至集中监控中心，由 其决策支持软件将决策结果以SMS短信形式发送到用户手机上，实现对膜下滴灌棉田水分
智能化管理。中国专利申请号200620019802. 8，实用新型专利名称为农田信息采集器，本实用 新型不需要管理人员亲临测量，就能够对农田作物的病虫害情况等信息进行自动采集、取 得数据以指导管理人员进行田间管理，连接温度、湿度传感器后还可以对农田中的水分、空 气温度、湿度、作物叶面湿度等信息进行自动采集，增加远程通信控制器即可实现远程监 控。总体来看，国内相关专利存在以下几方面局限(1)没有将可监测农作物生长发育状况的视频图像功能引入农业领域；(2)没有实现气象信息、土壤信息和农作物生长发育状况信息的有效集成。由于以上现有技术的局限，使得无论是农业专家、决策者还是农业生产者，在面对 农业环境的变迁、农作物长势、农业灾害的预防和控制、灾害损失与风险评价以及减灾应对措施的制定时，难以高速、高效地做出响应决策。因此，研究基于远程监控的农田信息实时监测系统和方法，不仅能够有效地弥补 其它监测手段的不足，而且可以大大提高农田监测的精度，并实现农田信息有效共享，以服 务于各层次农业生产和建设的需要。不仅如此，基于远程监控的农田信息实时监测系统还 能利用网络传输跨越地域的限制，让客户端用户及时了解农田环境和作物数据，并将实时 监测的图像及时地传递回监控中心，给人以身临其境的感觉。在这一点上，对于农业生产的 掌控，特别是针对农业环境的变迁、作物长势、农业灾害预防和控制、灾害损失与风险评价 以及减灾应对措施的正确制定等，均具有十分重要的应用意义。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于远程监控的农田信息实时监测系统 及方法，能够将农田环境信息以及农作物生长发育状况等信息有机地结合在一起，并通过 有效的数据传输方式和数据显示方式实现对农田作物的可视化实时监测。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于远程监控的农田信息实时监测系 统，包括信息采集子系统、信息传输子系统以及信息终端子系统，其中信息采集子系统，用于将实时采集的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图 象信息集成为单路信息输出给信息传输子系统；信息传输子系统，用于将信息采集子系统集成输出的单路信息依次通过无线传输 设备及传输网络传输给信息终端子系统；信息终端子系统，用于将从信息传输子系统接收的单路信息解析还原成气象、土 壤、农田环境要素多路信息以及视频图象信息，并对解析还原的信息进行保存及管理。优选地，信息终端子系统进一步包括服务器端和客户端，其中服务器端，用于将该单路信息进行解析还原处理，并将解析还原的信息保存在数 据库中进行管理；根据客户端的命令将解析还原的实时信息和/或保存的历史信息通过互 联网发送给客户端；客户端，用于将从服务器端接收到的实时信息和/或历史信息在监控平台上进行 显示观测及分析。优选地，客户端通过监控平台将监控命令数据发送给服务器端；所述服务器端将从客户端接收到的监控命令数据通过信息传输子系统传输给信 息传输子系统。预选地，信息采集子系统将实时采集的多路信息及视频图象信息分别进行数据处理后，通 过数据交换打包成统一规格的单路数字信号，并将该单路数字信号保存及传输。优选地，无线数据传输设备针对不同农田地形条件包括微波传输设备、网桥传输设备和第 三代(3G)、码分多址(CDMA)、通用分组无线业务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)无线网络 传输设备中的一种或多种；传输网络包括虚拟专用网和/或远程互联网。
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优选地，客户端包括局域网客户端和/或远程客户端；客户端的监控平台进行信息的显示观测及分析包括以下一种或多种内容对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单 画面、多画面以及多画面单画面转换中的一种或多种；对实时的农田视频图像拍录、气象、土壤、农田环境要素多路数据的存取；对历史的农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据的提取；对各地区农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据的提取对比；对农田环境的极值进行报警；对多监测点的农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据对比显示；对不同种类农作物进行分析。