一种智慧农业物联网网关系统的制作方法

本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及一种智慧农业物联网网关系统。

背景技术：

农业是我国的基础产业，关系到我国的民生，农作物的质量与环境因素密切相关，比如大气、土壤温湿度、光照强度环境因素等。为了提供农作物的质量，就需要用户根据农作物的生长要求对以上环境因素进行控制调节。物联网是指设备和设备或人之间通过网络和云进行相互通信，所有这些设备需要一个桥梁将原始数据通过网络传输至中央服务器进行后续处理，其中，物联网网关即起到这个桥梁作用。目前在智慧农业产业中，大多智能监控系统，是基于zigbee无线传输的方式，所以现有的网关下行都是zigbee无线传输方式，但zigbee无线传输方式由于自身特性导致的抗干扰性低，传输距离近等问题在智慧农业中应用存在很大局限性，在农业温室大棚中此问题更加突出，在室内必须安装多个网关才能接收到全部传感器数据，增加了布网成本。

技术实现要素：

本发明提供一种智慧农业物联网网关系统，用以通过使用433m无线通信方式进行数据传输，增大传输距离，同时提高抗干扰能力，降低布网成本。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，包括：

存储模块，用于存储采集终端对应的配置信息，所述配置信息包括每个网关下行对应的采集终端的个数及每个所述采集终端对应的网络id；

主控模块，用于控制并读取所述存储模块存储的配置信息，并将所述配置信息通过第一通信模块传输到后台服务器；

所述第一通信模块，用于负责接入公网，与所述后台服务器进行信息交互；

所述后台服务器，用于接收所述第一通信模块传输的所述配置信息，根据处理配置库将所述配置信息进行对应处理获得相应的命令指令，同时控制所述第一通信模块将所述命令指令传输到所述主控模块；

所述主控模块，还用于获取并处理所述命令指令，根据处理后的命令指令通过第二通信模块控制要求管理的所述网关及所述网关对应的下行采集终端执行相应的操作；

所述第二通信模块，用于将所述存储模块存储的所有网关及每个网关对应的所述采集终端构成一个物联网络，所述第二通信模块为433m无线通信模块。

为实现上述目的，所述存储模块，还用于存储所述后台服务器发送的命令指令；

所述采集终端，用于根据所述命令指令采集当前自身所处位置的预设信息，所述预设信息包括：定位信息及环境信息，所述环境信息包括：温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度中的任一项或者多项；

所述第二通信模块，还用于与所述采集终端进行信息交互，并将所述采集终端采集的所述预设信息进行上行传输；

所述主控模块，还用于接收并处理上行传输的所述预设信息，并获得对应的已采集参数类型，同时读取所述存储模块中的命令指令所指定的预采集参数类型，并判断所述预采集参数类型与已采集参数类型是否匹配，若否，所述主控模块传输采集错误信息到所述后台服务器，所述后台服务器再次传输相应的命令指令，若是，则将从所述采集终端采集并上传的预设信息存储备份至所述存储模块。

所述后台服务器，还用于接收所述采集终端入网成功的报告信息，同时还获取所述采集终端采集的预设信息，将所述预设信息进行处理并与存储的反馈信息库进行对比，获得反馈信息。

为实现上述目的，所述报告信息是所述后台服务器要求管理的所述采集终端入网成功后提示的入网信息；所述反馈信息包括定位信息，所述定位信息是所述采集终端入网成功后所述后台服务器自动获取的所述采集终端的网络id，所述网络id为所述后台服务器的控制命令寻址。

为实现上述目的，所述采集终端设置有多个监测节点，用于监测当前采集的各种数据，且以单跳方式或多跳方式与所述网关双向无线连接，其中，所述采集终端中的监测节点由所述后台服务器分别控制其进行不同的工作，所述网关通过主控模块接收所述后台服务器的命令指令，控制所述采集终端开启或关闭。

为实现上述目的，还包括：

监测模块，用于监测所述采集终端采集的所处位置的环境信息，分别通过温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器进行感应采集，并均采用消抖算法对采集的环境信息进行处理获得采样参数；

其中，所述监测模块中还设置有空气质量传感器，用于监测所述采集终端所处位置的空气质量，通过滤波算法对采集到的颗粒物数据进行处理，所述滤波算法包括中值滤波与算数平均值滤波两种算法，所述算数平均值是通过对被测量参数连续采样n次，去除n次采样中的最大值和最小值，计算剩余n-2个测量参数的算术平均值作为测量值；

调节模块,包括电流驱动器、继电器、风扇，用于调节所述采集终端所处的环璄的温度，其中,所述采集终端所处环境是封闭或半封闭式的，所述温度传感器与所述主控模块通信连接，与所述电流驱动模器、继电器线圈依次电连接，所述继电器常开触点连接风扇开关；

