要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅，小编为大家找来了《多传感器管理系统论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。关键词:Zigbee;RFID;无线传感器网络;管理系统随着医院信息化建设的不断深入,医院信息管理系统的建设将以临床患者为中心,建立直接服务于医护人员与患者的实时主动识别管理系统。无线传感器网络和自动识别技术在医院信息化中的建设将成为未来医院管理系统建设的发展目标。
多传感器管理系统论文 篇1：
电动汽车电池管理系统中传感器技术应用研究
摘要：电动汽车的出现为人们的出行提供了更多的选择，相比传统燃油汽车而言，电动汽车更加符合绿色环保理念，也是我国汽车行业未来发展的趋势。电动汽车的广泛推广可以大大减少汽车对于石油能源的依赖，更加环保和节能。然而，在实际的电动汽车发展过程中依然存在不少问题需要解决，因此，对于电动汽车发展的瓶颈问题进行探究具有十分重要的意义。
关键词：电动汽车;电池管理系统;传感器技术;应用;
引言
2020年全球电动汽车销量突破324万辆，在汽车总销量锐减五分之一的背景下，逆势上涨43%，未来或将全面取代燃油车，市场潜力巨大。车载蓄电池作为电动汽车的核心，直接关系到车辆寿命、行驶里程、车辆经济性、安全性，这一切又取决于电池管理系统的性能。而电池管理系统监控的准确性、执行动作可靠性则依赖各类传感器，故对于传感器技术的研究与分析尤为必要。
1电动汽车发展现状概述
电动汽车指的是以电源为动力进行正常行驶的车辆，同时电动汽车与传统汽车同样需要遵守交通法规，符合各项规定。然而，目前我国电动汽车的发展还存在一些问题，很多人在汽车的选择上依然以传统燃油汽车为主，电动汽车虽然有着良好的发展前景，但是想要超过传统汽车还有很长的一段路要走。国际上不少发达国家电动汽车行业的发展呈现良好态势，无论规模还是技术方面都远超我国，我国电动汽车的发展更多的依靠政府出台的各种激励政策，单纯依靠政策的支持对于电动汽车的发展来说十分有限，如何通过技术方面的提升来促进人们对于电动汽车的认可和选购才是更关键的问题。
2电动汽车电池管理系统
电池管理系统BMS是电动汽车动力电池的核心组成部分，它利用测得的电压、电流和温度等信息，分析动力电池的运行状态，实现电池保护。BMS的功能主要包括：①数据采集，对电池单体电压、温度、工作电流等信息进行采集;②能量管理，利用容量积分法、神经网络算法实现电池的SOC估计;③均衡管理，动力电池是由一定数量的单体电池组合而成，单体电池的性能不同，会导致动力电池在使用时出现一系列问题，因此，设置电压或SOC为均衡变量，根据不同的硬件电路设计，采用恰当的均衡策略，保证电池组正常运行时的性能均衡;④热管理，通过冷却系统降低动力电池内部温度，以延长寿命;⑤数据通信，实现BMS中的主控板与检测板、BMS与上位机、BMS与车载控制器等之间的数据通信;⑥故障检测诊断，检测和诊断BMS中的传感器、执行器及其他元器件，及时发现故障，提醒BMS采取相应的处理措施。
3电动汽车电池管理系统架构
3.1电动汽车BMS的硬件设计
3.1.1电源部分的设计
汽车BMS主控板需要12V的电源电压，主控板为单元板提供电源;收集电压组件的参数信息，并将霍尔电压传感器的供电电压提升至15V，DFA5-12D15的DC-DC电源把5V或12V的电源电压提升到15V;3.3V或5V满足单元板供电，WD25-12S05的DC-DC电源将12V供电电压降低至5V电压，再经由通过LM1117-3.3的DC-DC电源再低至3.3V。
3.1.2均衡控制的设计
