一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置的制作方法

本实用新型属于图像处理与信息传输领域，具体地说是一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置。

背景技术：

随着科学研究的深入，许多领域都成了热门研究领域，对动物的研究也不例外。对于动物的研究在环境保护、稀有动物的保护方面有着广泛的应用，对动物的研究有助于掌握动物的生活习惯、运动轨迹、种族密度等，能够帮助相关人员采取更加有针对性的措施应对环境破坏等状况。但动物一般生长在野外的复杂环境中，因此对动物的调研需要深入到其自然生长环境中采集图像或者视频数据，由于野外地形复杂，环境恶劣，电力缺乏等诸多不便因素导致野外信息采集困难重重，使得动植物研究工作很难进行，对信息的采集以及动植物生活习性的观察存在着很大的制约性。此外，有些信号采集现场地处边远山区或沙漠腹地，交通路况恶劣，地表温度范围波动较大，采用传统光缆等有线传输的方式，存在传输距离小，需铺设专用路等因素的困扰；采cdma/gprs等无线通信方式，易受服务信号有无的地域限制。基于这些因素，设计一款设备轻巧，传输方便的图像采集传输系统有助于在复杂的环境下使用。针对高寒地区特有条件，设计了高寒草甸区高原鼠兔图像采集与传输装置，能够适应高寒的气候条件，实现对野外目标图像的采集与传输，同时，该装置也能够应用于普通的气候条件中，具有很强的灵活性。该装置能够实现将数据传输到云端服务中心，实现在家中就能够获得图像资料，既节约了时间，又减小了人为因素对动物生活的影响。

传统的图像采集设备通常设备比较复杂，需要大量的布线来保证设备的正常工作，因此，设备比较复杂，不利于设备的移动，安装及维护成本比较高。而高寒草甸区高原鼠兔图像采集与传输装置采用最新的技术使得具有投资成本低、维护费用低、灵活性强、应用范围广等优点。

随着科学技术的不断发展，很多技术都得到了空前的发展，许多设备正在朝着智能化、集成化的方向发展。单片机就是在这个过程中逐渐发展起来的。单板计算机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。它的应用非常广泛，如智能仪表、通讯设备、家用电器等。单片机具有价格便宜、集成度高、体积小、可靠性好等优点。它具有可扩展设备的特点，可以适应于多用多样的功能。此次设计采用单板计算机为中央处理器，实现对外接设备的控制，实现所需功能。

对于在野外如何保证设备的正常工作一直以来都是一个难题，传感器的出现使得一切问题变得不再那么发复杂，以此，在各个领域都有非常广泛的应用。传感器技术对一些比较复杂的环境的数据监测等方面有着非常方便的处理方式，节约了人力、财力、物力，还减少了在复杂环境下人工操作的危险系数，在许多工作中，提高了安全系数与工作效率。传感器技术的发展为许多领域的进步有着很大的推动作用，使得许多领域的发展取得了飞速的发展。尤其是在电子技术高速发现的今天，传感器技术为电子设备的更高工作提供了一个很好的技术支撑，使得电子设备运行变得更加的稳定，使用寿命得到不断的提升。电子技术作为一个国家不可缺少的重要组成部分，对于国家安全，经济发展都有及其重要的作用，因此，也加快了传感器技术的不断提升，来保证电子技术的不断向前发展。

4g技术是近年来炙手可热的一门技术，它是新一代信息技术的重要组成部分，利用4g技术使得图像采集传输系统使用起来更加的方便。4g作为已经被广泛应用的通信技术，它已经非常的成熟，许多的领域多需要4g的支撑，也使得4g被更多人去研究，变得也越来越好。随着社会的不断发展，人民生活水平的不断提升，人们对于物质生活的水平也越来也高，4g技术就应用在普通的家庭中的应用也越来越多，智慧家居、智能产品不断的被开发，可以说4g技术带来的人们生活水平的极大提高，改变了人们以前的生活方式。

新技术比较传统的技术而言，在实现野外图像的采集与无线传输上具有更强的灵活性，使得在野外采集图像变得更加的方便，利用高精度的传感器设备可以实现野外图像的高精度采集，同时，可以调节采集精度实现对所需目标的精确采集，以达到减小处理工作量的目的，使得后期图像处理更加的方便。使用无线传输技术，可以减少设备材料的浪费，使得设备能适应更多的复杂环境。

因此，亟待一种设备简易、方便移动，且安装及维护成本比较低的采集与传输装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置。该装置能够实现野外图像的采集与无线传输，具有野外采集图像便捷，采集精度高，后期图像处理方便，适应环境能力强的优点。

为实现上述目的，本实用新型所述一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置，包括电源模块、采集发送模块、保温模块，所述电源模块分别连接采集发送模块与保温模块；所述电源模块包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的太阳能电池板、蓄电池、降压稳压电路，且太阳能电池板依次连接蓄电池与降压稳压电路；所述采集发送模块包括处理器，以及与处理器分别连接的摄像头，无线模块；所述保温模块包括温控电路，以及与其分别连接的温度传感器；采集发送模块还顺次连接有云盘、图像处理工作站、输出设备。