所述主控模块，还用于根据所述监测模块监测的环境温度，控制所述调节模块执行相应的操作，当监测的所述采集终端所处的环境温度超过所述主控模块预设温度值时,由所述主控模块输出相应信号,经电流驱动器放大后驱动继电器,打开风扇开关，降低环境温度。

为实现上述目的，所述监测模块包括：

处理模块，用于处理所述采集终端采集的预设信息，将所述预设信息转换成可远程发送的数据信息；

所述第二通信模块，还用于以第一频率发送数据采集请求，并接收所述处理模块处理后的数据信息，同时将所述数据信息远程发送；

所述后台服务器，还用于接收所述数据信息，将数据信息进行存储分析，得出数据信息量，当所述数据信息量超过预设阈值时，所述后台服务器通过主控模块向所述第二通信模块发出切换指令，控制所述第二通信模块以第二频率发送数据采集请求，同时所述后台服务器根据调整数据库自动调整第一频率、第二频率及预设阈值。

为实现上述目的，还包括：

移动终端，用于接收用户输入的控制指令，并将所述用户输入的控制指令发送给采集终端，所述采集终端接收到所述控制指令后执行相应的操作；

或者

所述移动终端，还用于访问所述采集终端，以获得所述采集终端采集到的数据。

在一个实施例中，所述用户向所述移动终端输入控制指令之前需要对所述用户的身份进行验证，其包括：

所述用户输入控制指令之前需要对所述用户的身份进行验证，其包括：

准备模块，用于注册所述用户的注册服务器发送所述用户的身份信息给确认服务器，所述确认服务器将用户的身份信息储存到用户信息数据库中进行存储，所述用户与确认服务器之间约定用户登录服务器的身份凭证；

分配模块，用于通过量子密钥存储管理服务器分配量子密钥给所述移动终端，所述移动终端得到量子密钥后对所述用户的身份信息c进行加密，用户服务器从量子密钥存储管理服务器中取出的量子密钥d，按照约定协议将d划分为d1、d2、d3、d4四部分，其中，d1是用来与密码原文串行组合的一段字节串；d2是用来进行加密的密钥，其长度由传统加密算法所使用的密钥长度决定；d3是用来由散列算法库中所包含的散列算法的数量决定使用的散列算法；d4是用来是由加密算法库中所包含的加密算法的数量决定使用的加密算法；

传输模块，用于将最终密文传输到所述确认服务器，所述最终密文是由所述移动终端将身份信息c和d1串行组合得到dd，根据d3的值调用散列算法库中相应标号的散列算法对dd计算其散列值为dh，根据d4的值调用加密算法库中相同值标号的加密算法并使用密钥d2对dh进行加密，加密后的密文记为dm，dm即为用户端加密后的最终密文；

认证模块，用于认证所述确认服务器通过所述第一通信模块接收到由所述移动终端发来的最终密文dm，根据量子密钥d4从所述确认服务器的加密算法库中查找到相应的解密算法，结合加密密钥d2，解密得到第一散列值dh；所述确认服务器，还用于从所述用户数据库中取出所述用户注册的身份信息c，并通过与所述移动终端相同的方法计算其散列值，即将身份信息c与d1串行组合后使用与d3的值相同编号的散列值算法对其计算散列值，得到第二散列值dh’；所述确认服务器比较第一散列值dh与第二散列值dh’是否相同，若相同，则认证成功；否则，认证失败；所述确认服务器将认证结果发送到所述移动终端，所述认证结果包括：认证成功、认证失败。

为实现上述目的，所述确认服务器认证成功后，所述用户通过所述移动终端可远程控制摄像模块、采集终端工作；

所述摄像模块，用于拍摄所述采集终端所处的周围环境，并将拍摄预设时长的视频进行存储；

对所述摄像模块拍摄的预设时长的视频需要进行深度解析，其包括：

获取模块，用于获取所述拍摄模块拍摄的预设时长的视频帧图像；

标注模块，用于标注含有2中以上的目标物体的所述视频帧图像，并将其整合为基础数据集；

检测模块，用于检测所述视频帧图像中的目标物体，并对所述目标物体进行人工标注，所述标注是对每个目标物体进行长方形的平面标注，所述长方形的面积大于所述目标物体的面积且小于视频帧图像的面积，所述目标物体被所述长方形完全框住；

学习模块，用于深度解析每张视频帧中的所述目标物体，并获得对应的目标特征图作为第一输出，将所述第一输出进行再次深度解析，获得第二输出，所述深度解析是由五层卷积层和三层池化层组成；

其中，对所述视频进行深度解析后，需进一步进行关键帧提取，其包括：

处理模块，用于对所述摄像模块拍摄的预设时长的视频进行分帧处理，并按照设定的间隔时长获取视频帧，同时将所述视频帧通过所述深度解析获取视频帧中的所述目标物体的数量，及特征向量；