在DC-DC电源充电平衡的根基上设计均衡组件。电池组供给平衡体系的供电电压，还能够将电池充电压降低到满足单体电池供电的要求。均衡组件能够处理并阻扰电磁干涉运作，通过阻扰原件光耦阻隔芯片矩阵，来操纵电能动向用来达到阻隔电磁干涉，平衡供给电能。电路中XRE10/24S05的DC-DC电源通过电池组取得电能，能够把电压从24V变换为5V，并把电池组接纳的18-36V电压降低至5V供给。供给单个磷酸铁锂电池的电压不凌驾3.6V之上，需要通过KIS-3R33电源组件来降低每块电池电压，将5V的电源输出电压变换成3.3V供给。最后经由过程MCU管控光耦芯片矩阵为低电量的单体电池供电，以达到平衡电量的目的。
3.2电动汽车BMS的软件设计
3.2.1温度采集程序设计
温度采纳装置选用DS18B20数字传感器，Alone接口就能够完成所有信息的交流。先还原温度传感器，经由过程CAN总线将默认状况信息传递到总线控制器模块，DS18B20传感器归位，同时进入预备姿态，然后对電池温度的丈量，并将其改变成现实的参数经由过程寄存器保存，即完成一次温度采集，再以轮询体例完成其他部件温度收集，最后把全部收集的参数整合并上传。
3.2.2充放电控制程序设计
充电机向MCU发送充电要求，MCU接受到充电要求后对电池状况进行检查，按照检查成果决意是否要给电池充电。若通过充电要求，BNS不会立刻充电，而是按照当前电池的状况判定是否需要充电。倘若需要进行充电，经线路闭合方可充电。然后实时反馈电池电压，当电压值接近3.5V而且维持1秒左右时，充电终了后开路MOSFET管。
4电池管理系统中传感器应用
4.1霍尔电流传感器
霍尔效应（HallEffect）传感器变化的磁场转为变化的电压，其属于间接测量。可分为开环式、闭环式两类，后者精度较高。霍尔电流传感器简化了电路，仅要连通直流电源正负极，将被测电流母线穿过传感器便完成主电路和控制电路的隔离检测。传感器输出信号为副边电流，和原边电流（输入信号）成正比，数值较小，需进行A/D转换。霍尔电流传感器集互感器、分流器优点于一身且结构更为简单，但易受干扰，已不适用于越来越精密复杂的电动车电源环境。
4.2穿隧磁阻效应电流传感器
穿隧磁阻效应（TMR）电流传感器是全新一代磁敏元件，较霍尔器件、各向异性磁电阻（AMR）、巨磁电阻（GMR）相比，其拥有能耗低、温漂低、灵敏度高等优点，能够明显改善电流检测的灵敏度与温度特性，故而在新一代电动汽车电池管理系统中，被用于全面取代霍尔传感器。TMR电流传感器在检测电流时不再需要进行温度补偿，将-40℃～85℃环境下的温度漂移总量由1%～2%降低到0.1%～0.2%。例如对于车载充电器的电流检测与控制上，其能够对铜排或导线电流的精准检测而使用芯片体积更小，精度、线性度、响应速度和温漂特性则更为优化，为电动车带来极佳的安全性与经济性。
4.3位置传感器
BMS中的位置传感器是一项《电池温控管理系统及电动汽车》实用新型专利当中提到的，目前在电动汽车中尚未广泛应用。位置传感器主要是用于检测BMS系统中水冷装置中冷却液面的位置情况。位置传感器被安装在冷却水浮漂上，用于对冷却液相对于膨胀水壶液面位置进行检测，得到膨胀水壶的出液口同所述液体的接触情况。通常至少需要3个浮漂，并在每个浮漂上安装位置传感器，以便于车辆在经过陡坡等路段或冷却系统中存有大量气泡时，BMS及时调节控制主水泵与副水泵进行切换运行。
结束语
随着国内外电动车产业的不断升级，越来越多的传感器技术将会应用到电动汽车、BMS当中，企业应当把握良机为市场生产出更优质、更廉价的电动汽车产品和BMS。当然在新的传感器技术支持下，BMS也会由现在的“硬件+算法”体系升级到“数据+主动式管理”体系。
参考文献
[1]朱永康，柏劲松.电动汽车电池管理系统中传感器技术应用研究[J].汽车电器，2021（08）：17-20.
[2]许兵兵，宁杰.电动汽车电池管理系统设计[J].内燃机与配件，2021（19）：214-215.
[3]赵书美，魏冬.电动汽车动力电池管理系统控制问题研究[J].时代汽车，2021（17）：137-138.
[4]阮超鹏，敖银辉.电动汽车电池管理系统研究现状与分析[J].汽车文摘，2021（06）：24-34.
