1.一种稻田龙虾生长状态的物联网监测方法,其特征在于:物联网监测方法通过物联网监测装置实现,具体包括如下步骤:步骤1、通过摄像头采集龙虾图像并对龙虾像素特征统计学习;
步骤2、通过集虾模块对龙虾生长状况监测原始图进行采集,采集后剔除背景;
步骤3、对步骤2获取的龙虾生长状况监测原始图进行特征辨识,实现对龙虾生长变化的监测;
其中,所述步骤1龙虾图像获取和处理具体包括如下步骤:
步骤1.1、按龙虾1钱到10钱规格,选择样本,采用摄像头采集龙虾青虾到暗红色虾照片,手动处理龙虾采集照片,将背景像素R、G、B替换成(0,0,0),按像素(x,y)序号进行龙虾前景RGB三色像素统计,并将R、G、B三色距离和作为分区距离,则龙虾样本前景像素总距离为D:其中,(x,y)为像素点的横向和纵向序号;
步骤1.2、对龙虾样本前景像素总距离进行高斯区间统计;
步骤1.3、对龙虾样本前景像素进行统计,按像素区间占比总像素从大到小排序,分别统计为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5;
步骤1.4、将集虾头提升水面,对虾笼及水面背景进行背景像素统计,如果龙虾样本前景像素总距离D距离统计范围不能与Q1、Q2、Q3、Q4、Q5区分,则更换集虾头的网板颜色,直至与Q1、Q2、Q3、Q4、Q5区分;
步骤2具体包括以下步骤:
步骤2.1、集虾模块定时,伸缩电机(301)反转,RS485激光测距(302)测距达到摄像高度;
步骤2.2、开启摄像头,对集虾模块内的龙虾进行龙虾生长状况监测原始图的获取;
步骤2.3、将步骤2.2中获取的龙虾生长状况监测原始图通过4G模块传送至云端服务器,对图像进行像素过滤,仅留Q1、Q2、Q3、Q4、Q5像素距内的像素;
步骤3具体包括如下步骤:
步骤3.1、对背景剔除后的龙虾生长状况监测原始图进行二值化,得到二值化后的龙虾生长状态监测图;
步骤3.2、对采集的二值化后的龙虾生长状态监测图进行5°-90°旋转,单元区间为5°,将旋转后的图片分别标记为G1,G2,...,G18,对其中之一的旋转后图像标记为Gi,其中i=1-18;
步骤3.3、按10×10像素点作为区间,对Gi进行像素块横向统计,当像素块内黑色像素占比30%,则统计该像素块为龙虾前景像素,统计每一行的龙虾背景块数量标记Wij,其中i为图像序号,j为行序号;
步骤3.4、每一个二值化后的龙虾生长状态监测图的龙虾背景像素块数量之和标记为龙虾面积Si,
其中,i为旋转的图像序号,像素为1920×1080;
步骤3.5、按10×10像素点,统计每一列龙虾前景像素块个数,标记为Nik,其中i为图像序号,k为列序号;
步骤3.6、统计旋转后图像Gi中的每一列龙虾前景像素块个数Nik和每一行的龙虾背景块数量Wij的最大值,分别标记为旋转后图像的龙虾长度Li和龙虾宽度Wi,并标记宽高比为Yi:Li=(Nik)max
Wi=(Wij)max
Yi=Li/Wi;
其中,i=1-18
步骤3.7、对宽高比Yi进行排序,取最大值,作为龙虾宽高计算的图像,标记序号为n,则获取龙虾的特征值的信息为面积S、宽度W以及长度L:S=Sn
L=Ln
W=Wn
步骤3.8、对一天内步骤3.7获取的龙虾特征值进行统计分析,分别标记为Sm、Lm、Wm,其中m为序号,控制集虾笼的升降时间在15min,获取0只或者1只虾,对宽高比Ym进行均值计算,并剔除偏离均差值50%的样本数据;
步骤3.9、将一天内收集的、并剔除偏离均值的龙虾样本的面积、宽度、长度进行均值计算Su、Wu、Lu,并记录养殖时间;
步骤3.10、根据养殖时间对Su、Wu、Lu进行纵向比较,监视龙虾的生长变化。
2.一种实现权利要求1所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测方法的物联网监测装置,其特征在于:所述物联网监测装置包括放置在龙虾采食平台上且对龙虾生长状况监测原始图进行采集的集虾模块(4),在所述集虾模块(4)的上方设置有太阳能充电模块(1),将伸缩图像辨识模块(3)中的伸缩电机(301)安装在所述太阳能充电模块(1)中的安装平台(103)上,所述伸缩图像辨识模块(3)对所述集虾模块(4)采集的龙虾生长状况监测原始图进行获取,将获取的龙虾生长状况监测原始通过4G通道传送至云端数据服务器(2)即可监视龙虾的生长变化。