提取模块，用于根据所述处理模块的处理结果提取所述摄像模块拍摄的预设时长视频中的关键帧集合，所述关键帧集合是通过向量算法对所述目标物体的特征向量进行聚类，通过矩阵函数库中的最小值函数找到所述聚类对应的最小的特征向量，并获取其对应的原视频帧和在所述视频帧中的位置坐标，所述最小的特征向量通过2d绘图函数库将所述特征向量可视化，获取关键帧集合。

为实现上述目的，所述摄像模块包括保护体01、移动装置03，所述保护体是由上壳体011、下壳体012以及前壳体013组成，所述上壳体011的一端设有第一凹槽111，所述下壳体012的一端设有凸起121，所述凸起121卡接在所述第一凹槽111内部，所述下壳体012的后端卡设在所述上壳体011的下方，所述下壳体012的另一端设有第一固杆014，第一固杆014上设置有第一螺孔，所述下壳体012的前端固定嵌接在所述上壳体011的下方，所述前壳体013的下端与所述下壳体012的前端转动连接，所述下壳体012的前端设有第二凹槽015，所述前壳体013的下端设有对应的转杆131，所述转杆131设置在所述第二凹槽015内，所述第二凹槽015的上方设有转杆圆片016，所述转杆131置于所述第二凹槽015内时，所述转杆圆片016压在所述转杆131上，所述上壳体011的内壁上设置有卡扣017，所述前壳体013的上端对应的设有与所述卡扣017相适配的卡槽132，所述前壳体013固定在所述上壳体011与所述下壳体012之间，上述的卡扣017设置在支撑体018上，所述支撑体018固定在所述上壳体011的内壁上；所述卡扣017的两侧边设有弹片019，所述前壳体013卡设于所述上壳体011与所述下壳体012之间时，所述弹片019顶压在所述前壳体013的内壁上，所述保护体01的正上方设有与之相铰接的固定环，所述固定环与所述移动装置中的钢丝回环相连接；

所述移动装置03包括：钢丝套031、底座032和导向件033，所述底座032的上方设置有内腔体034，所述底座032的侧端设有与之套接的伸缩杆321，所述内腔体034的内部一端设置有转动杆035，所述转动杆035与内腔体034通过第一转轴连接，其中，所述转动杆035上设置有收纳体036，所述内腔体034上靠近内腔体034的一端设置有电池036，所述内腔体034上远离所述电池036的一侧设置有传动轮037，所述内腔体034的内部靠近所述转动杆035的一侧设置有第二转轴038，所述内腔体034上靠近所述第二转轴038的内部设置有第二固杆039，所述导向件033安装在所述第二固杆039上靠近所述第二转轴038的一侧，且所述导向件033的上表面设置有线套331，所述内腔体034的内部靠近导向件033的下方设置有马达332，所述马达332与传动轮037通过传动皮带传动连接，所述内腔体034的一侧设置固定支架341，所述固定支架341与底座032相铰接，所述固定支架341上方设置有导向轮342，所述钢丝套031安装在导向轮342上，且所述伸缩杆321的一端设有与所述钢丝套031相切合的第三凹槽，所述钢丝套031的一端设有钢丝回环，所述电池036和马达332与外置控制开关电连接。

本发明的其它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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种智慧农业物联网网关系统的结构图；

图2为本发明实施例中提供的关键帧图像的特征向量获取的hog方法；

图3为本发明实施例中提供的摄像模块的机械结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，如图1所示，包括：

存储模块1，用于存储采集终端2对应的配置信息，配置信息包括每个网关下行对应的采集终端2的个数及每个采集终端2对应的网络id；

主控模块3，用于控制并读取存储模块1存储的配置信息，并将配置信息通过第一通信模块4传输到后台服务器5；

第一通信模块4，用于负责接入公网，与后台服务器5进行信息交互；

后台服务器5，用于接收第一通信模块4传输的配置信息，根据处理配置库将配置信息进行对应处理获得相应的命令指令，同时控制第一通信模块4将命令指令传输到主控模块3；

主控模块3，还用于获取并处理命令指令，根据处理后的命令指令通过第二通信模块6控制要求管理的网关及网关对应的下行采集终端2执行相应的操作；

第二通信模块6，用于将存储模块1存储的所有网关及每个网关对应的采集终端构成一个物联网络，第二通信模块6为433m无线通信模块。

上述第一通信模块例如可以采用4g通信模块，其中，由433m无线通信模块构成的物联网网关，下行通过433协议与采集终端的监控节点进行通信，其433m无线通信模块的好处是：无线信号穿透性强，传输距离远，从而使得支持433m无线通信的采集终端可以距离网关更远，其好处是：扩大监控范围。