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于远程监控的农田信息实时监测方 法，包括信息采集前端将采集到的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图象信息集 成为单路信息并保存，通过无线网络及传输网传输给服务器端；服务器端将接收到的单路信息解析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多路信 息及视频图象信息，并保存及管理。优选地，该方法还包括服务器端根据客户端的命令将实时解析还原的信息和/或保存的历史信息通过 互联网传输给所述客户端进行显示观测及分析。优选地，该方法还包括客户端将操作命令依次通过服务器端、传输网络及无线网络传输到信息采集前 端，以操控多路信息及所述视频图象信息的实时采集。优选地，信息采集前端将采集到的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图象 信息集成为单路信息，具体包括将采集的多路信息和所述视频图像信息分别进行数据处理后，通过数据交换打包 成统一规格的单路数字信号并传输给服务器端。优选地，无线网络针对不同农田地形情况，提供包括采用微波传输方式、网桥传输方式、 第三代(3G)、码分多址(CDMA)、通用分组无线业务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)无线网 络传输方式中的一种或多种；传输网络采用虚拟专用网和/或远程互联网传输方式。优选地，客户端通过以下方式中的一种或多种进行信息的显示观测及分析对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单 画面、多画面以及多画面单画面转换；对实时的农田现场的视频图像数据的拍录、气象、土壤、农田环境要素数据的存 取；对历史的农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的提取；对各地区农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据提取对比；对农田环境的极值进行报警；
对多农田现场监测点农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的 对比显示；对不同种类作物的分析。采用本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法，由于能够通过信息 采集系统将气象、土壤、农田现场环境以及视频图象等信息有机地结合在一起，并通过信息 传输系统针对国内农田条件的复杂情况而提供有效的数据传输方式，以及通过信息终端系 统提供全双工人机交互界面，来实现农田作物的可视化实时监测，从而为农业专家、决策和 管理者乃至国家领导人的重大决策和有效举措提供直观、可信的参考信息和数据。


图1为本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统实施例的框架示意图；图2为本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统实施例的结构框图；图3为图2所示的农田现场信息采集系统的安装配置示意图；图4为图2所示的信息传输系统的结构框图；图5为图2所示的信息终端系统中的客户端的监控平台上应用功能示意图；图6为客户端的监控平台对实时的图像数据、气象数据观测画面图7为客户端的监控平台对实时数据观测的多画面单画面转换画面；图8为客户端的监控平台对历史的图像数据(A)、气象数据提取画面(B)；图9为客户端的监控平台对各地区图像数据、气象数据提取对比画面；图10为客户端的监控平台对环境极值进行报警画面；图11为客户端的监控平台对多监测点对比显示画面。
具体实施例方式本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法，其发明构思是，信息采 集前端将采集的气象、土壤、农田环境要素多路信息与视频图象信息集成为单路信息通过 无线网络及传输网络传输给服务器端，由服务器端将接收到的单路信息解析还原并保存及 管理；根据客户端的命令将实时解析还原的信息和保存的历史信息传输到客户端进行显示 观测及分析；同时客户端将操作命令依次通过服务器端、传输网络及无线网络传输到信息 采集前端，以操控的信息实时采集。以下结合附图和优选实施例，对本发明的上述技术构思展开叙述，以期清晰、完整 地阐述本发明的技术方案。以下例举实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明 技术方案的限制。如图1所示，为本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统实施例的框架， 由该框架可以看出，本发明的基于远程监控的农田信息实时监测系统包括三个子系统一 是在农田现场的信息采集子系统(相对于服务器端和客户端亦可统称为信息采集前端)， 二是信息传输子系统，三是信息终端子系统。图1所示的农田信息实时监测系统及其各子 系统的结构通过图2展示。如图2所示，本发明实施例的基于远程监控的农田信息实时监测系统包括信息采 集子系统100、信息传输子系统200以及信息终端子系统300，其中