3.根据权利要求2所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测装置,其特征在于:所述集虾模块(4)为虾笼结构,包括放置在龙虾觅食区的网笼(401)、集虾头(404),逃生板(402)、逃生弹簧(403)、升降螺孔(405)和逃生柱孔(406),所述网笼(401)为可进不可出结构,所述集虾头(404)与所述网笼(401)之间通过一个由弹性连接网组成的通道进行软连接且所述集虾头(404)与所述网笼(401)上均对应设置有进出口,使龙虾从所述网笼(401)进入所述集虾头(404),所述集虾头(404)上升后通过弹性连接网进行伸缩,所述逃生板(402)通过逃生弹簧(403)连接在集虾头(404)底部,当伸缩图像辨识模块(3)中的逃生杆(305)下降至逃生柱孔(406)时,撑开逃生板(402),龙虾落入水中逃生,所述升降螺孔(405)在集虾模块(4)顶部,通过螺纹连接伸缩图像辨识模块(3)的升降杆(304),使得集虾模块(4)离开水面,所述伸缩图像辨识模块(3)辨识龙虾大小与个数,逃生柱孔(406)在集虾模块(4)顶部,通过逃生杆(305)撑开逃生板(402)。
4.根据权利要求3所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测装置,其特征在于:所述网笼(401)的可进不可出结构实现放生具体为:伸缩电机(301)反转,RS485激光测距(302)测距达到放生高度,逃生板(402)打开,龙虾进入水中,伸缩电机(301)正转,RS485激光测距(302)测距达到放入水中高度,集虾头(404)进入水中。
5.根据权利要求2所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测装置,其特征在于:所述太阳能充电模块(1)包括太阳能发电板(101)、具有RS485接口的物联网模块(102)、安装平台(103)、控制器(104)和立柱(105),所述太阳能发电板(101)安装在立柱(105)的顶部,所述安装平台(103)固定在立柱(105)的上部且靠近所述太阳能发电板(101),在所述安装平台(103)用于安装摄像头(303)、控制器(104)、伸缩电机、物联网模块(102),所述控制器(104)配置有4G物联网卡的7寸MCGS PRO作为主控单元,外置1个RS485电压采集模块、1个太阳能充放电管理模块、1个RS485 DI/DO采集模块,主控单元内置4G流量卡,具有RS485接口和RJ45接口,太阳能充放电管理模块独立工作,具有电压监测输出口,连接电压采集模块,RS485接口采用MODBUS RTU协议,通过RS485电压采集模块采集锂电池电压,通过RS485的DI/DO采集模块采集4路DI信息,控制4路DO输出,RJ45接口为TCP/IP协议,用于传递摄像头图像信号,图像采集模式有视频模式和照片传输模式两种,通过MCGS PRO的视频采集接口程序实现,采用照片传输模式能节约流量卡内流量。
6.根据权利要求5所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测装置,其特征在于:所述伸缩图像辨识模块(3)包括伸缩电机(301)、RS485激光测距(302)、具有RJ45接口的摄像头(303)、升降杆(304)、逃生杆(305),所述伸缩电机(301)安装在安装平台(103)上,所述升降杆(304)通过联轴器与所述伸缩电机(301)连接,逃生杆(305)安装在安装平台(103)下方且所述逃生杆(305)与升降杆(304)对准集虾模块(4)中的逃生柱孔(406)、升降螺孔(405),控制器(104)通过控制2路DO分别控制电机的正反转和通电,实现电机的正反转的控制,摄像头(303)安装在安装平台(103)的下方,RS485激光测距(302)通过钻孔安装在安装平台(103)顶部,露出激光探头,RS485激光测距(302)和控制器(104)的RS485通讯接口连接物联网模块(102)的RS485接口,摄像头(303)的RJ45接口连接物联网模块(102)的RJ45接口。
7.根据权利要求2所述的一种稻田龙虾生长状态的物联网监测装置,其特征在于:所述云端数据服务器(2)包括物联网终端(201)与云端数据服务器(2),所述太阳能充电模块(1)中的摄像头(303)拍摄的照片通过4G通道与物联网终端(201)、云端数据服务器(2)进行交互,同时,所述物联网终端(201)通过MQTT协议发布操控,由手机访问,实现手机操控和查看。