专利名称：多传感红外图像蜂箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多传感红外图像蜂箱，属于电子技术和农业应用领域。
背景技术：
蜜蜂养殖是指人工方式养殖蜜蜂，以生产各种产品，产品主要包括蜂蜜、花粉、蜂胶、蜂蜡等。随着现在人们生活水平和对生活质量的要求日益提高。人们对富含大量营养的蜂产品越来越青睐，巨大的消费需求促使蜜蜂养殖业得到飞速的发展。而在养蜂养殖业上，一直存在着怎么才能方便地随时查看蜜蜂蜂箱内蜜蜂的生活情况而又对蜜蜂正常的生活又不构成影响的问题，如果要查看蜜蜂，现在的方法都是人工打开蜂箱盖，用手提起蜂框，用肉眼直接观察。这在正常情况下是没什么问题，可如果是在寒冷的天气或者蜂箱处于运输过程，那么这样的做法对蜜蜂来讲可能会带来不良甚至是致命的影响。同时蜜蜂对蜂箱里生活的温度和湿度也有很大的要求，正常时蜂王分泌信息素控制工蜂们正常工作，但当温度超过35°C时，蜜蜂便很少出巢采蜜，而是聚集在巢内用翅膀扇风降温。这时蜂群的聚集，不仅使箱内的温度不断升高，还会引起巢内二氧化碳增多，二氧化碳阻碍了 “蜂王信息素”的传递，工蜂们没有了蜂王的指令，会错误地认为蜂王不用再饲喂；蜂王得不到工蜂的饲喂，也会错误地认为不用再产卵了。在错误信息地影响下，蜂王和工蜂都会积极准备分家，这样就会形成分蜂热。所以蜂箱内温度监测非常重要。现在随着大规模集成电路技术的不断进步，通过背光照明技术、高感光技术等的发展，已改善了 CMOS图像传感器的图像质量。CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、速度快的特点，并且每一个感光元件都可完成最终的数字输出，所得数字信号可直接送交微控制器处理。同时温湿度传感器也有了很大的发展，已能完成准确的测定和数字信号的输出。本实用新型的目 的在于实现一种能实时的监测蜜蜂蜂箱内状况的技术，通过高清微型CMOS图像传感模块、温度湿度传感模块的图像和温湿度信号的输出及微控制器(MCU)的处理，可得到蜂箱内蜜蜂活动情况的图像或图片和蜂箱内温度湿度变化，向用户及时有效地反映蜂箱内情况。同时本实用新型还设置有图像和信息的SD卡存储功能，方便了数据的交换和使用。
实用新型内容针对现有蜜蜂养殖业在监测蜜蜂在蜂箱内活动情况的不足。本实用新型结合微控制器(MCU)和高清微型图像传感模块、温度湿度传感模块，提出了一种专门用于监察蜂箱内蜜蜂活动和环境变化情况的监测系统。使用该系统时，无需打开蜂箱盖，便可通过安装在箱体内图像传感框条上的图像传感模块获得蜜蜂活动情况的图像，同时系统也可将蜂箱内的蜂群活动情况拍摄成图片。通过这些图像，可以做到在任何情况下都能查看蜜蜂在蜂箱内活动情况。而温度湿度传感模块的使用，更能进一步使用户能及时掌握蜂箱内温度湿度的变化情况。不仅如此，由于使用了低照度的图像传感模块，在阴天也能获得清楚的图像。系统还设置有红外LED，方便在夜晚时，用于进行蜜蜂图像的获取。本多传感红外图像蜂箱由传统蜂箱和微型图像传感模块、温度湿度传感模块、主控电路盒和电源及信号线组成；主控电路盒内设置有图像微控制器、温度湿度传感微控制器、信号处理和控制电路、SD卡存储接口、数码温度显示和蜂鸣器。本多传感红外图像蜂箱主控电路盒内的图像微控制器采用台湾联咏的NT96632，NT96632的主要特点是内部具有图像处理模块，支持1080P、720P高清H.264视频编码；具有30Fps清晰流畅的视频图像和出色的压缩比；可支持双路摄像头同时摄像及双路同时编码；可搭配100万、500万等多种像素的COMS图像传感器；内部集成HDMI输出接口，轻松实现HDMI输出；同时具有先进的图像处理技术和电子防抖技术，支持ISO灵敏度自动适应；支持白平衡自动适应；支持大容量高速SD卡，支持USB2.0读写。本多传感红外图像蜂箱主控电路盒内的温度湿度传感微控制器采用的是美国Cygnal公司的C8051F120芯片，它具有64个数字I/O引脚、片内电源监视、看门狗定时器和时钟振荡器，C8051F120内核采用流水线结构，速度可达100MIPS，比普通的51系列快40倍；指令与标准51系列兼容，掌握开发过程非常容易；片上集成128kB Flash，12通道12位IOOksps可编程增益ADC，2路12位DAC，支持全速、在系统调试，由于C8051F120的高集成度，大大简化了硬件电路，提高了系统的可靠性。本实用新型的微型图像传感模块采用美国OmniVision公司的0V2720，它是微型的高清低照度CMOS图像传感器。0V2720主要针对摄像头、笔记本电脑和上网本等摄像应用而设计。0V2720是以该公司1.4微米“OmniBSI”背面照度技术为基础，可提供HD高质量的图像，同时0V2720尺寸仅有1/6英寸，厚度仅为3.5_，符合微型的尺寸要求。