需要说明的是，每个网关对应多个不同的网络id，且每个网络id对应一个采集终端，且网络id是唯一的，其好处是：便于识别与控制。

上述命令指令包括但不限于：控制不同网络id的采集终端开始或停止工作、控制采集终端采集当前自身的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度任一中或多种等。

该技术方案的有益效果是：通过使用433m无线通信方式完成采集终端与主控模块之间的信息交互，增大数据传输距离的同时，提高了抗干扰能力，降低布网成本。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，存储模块，还用于存储后台服务器发送的命令指令；

采集终端，用于根据命令指令采集当前自身所处位置的预设信息，预设信息包括：定位信息及环境信息，环境信息包括：温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度中的任一项或者多项；

第二通信模块，还用于与采集终端进行信息交互，并将采集终端采集的预设信息进行上行传输；

主控模块，还用于接收并处理上行传输的预设信息，并获得对应的已采集参数类型，同时读取存储模块中的命令指令所指定的预采集参数类型，并判断预采集参数类型与已采集参数类型是否匹配，若否，主控模块传输采集错误信息到后台服务器，后台服务器再次传输相应的命令指令，若是，则将从采集终端采集并上传的预设信息存储备份至存储模块。

后台服务器，还用于接收采集终端入网成功的报告信息，同时还获取采集终端采集的预设信息，将预设信息进行处理并与存储的反馈信息库进行对比，获得反馈信息。

其中，优选地，报告信息是后台服务器要求管理的采集终端入网成功后提示的入网信息；反馈信息包括定位信息，定位信息是采集终端入网成功后后台服务器自动获取的采集终端的网络id，网络id为后台服务器的控制命令寻址。

其中，433m无线通信模块上行通过第一通信模块连接到公网，把采集数据上传至后台服务器，同时下达到对采集终端节点的控制，达到对感知层管理的目的。

对于温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等的采集，可以采用温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳测量仪对其分别测量获取。

需要说明的是，假设，命令指令例如是测量采集终端当前自身所处环境的温度指令，预采集参数类型即是温度，当采集终端接收到测量当前自身所处环境的温度指令时，采集终端开始测量，但是测量的已采集参数类型是湿度，此时就会出现命令指令对应的预采集参数类型与已采集参数类型不匹配，此时，后台服务器再次发送命令指令，直至预采集参数类型与已采集参数类型匹配，其好处是：避免采集参数类型的不匹配，造成采集数据出现误差。

存储模块可进行存储与被读取，其好处是：实现数据共享，便于对命令指令进行检测。

该技术方案的有益效果是：通过将预采集参数类型与已采集参数类型进行匹配，可避免在测量参数类型对应的数值过程中出现误差，提高测量的准确性，同时保证了数据的独立性、可靠性与完整性。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，采集终端设置有多个监测节点，用于监测当前采集的各种数据，且以单跳方式或多跳方式与网关双向无线连接，其中，采集终端中的监测节点由后台服务器分别控制其进行不同的工作，网关通过主控模块接收后台服务器的命令指令，控制采集终端开启或关闭。

设置监测节点不仅可以将自身采集的数据进行上传，还可以帮助周围的监测节点进行通信，以增加自身功耗的代价来换取更广泛的网络覆盖范围，有效保证了系统在复杂应用环境下的网络覆盖能力。

采用单跳或多跳的方式可以在自组织协议自由组网模式下，根据链路质量自动选择最佳路径，系统中每个监测节点都有一条或几条传送数据的路径，如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，其好处是：保证整个网络的正常运行。

该技术方案的有益效果是：设置监测节点是为了保证网络覆盖能力及范围，采用单跳方式或多跳方式进行双向无线连接，是为了方便数据传输，保证网络的正常运行。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，还包括：

监测模块，用于监测采集终端采集的所处位置的环境信息，分别通过温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器进行感应采集，并均采用消抖算法对采集的环境信息进行处理获得采样参数；

其中，监测模块中还设置有空气质量传感器，用于监测采集终端所处位置的空气质量，通过滤波算法对采集到的颗粒物数据进行处理，滤波算法包括中值滤波与算数平均值滤波两种算法，算数平均值是通过对被测量参数连续采样n次，去除n次采样中的最大值和最小值，计算剩余n-2个测量参数的算术平均值作为测量值；

调节模块,包括电流驱动器、继电器、风扇，用于调节采集终端所处的环璄的温度，其中,采集终端所处环境是封闭或半封闭式的，温度传感器与主控模块通信连接，与电流驱动模器、继电器线圈依次电连接，继电器常开触点连接风扇开关；

