數(shù)字媒體在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用

苗 羽，王 楓，明 嵬

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽110161；2.中共遼寧省委黨校，遼寧沈陽110004；3.彰武縣彰武鎮(zhèn)農(nóng)科農(nóng)機站，遼寧彰武123200）

近年來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，大面積的區(qū)域種植已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方式。農(nóng)業(yè)早已從傳統(tǒng)的粗放型、勞動密集型生產(chǎn)轉(zhuǎn)為集約型生產(chǎn)，這不僅節(jié)約勞動力，而且也讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更加規(guī)范化、可控化，極大提高了生產(chǎn)效率?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，離不開數(shù)字信息技術(shù)的支持，數(shù)字媒體的出現(xiàn)，在生產(chǎn)的智能監(jiān)測中起到很好的預(yù)警作用。我國幅員遼闊，近年來各種地質(zhì)災(zāi)害暴發(fā)頻繁，滑坡、泥石流、洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)等，不僅危及人民的生命安全，也給農(nóng)業(yè)發(fā)展造成嚴(yán)重?fù)p失。利用數(shù)字媒體的網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)，可以對上述請況進(jìn)行智能監(jiān)控，采用綜合多源異質(zhì)傳感器系統(tǒng)，對大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行目標(biāo)識別、數(shù)據(jù)采集、智能融合等手段，來分析判斷可能發(fā)生的地震、滑坡、泥石流、塌方、降雨等險情，準(zhǔn)確識別人員和車輛等目標(biāo)，完成實時場景的及時圖像傳送，降低因災(zāi)害而造成的損失。數(shù)字媒體在智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中，與傳統(tǒng)的傳感器相比，具有組織自發(fā)性、配置自發(fā)性、抗毀壞等優(yōu)勢，同時具有更加快速、準(zhǔn)確、全面的信息采集和監(jiān)測能力。

1 數(shù)字媒體的主要特點

1.1 在目標(biāo)識別上的特點

目標(biāo)識別，包括靜止目標(biāo)和運動目標(biāo)兩大類，而能對運動目標(biāo)進(jìn)行有效識別是數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)傳感檢測技術(shù)的一大優(yōu)勢，也是其一大主要用途。數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)傳感檢測器能夠?qū)\動目標(biāo)的序列圖像進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)分析，將目標(biāo)準(zhǔn)確地從大環(huán)境中鎖定并分離出來，通過幀間差分法、光流法和背景差分法將目標(biāo)提取出來。這套系統(tǒng)，可監(jiān)測到≥45℃的熱源溫度并及時報警，在有GPS 定位時無延時即刻報警；在無GPS 定位時，10 s 左右延時之后也啟動報警，足以滿足區(qū)域農(nóng)作物生產(chǎn)時，對高溫及火災(zāi)的智能監(jiān)控。

1.2 在監(jiān)測跟蹤上的特點

監(jiān)測跟蹤目標(biāo)，主要目的就是通過分析一系列圖像信息，對有意義的目標(biāo)的位置、速度、運動方向等物理因素進(jìn)行鎖定、評估和預(yù)警。目前常用監(jiān)測跟蹤的方法主要分為4 類：運動特征跟蹤、運動區(qū)域特征跟蹤、設(shè)定模型跟蹤、運動輪廓跟蹤。由于農(nóng)作物生長的周邊環(huán)境比較復(fù)雜，在利用數(shù)字媒體智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時會受到一些因素影響，如光強、刮風(fēng)下雨、雷電、物體與其陰影的重疊以及目標(biāo)的軌跡變化等，都會影響對監(jiān)控目標(biāo)的數(shù)據(jù)采集。通過多次測試發(fā)現(xiàn)，基于ZigBee 和無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）傳輸時，ZigBee 有時會造成數(shù)據(jù)出錯或丟失，也容易被其他信號干擾；但是利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸時，監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸暢通、數(shù)據(jù)保真且不容易被其他信號干擾，完全可以用于運動目標(biāo)的檢測跟蹤。

1.3 在智能信息處理上的特點

數(shù)字媒體的智能網(wǎng)絡(luò)傳輸，不僅要對采集到的圖像進(jìn)行壓縮和解碼，而且還要負(fù)責(zé)對采集到的圖像進(jìn)行特征編碼，最終通過數(shù)字媒體傳輸?shù)浇K端的就是壓縮圖像和特征編碼。數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)，會優(yōu)先將前方采集的視頻、音頻信息存儲在本地存儲系統(tǒng)中，然后通過EMMC（嵌入式多媒體卡）將視頻、音頻存儲到高速存儲器中，監(jiān)控系統(tǒng)將這些編碼傳輸?shù)街悄芸刂浦行?。智能中心將傳輸?shù)降男畔?shù)據(jù)進(jìn)行融合，融合之前需要進(jìn)行兩方面信息的核對：一是該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息和位置信息；二是該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的時間信息。數(shù)字媒體能夠?qū)⒁曨l、音頻、振動、紅外等特征進(jìn)行融合，而且可以增加這些數(shù)據(jù)的空間維度，比單一傳感器采集到更多數(shù)據(jù)信息。數(shù)字媒體的信息融合流程為：圖像采集——音頻采集——紅外采集——振動采集，最后提取數(shù)據(jù)特征進(jìn)行時空對準(zhǔn)，進(jìn)行特征關(guān)聯(lián)和信息融合。

2 數(shù)字媒體的智能監(jiān)控設(shè)計方案

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方案

在區(qū)域農(nóng)作物生產(chǎn)場地，建立數(shù)字媒體智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字媒體融合中心通過無線路由，與多個媒體傳感節(jié)點相連，這些傳感節(jié)點又與音頻監(jiān)測器、視頻監(jiān)測器、紅外監(jiān)測器、超聲監(jiān)測器、振動監(jiān)測器等連接在一起；數(shù)字媒體融合中心通過網(wǎng)絡(luò)/云服務(wù)，與Web 服務(wù)器、筆記本電腦、PC 客戶端、智能手機端、PAD 終端相連。通過這一系統(tǒng)在大面積的農(nóng)作物種植區(qū)域進(jìn)行智能監(jiān)控。對一些氣象災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的視頻、音頻等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，數(shù)據(jù)融合中心可及時將信息在第一時間通過終端告知相關(guān)人員，讓相關(guān)人員及時進(jìn)行處理，避免或減少損失。

2.2 組網(wǎng)的設(shè)計方案

組網(wǎng)由ZigBee 傳感器、ZigBee 協(xié)調(diào)器、數(shù)字多媒體節(jié)點、數(shù)字多媒體融合中心及移動終端組成。ZigBee 傳感器接到異常請求或命令通信時，將這些傳遞給ZigBee 協(xié)調(diào)器，通過處理請求、掃描傳感器、設(shè)置請求、報警等再傳遞給數(shù)字多媒體節(jié)點，節(jié)點通過異常請求、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)確認(rèn)、信息定位等傳遞到數(shù)字多媒體融合中心，最終通過移動終端進(jìn)行報警或觸發(fā)命令。

3 展望

該文綜述了數(shù)字媒體無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在大面積無人看守的農(nóng)作物種植區(qū)域，并有效將多媒體節(jié)點與無線傳感網(wǎng)絡(luò)和多媒體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實現(xiàn)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害時可及時預(yù)警和控制，實時將視頻、音頻、振動、紅外傳輸?shù)椒?wù)器和移動終端，方便第一時間通知相關(guān)人員，將災(zāi)害帶來的損失降低到最小，為農(nóng)作物種植區(qū)域的智能監(jiān)控向精準(zhǔn)化、實時化方向發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。