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佳木斯大學

大學生創新創業訓練計劃專案

申  請  書

 

 

 

 

 

專案名稱    基於嵌入式的農作物影象採集系統  

            學生所在單位                  

            申報單位                          

            專案負責人                          

            起止年限   2012年  5月至  2014年  5月       

 

 

 

教務處

二〇一二年制

 

 

填 表 說 明

 

一、本表請如實填寫,表達明確嚴謹。所需簽字之處,由相應人員親筆簽名。如有弄虛作假現象,一經核實,將按照撤項處理。

二、所列各項內容不能簡單標註“見附件”,否則視為不合格;創業實踐專案必須有校外導師,需填寫校外導師相關資訊並由校外導師在相應欄目簽字。

三、電子版填表字型用小四號宋體,1.5倍行距,申請書報送一式3份。要求統一用A4紙雙面印製、裝訂,所附材料用小四號宋體列印,附於申請書後。

四、各學院要統一組織申報,對申報的專案集中進行初評,確定最終申報名單,並以學院為單位上報到教務處,相關學院相關負責人均需在申請表上簽字。

專案名稱

基於嵌入式的農作物影象採集系統

專案型別

創新訓練專案

申請經費

5000元

起止時間

       2012 年  5月     至  2014 年  5月

申   請  團  隊

姓名

學號

年級

所屬學院及專業

聯絡電話

E-mail

 

  1009054131

10

資訊電子技術學院電子資訊工程一班

 

 

 

1009054129

10

資訊電子技術學院電子資訊工程一班

 

 

 

0909054119

09

資訊電子技術學院電子資訊工程一班

 

 

 

0909064108

09

資訊電子技術學院通訊工程一班

 

 

 

 

 

 

 

 

指  導  教  師

姓名

 

職務/職稱

副院長/副教授

電話

 

E-mail

 

工作

單位

大學資訊電子技術學院

企 業 指 導 教 師

姓名

 

職務/職稱

 

電話

 

E-mail

 

工作

單位

 

一、立項依據(研究目的、意義,國內外研究現狀及發展動態)

研究目的、意義:

    在我國,限制我國農業發展的瓶頸之一就是智慧科技在農業的應用還不廣泛,農業勞動生產效率低,特別是在東北、新疆等耕作面積比較大的地區,在觀察瞭解農作物生長狀態時主要是依賴於人工巡察方式,不僅費時費力,還增加生產開支。因此,充分利用資訊採集技術輔助農業生產的思想應用前景尤為可觀。基於這一點我們研究搭載於小型無人飛機的農田作物生長狀況的影象採集系統,來對大範圍種植的農作物生長進行跟蹤觀察。

     該資訊採集系統應用到大田種植上將大大減輕人工巡察作物生長狀況帶來的不便。例如:巡查時對大田中間部分作物生長狀況瞭解有限制;人工巡查是比較費時費力;為及時的瞭解情況,頻繁地去巡查,將加大生產投入……利用先進的技術來觀察植物的生長狀態,與人工巡查相比,最大的好處就是能夠降低人力物力的投入,並且能提高生產效率。對生長環境狀態要求比較高的植物來說,更能避免因為人為因素而造成生產損失,智慧化的系統對於檔次較高的經濟作物有更重要的意義。

國內外研究現狀及發展動態:

    目前,國外已經出現了一批商品化的農情資訊採集軟硬體產品,軟體設計功能強大,尤其是在圖形處理、視覺化分析方面技術比較成熟,硬體設計上考慮到系統應用的實際環境,可滿足機載或徒步採集的不同要求。國內基於GPS和GIS的農情資訊定位採集系統的研究較國外起步晚,多數還處於人工採集階段。

    一些科研院所正積極著手開發適於中國國情的農情資訊採集系統,主要有:

   1)以微控制器為核心進行開發,結合GPS技術實現對某幾個農情資訊要素(如土壤水分、養分、電導率等)的定位測量,然後將採集的資訊在GIS平臺上進行事後管理和分析,這類裝置功能簡單、實用、開發成本較低,但功能過於單一。

   2)在行動式計算機上進行開發,可實現大量農情資訊現場快速採集及視覺化分析處理。目前已開發了能夠實現農情資訊採集的通用型軟體.但行動式計算機存在體積和質量較大、強光下操作不便等問題。