主控模块，还用于根据监测模块监测的环境温度，控制调节模块执行相应的操作，当监测的采集终端所处的环境温度超过主控模块预设温度值时,由主控模块输出相应信号,经电流驱动器放大后驱动继电器,打开风扇开关，降低环境温度。

上述采用消抖算法对采样参数进行限幅处理，记当前采样参数为a1，上次有效采样参数为a0，两次采样允许最大偏差为a，若a1与a0的差值的绝对值小于或等于a，则a0＝a1，否则a1无效，a0继续保持，其好处是：确保采样参数的有效性。

需要说明的是，预设温度，是根据采集终端所处环境的封闭情况进行设定的；主控模块与调节模块之间是通过433m无线通信模块进行通信的。

上述风扇包括但不限于：工业风扇、轴流风机、离心风机等，其好处是：方便对温度进行调节。

该技术方案的有益效果是：实时监测采集终端所处环境的温度，方便对其温度进行适当的调节。

其中，优选地，监测模块包括：

处理模块，用于处理采集终端采集的预设信息，将预设信息转换成可远程发送的数据信息；

第二通信模块，还用于以第一频率发送数据采集请求，并接收处理模块处理后的数据信息，同时将数据信息远程发送；

后台服务器，还用于接收数据信息，将数据信息进行存储分析，得出数据信息量，当数据信息量超过预设阈值时，后台服务器通过主控模块向第二通信模块发出切换指令，控制第二通信模块以第二频率发送数据采集请求，同时后台服务器根据调整数据库自动调整第一频率、第二频率及预设阈值。

上述采用第一频率和第二频率两种频率进行阐述，在实际应用中会存在多个预设阈值对应的多个采集请求的频率，预设阈值对应的是预设信息中的任一种或多种的组合的预设数据量，其中，预设数据量是指在单位时间内采集的数据所占的空间大小，当采集的数据信息量超出其预设数据量时，此时需要对其发送频率进行调整，其好处是：提高数据传输的效率，节省时间。

上述的切换指令是控制第二通信模块根据数据信息量选择发送的频率完成数据传输。

该技术方案的有益效果是：通过调节频率，方便灵活监测，提高了数据传输的效率，节省了数据传输时间、减轻了设备的运行负担，提高了其使用寿命。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，还包括：

移动终端，用于输入用户的控制指令，控制指令包括：控制采集终端开启、控制采集终端关闭；

用户输入控制指令之前需要对用户的身份进行验证，其包括：

准备模块，用于注册用户的注册服务器发送用户的身份信息给确认服务器，确认服务器将用户的身份信息储存到用户信息数据库中进行存储，用户与确认服务器之间约定用户登录服务器的身份凭证；

分配模块，用于通过量子密钥存储管理服务器分配量子密钥给移动终端，移动终端得到量子密钥后对用户的身份信息c进行加密，用户服务器从量子密钥存储管理服务器中取出的量子密钥d，按照约定协议将d划分为d1、d2、d3、d4四部分，其中，d1是用来与密码原文串行组合的一段字节串；d2是用来进行加密的密钥，其长度由传统加密算法所使用的密钥长度决定；d3是用来由散列算法库中所包含的散列算法的数量决定使用的散列算法；d4是用来是由加密算法库中所包含的加密算法的数量决定使用的加密算法；

传输模块，用于将最终密文传输到确认服务器，最终密文是由移动终端将身份信息c和d1串行组合得到dd，根据d3的值调用散列算法库中相应标号的散列算法对dd计算其散列值为dh，根据d4的值调用加密算法库中相同值标号的加密算法并使用密钥d2对dh进行加密，加密后的密文记为dm，dm即为用户端加密后的最终密文；

认证模块，用于认证确认服务器通过第一通信模块接收到由移动终端发来的最终密文dm，根据量子密钥d4从确认服务器的加密算法库中查找到相应的解密算法，结合加密密钥d2，解密得到第一散列值dh；确认服务器，还用于从用户数据库中取出用户注册的身份信息c，并通过与移动终端相同的方法计算其散列值，即将身份信息c与d1串行组合后使用与d3的值相同编号的散列值算法对其计算散列值，得到第二散列值dh’；确认服务器比较第一散列值dh与第二散列值dh’是否相同，若相同，则认证成功；否则，认证失败；确认服务器将认证结果发送到移动终端，认证结果包括：认证成功、认证失败。

确认服务器中存储有将不同的加密算法封装成库的加密算法库，还存储有将不同的散列值算法封装成库的散列算法库，并将库中所有的算法进行标号。移动终端需要下载确认服务器中存储的加密算法库和散列值算法库，确认服务器还负责算法库的修改与颁布，用户在每次认证前都需对本地的算法库进行更新，以保证移动终端和确认服务器的算法库标号一致，其好处是：提高认证的准确度。