所述无线模块为4g无线模块，且4g无线模块实现拨号上网，所述4g无线模块通过中央控制器驱动，中央控制器接收4g无线模块的传输信号。

所述降压稳压电路上安装有电压转换器。

所述中央控制器通过4g无线链路与云盘连接，所述中央控制器通过4g无线链路控制云盘删除指定文件。

所述装置适用于高寒地区高原鼠兔图像采集。

所述中央控制器为单板计算机。

所述温控电路上还连接有通过中央控制器控制的加热设备、降温设备。

所述加热设备为发热丝。

所述蓄电池为电连接的充电控制电路与锂电池。

采用单板计算机作为中央处理器，实现对所有装置的控制，通过python编程来实现具体的功能，单板计算机具有结构简单、功能强大、体积小等优点，而python作为一门热门的编程语言具有语法简单、兼容性强等优点，因此本次设计以单板计算机和python作为基本的开发工具；图像采集部分采用单板计算机专用的摄像头作为采集图像的装置，通过单板计算机驱动控制程序对摄像头进行控制，调节所拍图像的大小、拍摄时间等。

图像采集发送模块中采用无线传输技术，所述无线传输技术为4g无线模块实现图像的无线传输；4g通信具有传输速率快、覆盖范围广等优点，因此选用4g无线模块作为传输媒介。首先，采用单板计算机驱动4g无线模块给设备提供上网功能；其次，将拍摄的图像上传到云盘，达到在远端通过云盘实现对所拍图像获取、下载；最后，将从云盘中下载的图像进行处理。

电源模块为整个设备提供能量，是整个设备的核心部分。针对野外环境，采用传统供电，不但麻烦，而且成本很高，因此，本次设计采用的是用太阳能电池板来提供电源，达到即使是在野外，也能够适用，从而增加了设备的灵活性。将太阳能电池板所发的电用蓄电池存储起来以供设备使用，使得设备能够有足够的电能，保证在夜间或者阴雨天也能正常为设备提供能量。太阳能电池板提供的电源电压与设备所需的电压不一致，因此，需要对太阳能电池所提供的电压进行调整，故增加电压转换器，将电源电压转换为设备所需的电压。为了防止该部分出现故障，还增加了备用电路，用来防患于未然。

针对高寒地区的环境，对设备进行必要的温度控制。该部分主要包括温度传感器、温度调节两部分，所述温度传感器对设备所处环境的温度进行监测，将检测到的温度数据传输到单板计算机进行处理，与预设的温度数据进行对比，如果比预设的温度低，则系统将驱动加热设备对设备所处环境进行加热处理，直至满足预设的温度范围；如果比预设的温度高，则系统将驱动散热设备对设备所处环境进行散热处理，直至满足预设的温度范围，以此来保证设备工作在合适的温度范围之内，保证设备的正常工作。

本实用新型所述一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置，其有益效果在于：本装置能够实现将数据传输到云端服务中心，实现在本地就能够获得图像资料，既节约了时间，又减小了人为因素对动物生活的影响，实现数据采集与数据处理的地理位置的不同；采用4g实现远距离传输数据，传输速率高，性能稳定可靠；摄像头采集数据时能够对分辨率进行调节，使之能够适应不同的环境要求；该装置针对大目标与小目标的图像采集都是十分适用。

附图说明

图1为系统总体设计图；

图2为图像采集模块设计流程；

图3为本图像远距离无线传输模块设计流程；

图4为电源模块设计流程；

图5为温控模块设计流程。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，本实用新型所述一种用于高寒地区的图像采集与无线传输装置，包括电源模块、采集发送模块、保温模块，所述电源模块分别连接采集发送模块与保温模块；所述电源模块包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的太阳能电池板、蓄电池、降压稳压电路，且太阳能电池板依次连接蓄电池与降压稳压电路；所述采集发送模块包括处理器，以及与处理器分别连接的摄像头，无线模块；所述保温模块包括温控电路，以及与其分别连接的温度传感器；采集发送模块还顺次连接有云盘、图像处理工作站、输出设备；所述无线模块为4g无线模块，且4g无线模块实现拨号上网，所述4g无线模块通过中央控制器驱动，中央控制器接收4g无线模块的传输信号；所述降压稳压电路上安装有电压转换器；所述中央控制器通过4g无线链路与云盘连接，所述中央控制器通过4g无线链路控制云盘删除指定文件；所述装置适用于高寒地区高原鼠兔图像采集；所述中央控制器为单板计算机；温控电路上还连接有通过中央控制器控制的加热设备、降温设备；加热设备为发热丝；蓄电池为电连接的充电控制电路与锂电池。

在使用时，(1)首先是图像的采集，使用单板计算机专用的摄像头对目标图像进行采集，将图像用日期作为标签分别保存在树莓派存储卡的不同文件夹中，其次，同样以时间为标签，将超过规定时间的图像删除，以节约内存空间；

(2)拨号上网，采用拨号上网的方式使4g无线模块能够正常的为整个系统提供网络服务，使系统能够正常拍摄与传输图像；

(3)图像的上传，将保存在本地的图像通过无线传输部分上传到百度云盘中，同样以时间作为标签，将上传到百度云盘中的图像保存在不同文件夹中，方便下载的时候好识别；其间，需要对python百度云进行授权才能够使用百度云的python版本；

(4)图像下载及处理，通过百度云客户端进行图像的下载，并对下载好的图像进行处理，达到所需的要求。