   3)基於嵌入式農情資訊採集系統的開發。該系統體積小、功耗低、功能強、可靠性高。隨著嵌入式系統的快速發展,其相關的技術也在不斷成熟,開發基於嵌入式的農情資訊採集系統必將成為今後的主要發展方向。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、專案研究內容、研究目標,以及擬解決的關鍵技術問題

研究內容、研究目標:

本專案研究內容是圍繞著“如何採集作物生長狀況?”、“如何遠距離傳輸回採集的資訊?”、“如何對採集的資訊進行處理?”等問題,開發出功能適當、介面友好、符合使用者使用習慣的農田作物影象採集系統。

基於以上幾點我們的研究目標是製作出搭載於小型無人飛機上的農作物影象採集系統。該系統通過GPS獲取田間位置資訊,照相機採集作物生長狀況影象,遠距離無線傳輸傳回現場資訊,並對接收的影象進行相關的處理,將處理結果反饋給使用者,為使用者實施科學種田的決策提供依據。

擬解決的關鍵技術問題:

1、利用遠距離無線傳輸技術,確保傳輸距離和傳輸質量;

2、基於嵌入式的模組驅動、使用者介面開發;

3、利用多種影象處理方法,對不同作物的多種狀態分析處理。

三、研究方案、技術路線

研究方案:

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)主控制器

系統的核心控制及相關資訊處理。選用ARM11為主控制器,該處理器效能卓越,實現的硬核則是為了滿足那些極高效能和速度要求的應用。它包含了多媒體處理指令來加速視訊和音訊處理,而且它的新型儲存器系統進一步提高了作業系統的效能,同時也節省實現的成本和時間。

(2)照相機

本系統的核心感測器,對指定的農田區域進行影象採集。

(3)GPS模組

飛行器的位置座標進行監測。由ARM進行接收反饋的地理座標,將地理位置與影象相關聯,然後經過無線資料傳輸模組傳回操作終端。

(4)資料傳輸模組

通過大功率Wifi對資料進行無線傳輸,也是使用者與整個系統的通訊通道。

 (5)人機互動

     採用基於嵌入式的圖形介面程式設計,完成資訊顯示,方便使用者檢視。

 

 

技術路線:

程式流程圖

 

PCB製作

 

四、專案特色與創新之處

1、遠距離Wifi網路的無線傳輸技術在農業上的應用;

2、多種影象方法處理不同作物的多種生長狀態資訊。

五、年度計劃

1、2012年6月~~2012年9月:查詢相關資料,諮詢專業人士,實地調研;

2、2012年10月~~2012年12月:根據收集的資料,分析問題,指定方案,

    3、2013年1月~~2013年10月:根據指定的方案,進行功能模組軟體開發;

4、2013年11月~~2013年12月:製作硬體電路並除錯;

5、2014年1月~~2014年4月:軟硬體整體組合、除錯、優化;

6、2014年5月:結題。

六 、預期成果(專利、論文、產品或裝置)

1、製作樣機

2、撰寫論文

3、申請專利

 

七、專案責任人承諾

在獲得立項後,本人將與專案組成員團結一致,努力做好該專案的研究工作,實現制定的目標。如果因主觀原因導致專案執行不力,未達到預期目標,本人與專案組成員願意承擔相應損失。

 

 

 

 

 

負責人簽名:                

                                                      年   月   日

經費預算

支出專案

金額(元)

計算依據

會議費/差旅費

200.00

採購元器件、定做殼體等

論文版面費

400.00

電子製作等相關電子雜誌版面費為400元左右

專利申請費

2000.00

實用新型專利申請費2000元

實驗材料費

2000.00

ARM11開發平臺、小型無人飛機、照相機、Wifi無線模組、電阻包 、電容包 、三極體包 、電池 、電路板等

其他

400.00

參考書、萬用表、烙鐵、焊錫、稿紙等

 

 

 

 

 

 

總計(元):                                                        
5000元

導師意見:

 

                                     

 

 

 

簽名:            年   月    日

學院意見:

 

 

 

 

簽名:      蓋章      年   月    日

學校專家評審意見:

                              

                              

 

                           

                                負責人簽名:      蓋章     年   月   日

學校意見:

                                  

 

                                

                                   簽名:      蓋章      年   月    日