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信息采集子系统100，用于将实时采集的气象、土壤、农田现场环境要素多路信息 及农田现场的视频图象信息分别进行数据处理后，通过数据交换打包成统一规格的单路数 字信号并保存，同时输出给信息传输子系统200 ；信息传输子系统200，用于将信息采集子系统100打包输出的单路数字信号依次 通过无线数据传输及传输网数传输给信息终端子系统300 ；针对不同农田地形条件，信息传输子系统200能够提供相应的无线数据传输方式 进行无线数据传输，譬如对地形条件较为均一的地方采用微波和/或网桥等局域网传输方 式，对山区等地形复杂的地区采用3G、CDMA、GPRS、GSM等无线网络传输方式，等等。信息终端子系统300，用于将从信息传输子系统200接收的农田信息的单路数字 信号解析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多路信息以及视频图象信息，并将解析还原 的信息进行保存及管理，将实时解析还原的信息和/或保存的历史信息发送给客户端进行 显示观测及分析。如图3所示，为图2所示的信息采集子系统100的现场安装配置示意图。在一块 农田的上空和地下，分别安装有各种环境要素传感器，至少包括风速传感器、风向传感器、 太阳辐射传感器、空气温湿度传感器、雨量传感器、土壤温湿度传感器、PH(土壤酸碱度)、 EC(土壤电导率)等传感器，还安装有视频图像设备；这些传感器分别将采集测量的风速、 风向、太阳辐射、空气温湿度、农田雨量、土壤温湿度以及土壤酸碱度和土壤电导率等环境 要素参数值传输到数据采集器上，并且，视频图像设备将实时拍摄的农田现场作物、土壤等 图像传输到数据采集器上；该数据采集器可通过太阳能转换的电能进行供电。图2所示的信息采集子系统100包括数据采集装置130、分别与数据采集装置130 连接的环境参数采集前端110、视频图像采集前端120以及供电设备140，其中环境参数采集前端110，用于在数据采集装置130下传的多路环境要素控制命令 的控制下，设置各环境要素传感器相应的上传数据的间隔时间，通过各环境要素传感器将 实时采集的多路环境要素参数信号输出到数据采集装置130 ；在此，针对不同的环境要素，各环境要素传感器通过远程控制命令可设置相应的 上传数据的间隔时间，譬如设置为每5分钟上传一次数据，或每1分钟上传一次数据，不同 的环境要素上传数据的间隔时间可任意设置。环境要素传感器至少包括风速传感器、风向传感器、光合有效辐射传感器、空气 温、湿度传感器、雨量传感器、土壤温、湿度传感器。视频图像采集前端120，用于通过云台在数据采集装置130下传的视频控制命令 的控制下动作，将摄像机对准拍摄对象(农作物等)实时拍摄下来的图像信号输出到数据 采集装置130 ；在此，通过远程控制命令控制云台的动作，从而操控摄像机的拍摄角度和距离。云台包括球形云台、枪型云台以及万向云台中的一种或多种，摄像机包括模拟摄 像机和/或数码摄像机。当然，环境参数采集前端110、视频图像采集前端120均可以在系统默认命令的控 制下进行环境参数信号的采集或图像信号的采集。数据采集装置130，用于将接收的远程控制命令下传，对输入的多路环境要素参数 信号和视频图像信号分别进行信号处理，并存储处理后的多路环境要素信息和视频图像信息，同时将多路环境要素信息和视频图像信息打包成统一规格的单路信息，待传输到远程 服务端或客户端；数据采集装置130可输入的信号至少包括多路的数字信号(包含视频信号)、模拟 信号(电流、电压、电阻、脉冲及方波等)以及频率信号中的一种或多种，并对于多种量程、 多种信号电平都能兼容，适合多类环境监测的传感器；数据采集装置130输出的是一路数
字信号。供电设备140，用于向数据采集装置130提供必要的工作电源。向数据采集装置130提供的工作电源具有二级通讯端口防雷保护功能(参见图2 中的避雷线)。并且，供电设备140的最大特点，是其除了通过电源线将标准市电引入作为电源 外，还能够充分利用自然能量，譬如，通过太阳能板和太阳能控制器将太阳能转换成电能； 或者，通过风能发电机将风能转换成电能，作为供电电源提供给数据采集装置130。而且，太 阳能或风能转换成的电能，均能够通过电池储能，以便在阴天或无风的天气仍能通过该电 池为数据采集装置130提供充足的电源。图2所示的数据采集装置130包括数据采集模块、数据存储模块以及数据交换模 块，还包括分别与这三个模块连接的电源模块，其中数据采集模块，用于在控制单元的控制下，将从数据交换模块输入的多路环境要 素控制命令信号和/或视频控制命令，分别通过环境参数接口和视频接口相应地下传到环 境参数采集前端110和视频图像采集前端120 ；通过环境参数接口将从各环境要素传感器 输入的各环境要素信号还原成相应的环境参数数据，并通过视频接口将来自摄像机的视频 图像信号转换成视频图像数据，然后对各环境要素数据和视频图像数据通过采集-处理单 元进行信号处理后，分别输出给数据存储模块以及数据交换模块；在此，各环境要素信号包括开关量、格雷码、电流、电压、电阻、脉冲、方波以及频率 等。