而通过使用OmniBSI背照式CMOS技术，0V2720的低光照敏感度为业界领先的680mV/luX-sec，可有效提升在照明状况不佳条件下的拍摄效果。本实用新型的温度湿度传感模块采用Sensirion公司的SHT75芯片，它是一款高度集成的温、湿度传感器芯片，提供全量程标定的数字输出，不需外围元件直接输出经过标定了的温度、湿度数字信号。它采用专利的CMOSensTM技术，确保产品具有极高的可靠性与稳定性。其芯片内部结构包括I个能带隙材料型温度传感器和I个电容聚合物型相对湿度传感器，二者的传感信号经过放大器放大后，由一个分辨率为14位的A/D转换器转换为数字信号。SHT75电源电压适用范围宽:2.4 5.5V。测量精度高:湿度的精度为±3.5%，温度的精度为±0.3°C (在20°C时)。本实用新型的微型图像传感模块安装在图像传感框条上，图像传感框条不固定，可自由安置于不同的巢框之间，方便观察不同位置蜂群的活动情况。同时在微型图像传感模块旁设置有两只红外LED，方便在光线较暗时使用。
图1是多传感红外图像蜂箱，其中的I是传统蜂箱的箱体，2是纱窗、3是温度湿度传感模块，4是微型图像传感模块，5是红外LED，6是图像传感框条，7是巢框，8是主控电路盒，9是SD卡存储接口，10是电源及信号线，11是蜂鸣器，12是数码温度显示。图2是图像传感信号电路系统框图。图3是温湿度 传感信号电路系统框图。
具体实施方式
结合附图，下面具体说明多传感红外图像蜂箱的工作和电路情况。蜂箱内图像的获取过程中，在夜晚或阴暗的天气时，可通过开启两只红外LED，能较清楚的观察和取得蜜蜂活动的图像，在使用中，CMOS图像传感器采集的图像，先传递给微控制器进行处理，处理后的图像信息可直接观看或存储于SD卡内。本多传感红外图像蜂箱的温度湿度传感模块SHT75，可根据需要设置两个或四个，分别安置在蜂箱的两侧侧板上或是四边侧板上各安置一个。SHT75与微控制器C8051F120的连接是通过C8051F120的2个I/O 口分别与传感器SHT75的SCK引脚和DATA引脚相连，并实现通信及数据的传输。0V2720同时支持并行或移动行业处理器接口(MIPI)接口，支持自动曝光，自动白平衡、自动滤光、自动灰阶校准，可输出8bit或IObit原生RGB数据，除可拍摄1080p30FPS全高清视频外，还可向下兼容VGA120FPS或QVGA240FPS等不同格式的视频拍摄。主控电路盒的数码温度显示使用的显示模块采用的是MAX7219芯片。MAX7219芯片是美国MAXM公司出品的新型紧凑型、可编程共阴极LED数码管的驱动芯片，它集BCD译码器、多路扫描器、段驱动和位驱动电路于一体，内含8X8位双口静态SRAM，可保存8位LED数据。MAX7219芯片的外围接口电路简单，使用方便，仅需3根I/O 口线便可驱动多块LED进行显示。本实用新型着眼于技术和经济发展的需要，可对蜜蜂进行全面的监测，方便并实时地监测蜜蜂的活动状况，为用户提供一个理想的监测平台，经试验表明该系统具有较强的可行性和稳 定性。
权利要求1.一种多传感红外图像蜂箱，其特征是:由传统蜂箱和微型图像传感模块(4)、温度湿度传感模块(3 )、主控电路盒(8 )和电源及信号线(10 )组成；主控电路盒内(8 )设置有图像微控制器、温度湿度传感微控制器、信号处理和控制电路、SD卡存储接口(9)、数码温度显示(12)和蜂鸣器(11)。
2.根据权利要求1所述的多传感红外图像蜂箱，其特征是:其主控电路盒内的图像微控制器采用台湾联咏的NT96632芯片。
3.根据权利要求1所述的多传感红外图像蜂箱，其特征是:其温度湿度传感模块(3)采用Sensirion公司的SHT75芯片、主控电路盒内的温度湿度传感微控制器采用的是美国Cygnal 公司的 C8051F120 芯片。
4.根据权利要求1所述的多传感红外图像蜂箱，其特征是:其微型图像传感模块(4)采用美国OmniVision公司的0V2720。
5.根据权利要求1所述的多传感红外图像蜂箱，其特征是:其微型图像传感模块(4)安装在图像传感框条(6)上， 图像传感框条不固定，可自由安置于不同的巢框之间。
专利摘要本实用新型涉及一种多传感红外图像蜂箱，多传感红外图像蜂箱由传统蜂箱和微型图像传感模块、温度湿度传感模块、主控电路盒和电源及信号线组成；主控电路盒内设置有图像微控制器、温度湿度传感微控制器、信号处理和控制电路、SD卡存储接口、数码温度显示和蜂鸣器。针对目前蜜蜂养殖业上存在的监测蜂箱内蜜蜂的困难，本实用新型可对蜂箱内蜜蜂进行全面的监测，方便并实时地监测蜜蜂的活动状况和蜂箱内的温度湿度，为用户提供一个理想的监测平台，具有很好的可行性和较大的经济价值。
文档编号A01K47/00GK203072648SQ20132012470
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月17日 优先权日2013年3月17日
发明者汪建 申请人:四川农业大学, 汪建