上述移动终端包括但不限于：智能手机、平板电脑、笔记本电脑、个人台式电脑等。在实际应用中，用户端的表现形式一般为手机、平板电脑等，使其用户携带更加便捷。上述移动终端还可以是应用程序等。上述身份凭证包括但不限于，指纹、身份证号码、姓名等，其用户的身份进行验证的方式可以是指纹识别、扫描识别、密码识别等。

另外，上述移动终端还可以访问采集终端(获取采集终端采集到的数据等)；为了保证访问采集终端的移动终端的合法性，移动终端会预先向注册服务器注册，移动终端在注册过程中会生成对应的注册码，其注册码生成的具体过程，例如可以是：注册服务器根据移动终端的用户的身份信息产生注册码的数据是需要一部分来自后台服务器的数据，这些数据包括：后台服务器的拥有者名称、后台服务器的ip地址或域名(取决于后台服务器的访问方式，如果有域名那么使用域名信息)、服务开始日期、服务终止日期、移动终端具备访问采集终端功能的功能激活日期、移动终端可访问的采集终端列表。但实际注册码的生成算法不局限于以上数据，是可扩展的。假设注册需要后台服务器提供的注册数据集合是s＝{s1,s2,…,sn}，也就是说需要n种数据，每种数据的长度不是固定的。例如服务开始日期与移动终端可访问的采集终端列表一般来说数据长度是不一样的。对于该注册码生成方法的描述如下：

(1)首先对s＝{s1,s2,…,sn}的每个元素数据取32比特的哈希值。假设对数据元素si进行哈希运算得到哈希值hi，初始化hi＝0，j＝0；那么首先要得到si的数据长度，例如长度为k个字节，那么si[j]表示si的第j个字节数据。对那么对以下操作循环k次：

hi＝hi+si[j]，

hi＝hi+(hi＜＜7)，

hi＝hi^(hi＞＞5)，

j＝j+1。

初始化hi＝0，j＝0，数据元素si进行哈希运算得到哈希值hi，以上操作循环k次。以上计算表达式中的“^”符号表示幂运算，“>>”表示向右位移，后面如果是数字表示位移的bit数量。“<<”表示向左位移。例如hi＝hi^(hi＞＞5)的含义是首先把hi向右移动5个比特得到的新数据假设为h′i，那么

(2)当以上循环执行k次后，再执行下面运算一次，从而得到si最终的哈希值hi：

hi＝hi+(hi＜＜7)，

hi＝hi^(hi＞＞5)，

hi＝hi+(hi＜＜7)。

以上介绍的哈希方法中，用到了质数5与7，因此本哈希函数在本系统中被称为“五七哈希算法”，此算法是本系统特有的算法。因为当实施注册的时候，需要后台服务器提供的注册数据集合是s＝{s1,s2,…,sn}，那么利用该系统中的五七哈希算法，可得到n个32比特长度的哈希值h＝{h1,h2,…,hn}。因为对于不同的后台服务器可能提供不同的数据，甚至数据的长度是不一样的，那么从每个后台服务器得到的哈希值的个数也有可能不同。为了方便操作，最终生成的注册码是16字节的字符串。为此，使用md5算法进行处理，给定s＝{s1,s2,…,sn}最终得到的注册码是r＝md5(h)，其中，h＝{h1,h2,…,hn}，md5为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，即上述哈希算法结合通用的md5算法最终得到了注册码数据。

在验证注册码的时候，只需要按照以上步骤重复执行一次得到新的注册码r′，与后台服务器提供的注册码r对比就可知道注册码是否有效，如果r≠r′，那么注册码是无效的，否则如果r＝r′那么注册码是有效的。或者注册码已经保存到移动终端的用户信息数据库中，后台服务器提供的注册码与移动终端的用户信息数据库中的注册码比对就可知道是否是有效注册码了。可以看出，只要后台服务器的拥有者的信息、后台服务器的ip地址或域名(取决于后台服务器的访问方式，如果有域名，那么使用域名信息。)、服务开始日期、服务终止日期、移动终端具备访问采集终端功能的功能激活日期、移动终端可访问的采集终端列表中只要有一条数据项目是被修改的，那么注册码就是无效的。