即通过环境参数接口将这些环境要素信号处理、还原成相应的标准环境参数数据。数据存储模块，用于存储输入的各环境要素数据和视频图像数据；在此，数据存储模块采用安全数字(SD，Secure Digital) SD卡将输入的数据存储 在本地。该SD卡用于在上传的数据不完整时作为弥补，通过远程控制命令到该SD卡里取 数据，以确保整体农田数据的完整性。数据交换模块，用于通过多通道将输入的环境要素数据和视频图像数据打包成统 一规格的单路信息通过交换端口(图中未示)输出，待远程传输；或者，通过交换端口接 收远程控制命令信息，并将远程控制命令信息分发成多路环境要素控制命令信号和/或视 频控制命令信号输出到数据采集模块；将远程控制命令信息还分发成数据上传命令信号， 在数据上传命令信号的控制下读取数据存储模块中存储的各环境要素数据和视频图像数 据，并打包成统一规格的一路信息通过交换端口输出，待上传。在此，交换端口采用双通讯多通道交换端口 RJ45/RS48，采用以太网设备供电 (POE,Power Over Ethernet)技术，能够在确保现有结构化布线及供电安全的同时，保证现 有网络的正常运作，最大限度地降低成本和设备安装的难易程度。并且，该交换端口具备宽 电压3 60V供电功能，具有二级通讯端口防雷保护。电源模块，用于将供电设备140提供的电源电压进行变压、稳压，分别提供给数据采集模块、数据交换模块以及数据存储模块直流电源电压。电源模块提供的直流电源电压范围为3-60V。如图4所示，为图2所示系统中信息传输子系统200实施例的结构框图；该子系统 200包括相互连接的无线数据传输设备210和传输网络220 ；其中无线数据传输设备210，用于通过第一无线发射端将数据采集子系统输出的单路 数字信号调制成无线信号发射出去，并通过相应的第一无线接收端接收该无线信号，将其 解调成数字信号数据输出到传输网络220 ；或者，通过第二无线发射端将来自传输网络220 传输过来的监控命令数据调制成无线信号发射出去，并通过相应的第二无线接收端将接收 的该监控命令数据传输给数据采集子系统的数据采集装置；本发明可针对不同农田地形情况，提供相应的无线数据传输设备进行无线数据传 输，譬如对地形条件均一的地方采用微波和/或网桥传输设备，对山区等地形复杂的地区 采用第三代(3G)、码分多址(CDMA)、通用分组无线业务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)无 线网络传输设备中的一种或多种。传输网络220，用于通过虚拟专用网VPN和/或远程互联网将无线传输设备210 传输的数据传输到远程的信息终端系统；或者，将来自信息终端系统的远程客户端的监控 命令数据通过远程互联网和/或VPN传输给无线数据传输设备210。图2中所示的信息终端子系统300包括服务器端310、客户端320以及信息管理平 台330，其中服务器端310，用于将从传输子系统200接收的远程农田信息的单路数字信号解 析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多路信息以及视频图象信息，并将解析还原的信息 保存在数据库中，通过信息管理平台对实时解析还原的信息和保存在数据库中的历史信息 进行管理；根据客户端320的命令将实时解析还原的信息和/或保存的历史信息输出到客 户端320 ；或者，将从容户端320接收到的监控命令数据传输给信息传输子系统200 ；客户端320，用于在其监控平台上显示实时的气象、土壤、农田现场环境要素多路 信息以及视频图象信息和相应的历史信息；通过监控平台的操作界面，将监控命令数据发 送给服务器端310 ；客户端320包括VPN局域网客户端或远程客户端。如图5所示，是在客户端320的监控平台上应用功能展示，其中包括对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单 画面(如图6所示)、多画面以及多画面单画面转换(如图7所示)；对实时的农田现场的视频图像数据的拍录、气象、土壤、农田环境要素数据的存 取；对历史的农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的提取，如图8 所示；对各地区农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据提取对比，如 图9所示；对农田环境的极值进行报警，如图10所示；对多农田现场监测点农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据 的对比显示，如图11所示；