另外，移动终端欲访问采集终端时，移动终端向后台服务器发送访问指令，后台服务器按照如下策略控制移动终端访问采集终端：

后台服务器对移动终端访问采集终端的控制采用矩阵的格式，假设访问矩阵是a，那么a定义为

其中，m表示移动终端的数量，n表示采集终端的数量。移动终端可访问的采集终端列表采用矩阵形式可以非常简单定义移动终端可访问的采集终端列表，从而限制在列表权限内。例如移动终端只有对采集终端5与采集终端9的访问权限，那么可以设置矩阵的(3,5)与(3,9)元素为1，表示可以访问，而不能访问的采集终端全部设置为0，也就是a[3,-(5,9)]＝0，这里-(5,9)表示除了标号为5的采集终端与标号为9的采集终端外的其他采集终端标号，a[3,-(5,9)]＝0表示3号移动终端除能访问5与9采集终端外，其余采集终端均不能访问。在多个移动终端同时访问一个采集终端的时候，这个时候就存在访问优先级问题了。一般情况下，采用并发访问比较合理，为了公平起见，拥有访问采集终端的权限的移动终端将会分配更多的访问时间片段。具体思路是去访问矩阵的每一行和，那么设对于移动终端i,分配给移动终端i的响应服务请求的时间片段比例是：

在上面公式中aij是移动终端i访问采集终端j的权限，能访问就置1，不能访问就置0。ti是对移动终端i分配的时间片段ti。时间片段比例的概念表示在一定时间内，假设多个移动终端并发访问采集终端对应的数据库，该移动终端i能被分配的时间比例是ti。给移动终端分配的时间比例也是防止有些移动终端长时间占用数据库资源及网络带宽资源导致对其他移动终端无法及时响应。除了移动终端对采集终端有访问权限，每个移动终端也有权限设置。

上述注册码的生成过程的好处是：此注册码生成方法是容易实现，同时是破解难度适中的算法，因为只是对采集终端进行访问控制，所以对安全的要求级级别并非顶级，且其对注册码的生产的安全需求也满足了实际需要；采用访问矩阵的方法，在实际使用中实现容易，且可扩展性强，完全符合实际需求，具有高效易用的特点。

该技术方案的有益效果是：避免无关人员对采集终端的使用，降低采集终端被损坏的可能性。

本发明实施例提供的一种智慧农业物联网网关系统，还可用于对采集终端所处的周围环境进行监控，防止异常的人或物出现，对其周围环境进行破坏，其在确认服务器认证成功后，用户通过移动终端可远程控制摄像模块、采集终端工作；

摄像模块，用于拍摄采集终端所处的周围环境，并将拍摄预设时长的视频进行存储；

对摄像模块拍摄的预设时长的视频需要进行深度解析，其包括：

获取模块，用于获取拍摄模块拍摄的预设时长的视频帧图像；

标注模块，用于标注含有2个及以上的目标物体的视频帧图像，并将其整合为基础数据集；

检测模块，用于检测视频帧图像中的目标物体，并对目标物体进行人工标注，标注是对每个目标物体进行长方形的平面标注，长方形的面积大于目标物体的面积且小于视频帧图像的面积，目标物体被长方形完全框住；

学习模块，用于深度解析每张视频帧中的目标物体，并获得对应的目标特征图作为第一输出，将第一输出进行再次深度解析，获得第二输出，深度解析是由五层卷积层和三层池化层组成；

其中，对视频进行深度解析后，需进一步进行关键帧提取，其包括：

处理模块，用于对摄像模块拍摄的预设时长的视频进行分帧处理，并按照设定的间隔时长获取视频帧，同时将视频帧通过深度解析获取视频帧中的目标物体的数量，及特征向量；

提取模块，用于根据处理模块的处理结果提取摄像模块拍摄的预设时长视频中的关键帧集合，关键帧集合是通过向量算法对目标物体的特征向量进行聚类，通过矩阵函数库中的最小值函数找到聚类对应的最小的特征向量，并获取其对应的原视频帧和在视频帧中的位置坐标，最小的特征向量通过2d绘图函数库将特征向量可视化，获取关键帧集合。

上述五层卷积层和三层池化层其排列顺序为卷积层、池化层、卷积层、池化层、卷积层、池化层、卷积层、卷积层。

关键帧集合是其中每一帧都包含2个及以上的目标物体。

其中，对于特征向量的计算，如图2所述，例如以hog为例，参见步骤201-207：

步骤201：将视频帧图像进行灰度化；

其中，可将视频帧图像看做一个x,y,z灰度的三维图像。

步骤202：采用gamma校正法对输入图像进行颜色空间的标准化即归一化；

主要是调节图像的对比度，降低图像局部的阴影和光照变化所造成的影响，同时可以抑制噪音的干扰。

步骤203：计算图像每个像素的梯度，包括大小和方向；

主要是捕获轮廓信息，同时进一步弱化光照的干扰，对于梯度的计算，例如首先用[-1,0,1]梯度算子对原图像做卷积运算，得到x方向即水平方向，设向右为正方向的梯度分量，然后用[1,0,-1]^t梯度算子对原图像做卷积运算，得到y方向即竖直方向，设以向上为正方向的梯度分量。