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对不同种类作物的分析；与监测点进行信息交互；客户端系统自保。本发明实施例针对上述系统还相应地提供基于远程监控的农田信息实时监测方 法，包括信息采集前端将采集到的气象、土壤、农田现场环境要素多路信息及农田现场的 视频图象信息集成及保存，并通过无线网络及互联网传输给服务器端；服务器端将接收到的集成的信息解析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多路 信息及农田现场的视频图象信息，并保存及管理。服务器端根据客户端的命令将实时解析还原的信息和/或保存的历史信息通过 互联网传输给客户端监控平台进行显示观测及分析。客户端将在监控平台上发布的操作命令依次通过服务器端、互联网及无线网络传 输到信息采集前端，以操控实时信息采集。信息采集前端将采集的多路信息和视频图像信息分别进行数据处理后，通过数据 交换打包成统一规格的单路数字信号并传输给服务器端，同时将单路数字信号保存在本 地。服务器端相应地将接收到的单路数字信号解析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多 路信息以及视频图象信息，并保存在数据库中，通过信息管理平台对实时解析还原的信息 和保存在数据库中的历史信息进行管理。传输信息的无线网络针对不同农田地形情况，提供相应的无线数据传输方式进行 无线数据传输，譬如对地形条件较为均一的地方采用微波和/或网桥等局域网传输方式传 输，对山区等地形复杂的地区采用3G、CDMA、GPRS、GSM等网络传输方式传输。客户端的监控平台通过以下方式中的一种或多种进行信息的显示观测、分析及操 控对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单 画面、多画面以及多画面单画面转换；对实时的农田现场的视频图像数据的拍录、气象、土壤、农田环境要素数据的存 取；对历史的农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的提取；对各地区农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据提取对比；对农田环境的极值进行报警；对多农田现场监测点农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的 对比显示；对不同种类作物的分析；与监测点进行信息交互；客户端系统自保。以上所述仅为本发明较佳的实现方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发 明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，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。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
权利要求
一种基于远程监控的农田信息实时监测系统，包括信息采集子系统、信息传输子系统以及信息终端子系统，其中所述信息采集子系统，用于将实时采集的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图象信息集成为单路信息输出给信息传输子系统；所述信息传输子系统，用于将信息采集子系统集成输出的单路信息依次通过无线传输设备及传输网络传输给信息终端子系统；所述信息终端子系统，用于将从信息传输子系统接收的单路信息解析还原成气象、土壤、农田环境要素多路信息以及视频图象信息，并对解析还原的信息进行保存及管理。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息终端子系统进一步包括服务器 端和客户端，其中所述服务器端，用于将所述单路信息进行所述解析还原处理，并将解析还原的信息保 存在数据库中进行管理；根据所述客户端的命令将解析还原的实时信息和/或保存的历史 信息通过互联网发送给所述客户端；所述客户端，用于将从所述服务器端接收到的所述实时信息和/或历史信息在监控平 台上进行显示观测及分析。
3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述客户端通过所述监控平台将监控命令数据发送给服务器端； 所述服务器端将从所述客户端接收到的所述监控命令数据通过所述信息传输子系统 传输给所述信息传输子系统。
4.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信息采集子系统将实时采集的所述多路信息及所述视频图象信息分别进行数据 处理后，通过数据交换打包成统一规格的单路数字信号，并将所述单路数字信号保存及传 输。
5.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述无线数据传输设备针对不同农田地形条件包括微波传输设备、网桥传输设备和第 三代(3G)、码分多址(CDMA)、通用分组无线业务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)无线网络 传输设备中的一种或多种；所述传输网络包括虚拟专用网和/或远程互联网。