步骤204：将图像划分成小许多小单元；

例如可以是6*6像素/单元，对于6*6像素的梯度信息的获取，例如假设用9个bin的直方图来统计这6*6个像素的梯度信息。也就是将单元的梯度方向360度分成9个方向块，如果像素的梯度方向是20-40度，第2个角的计数就加一，并对单元内每个像素用梯度方向上进行加权投影，得到此单元的梯度方向直方图。

步骤205：统计每个单元的梯度直方图及不同梯度的个数，即可形成每个单元的特征；

步骤206：将每几个单元组成一个集合；

其中，一个集合内所有单元的特征串联起来便得到该集合的hog特征参数。

步骤207：将图像内的所有集合的hog特征串联得到该图像的hog特征向量。

该技术方案的有益效果是：获取视频中的关键帧，节省用户的观看时间，方便及时处理异常，提高工作效率。

进一步地，如图3所示，摄像模块包括保护体01、移动装置03，保护体是由上壳体011、下壳体012以及前壳体013组成，上壳体011的一端设有第一凹槽111，下壳体012的一端设有凸起121，凸起121卡接在第一凹槽111内部，下壳体012的后端卡设在上壳体011的下方，下壳体012的前端设有第一固杆014，第一固杆014上设置有第一螺孔，下壳体012的前端固定嵌接在上壳体011的下方，前壳体013的下端与下壳体012的前端转动连接，下壳体012的前端设有第二凹槽015，前壳体013的下端设有对应的转杆131，转杆131设置在第二凹槽015内，第二凹槽015的上方设有转杆圆片016，转杆131置于第二凹槽015内时，转杆圆片016压在转杆131上，上壳体011的内壁上设置有卡扣017，前壳体013的上端对应的设有与卡扣017相适配的卡槽132，前壳体013固定在上壳体011与下壳体012之间，上述卡扣017设置在支撑体018上，支撑体018固定在上壳体011的内壁上；卡扣017的两侧边设有弹片019，前壳体013卡设于上壳体011与下壳体012之间时，弹片019顶压在前壳体013的内壁上，保护体01的正上方设有与之相铰接的固定环，固定环与移动装置中的钢丝回环相连接；

移动装置03包括：钢丝套031、底座032和导向件033，底座032的上方设置有内腔体034，底座032的侧端设有与之套接的伸缩杆321，内腔体034的内部一端设置有转动杆035，转动杆035与内腔体034通过第一转轴连接，其中，转动杆035上设置有收纳体，靠近内腔体034的一端设置有电池036，内腔体034上远离电池036的一侧设置有传动轮037，内腔体034的内部靠近转动杆035的一侧设置有第二转轴038，内腔体034上靠近第二转轴038的内部设置有第二固杆039，导向件033安装在第二固杆039上靠近第二转轴038的一侧，且导向件033的上表面设置有线套331，内腔体034的内部靠近导向件033的下方设置有马达332，马达332与传动轮037通过传动皮带传动连接，内腔体034的一侧设置固定支架341，固定支架341与底座032相铰接，固定支架341上方设置有导向轮342，钢丝套031安装在导向轮342上，且伸缩杆321的一端设有与钢丝套031相切合的第三凹槽，钢丝套031的一端设有钢丝回环，电池036和马达332与外置控制开关电连接。

摄像模块的工作原理：通过上壳体、下壳体以及前壳体的连接结构，按下卡扣打开前壳体并对镜头调焦，前壳体则在侧边弹片的作用下弹开，并沿着转杆往下转动，转到位后依靠转杆挂在下壳体上，此时便可对镜头进行调焦，比专用外调焦摄像机结构简单、零部件少、生产工艺简单容易、成本低、故障率低，另外其外观美观，无固定螺丝孔，固定下壳体的螺丝不在外面也不会因易生锈而造成要维修时打不开壳体；保护体的正上方安装有与移动装置可连接的回扣，通过控制开关，控制马达工作，并传输电力来达到控制传动轮控制传动皮带传动及伸缩杆的伸缩，从而带动第一转轴及第二转轴的运动，转动杆上安装有收纳体,钢丝在缠绕过程中始终缠绕在相对应的收纳体内,从而保证钢丝有序收放,钢丝收放时在出线处装有导向件,保证钢丝在缠绕过程中始终缠绕在相对应的内腔体内,伸缩杆的一端设有与钢丝套相切合的第三凹槽，保证钢丝在收放的时候不会随意晃动，并且扩大钢丝移动到范围，几个部件相互配合,共同作用,实现钢丝在缠绕时有序收放，从而通过回扣连接与伸缩杆的伸缩达到控制装有摄像镜头的保护体上下左右移动。

该技术方案的有益效果是：通过镜头调焦，提高对视频拍摄的分辨率，通过移动装置控制保护体进行移动，方便从不同的角度拍摄采集终端所处的环境，便于全方位了解周围的情况，获得准确的信息，同时还可降低移动成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。