6.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述客户端包括局域网客户端和/或远程 客户端；所述客户端的所述监控平台进行信息的显示观测及分析包括以下一种或多种内容 对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单画 面、多画面以及多画面单画面转换中的一种或多种；对实时的农田视频图像拍录、气象、土壤、农田环境要素多路数据的存取； 对历史的农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据的提取； 对各地区农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据的提取对比； 对农田环境的极值进行报警；对多监测点的农田视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素多路数据对比显示； 对不同种类农作物进行分析。
7.一种基于远程监控的农田信息实时监测方法，包括信息采集前端将采集到的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图象信息集成为 单路信息并保存，通过无线网络及传输网传输给服务器端；所述服务器端将接收到的单路信息解析还原成气象、土壤、农田现场环境要素多路信 息及视频图象信息，并保存及管理。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括所述服务器端根据客户端的命令将实时解析还原的信息和/或保存的历史信息通过 互联网传输给所述客户端进行显示观测及分析。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括所述客户端将操作命令依次通过所述服务器端、所述传输网络及所述无线网络传输到 所述信息采集前端，以操控所述多路信息及所述视频图象信息的实时采集。
10.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述信息采集前端将采集到的气象、 土壤、农田环境要素多路信息及视频图象信息集成为单路信息，具体包括将采集的所述多路信息和所述视频图像信息分别进行数据处理后，通过数据交换打包 成统一规格的单路数字信号并传输给所述服务器端。
11.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述无线网络针对不同农田地形情况，提供包括采用微波传输方式、网桥传输方式、第 三代(3G)、码分多址(CDMA)、通用分组无线业务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)无线网络 传输方式中的一种或多种；所述传输网络采用虚拟专用网和/或远程互联网传输方式。
12.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述客户端通过以下方式中的一种或多 种进行信息的显示观测及分析对实时的气象、土壤、农田环境要素数据农田现场的视频图像数据的观测，包括单画 面、多画面以及多画面单画面转换；对实时的农田现场的视频图像数据的拍录、气象、土壤、农田环境要素数据的存取；对历史的农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的提取；对各地区农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据提取对比；对农田环境的极值进行报警；对多农田现场监测点农田现场的视频图像数据、气象、土壤、农田环境要素数据的对比 显不；对不同种类作物的分析。
全文摘要
本发明披露了基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法，包括信息采集前端将实时采集的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图像信息集成为单路信息通过无线传输设备及传输网络传输给服务器端；由服务器端将接收到的单路信息解析还原成气象、土壤、农田环境要素多路信息以及视频图像信息，并进行保存及管理；根据客户端的命令将解析还原的实时信息和/或保存的历史信息通过互联网发送给客户端进行显示观测及分析。本发明通过实现对农作物的可视化实时监测，为农业专家及决策管理者等提供直观、可信的参考信息和数据。
文档编号H04N7/18GK101930662SQ20091018023
公开日2010年12月29日 申请日期2009年10月10日 优先权日2009年10月10日
发明者李志海, 李茂松 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所;北京上智恒达科技有限公司