作者：刘阳勇
多传感器管理系统论文 篇2：
无线传感器网络在医院住院管理系统中的应用
关键词:Zigbee;RFID; 无线传感器网络;管理系统
随着医院信息化建设的不断深入,医院信息 管理系统的建设将以临床患者为中心,建立直接服务于医护人员与患者的实时主动识别管理 系统。无线传感器网络和自动识别技术在医院信息化中的建设将成为未来医院管理系统建设 的发展目标。新的医院信息管理系统将实现对患者的实时、主动监控,并实时获取患者相关 信息,使医护人员即时掌握每个患者的相关数据,通过采集患者的相关生理信息,用做诊疗 的依据。利用基于Zigbee与RFID技术的无线传感器网络可以建设一个适合医院需求的主动管 理系统,在医院中实现对患者的自动管理与实时监测等功能,建设以患者为中心的新型医院 管理系统。
1 无线传感器网络硬件的构建
1.1 无线传感器网络简介
Zigbee技术是低速率短距无线通信技术标准,是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技 术标准[1,2]。RFID是非接触式自动识别技术的一种[2]。基于Zigbee和RF ID技术的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由微型传感器节点相互协作构 成的一个多跳自组织网络[3],其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域内被 监测对象的信息,如温度、湿度、压力、移动物体的速度等。WSN具有传感器节点数量大、 分布广、网络动态性强、感知数据流大、单个节点成本低等特点。WSN技术的出现使人们获 得了一种可以持续实时监测的新方法,可以广泛应用于环境检测、医疗健康等。
1.2 无线传感器网络的构建
无线网络系统由电子标签节点(传感器节点)、固定网络节点、协调器节点(路由节点)和网关 组成。固定网络节点采集到的电子标签数据传到协调器节点,然后由协调器节点将数据转发 到网关或经过其他协调器节点再次转发。应用服务器通过TCP/IP网络协议与网关通讯并取得 电子标签数据,并将数据处理后存入数据库服务器。无线网络采用自组织的簇树状的网络拓 扑结构,多个电子标签节点与固定网络节点构成数据采集网络。在住院部病房以及其他需要 定位和网络连接的相关位置安置多个低功耗无线网络全功能设备(FFD),用作无线传感器 网络的网络控制与路由节点,实现无线网络信号的接收和传输。其中,一部分无线网络全功 能设备只作为路由节点,起到无线网络的路由功能,另一部分无线网络全功能设备用作无线 网关节点,具有接收电子标签信号的作用,并将收集到的信号通过有线网络传到后台网络服 务器中,数据通过处理后,在系统服务器中实现数据的相关管理。
2 系统软件设计
本系统的软件部分主要包括系统管理软件与数据库,无线网络接收节点和电子标签的信息读 取与接收控制程序,数据通信程序等功能模块。其中系统管理软件是整个软件系统的基础与 核心。根据系统总体设计和功能分析,结合信息管理系统的实时性、可靠性、灵活性和稳定 性要求,管理系统软件的设计方案如下。
2.1 系统体系结构
本系统采用基于.NET开发环境下的多层B/S架构,微软.NET是在网络中连接各种信息资源、 系统与设备的软件体系架构。
微软的.NET体系结构的核心是.NET Framework。.NET Framework是一个计算机软件平台,它 通过提供一系列的标准框架使得基于互联网的高性能分布式应用程序开发大大简化[4 ]。.NET Framework是创建、部署和运行Web服务及其他应用程序的一个软件环境。它包 括3个主要部分:公共语言运行时、框架类和ASP.NET。.NET框架与编程语言无关,任何语言 都可以支持.NET框架。可以用各种语言来创建.NET程序,包括:C++,Microsoft Visual Bas ie.NET,JScript和Microsoft C#等。.NET还引入了公共语言规范(CLS),提供了语言集 成必需的一系列基本规则。CLS规定了成为.NET语言的最低要求。符合CLS的编译器都可以生 成彼此能互相操作的对象。整个框架类库(FCL)都可以被CLS的任何语言使用。.NET框架位 于操作系统的上层,由Windows窗体、Web应用、ASP.NETWEB服务、数据类、基类通用语言运 行时等构成。
2.2 系统运行与开发环境
本系统在Microsoft windows 2003 server操作系统平台上运行,WEB服务器为II S 6.0,数据库服务器使用Microsoft SQL Server 2000数据库,使用Microsoft Visual Stu dio 2008 作为系统开发开台,在开发管理系统时可以减少代码的输入,提高开发效率。
2.3 系统功能设计
管理系统软件主要实现以下功能。
2.3.1 系统登录模块 用户通过系统登录模块进行用户身份认证,系统根据用户 的身份和权限,分配对应的使用和操作权限。若用户登录成功,则进入不同用户权限的系统 操作界面,若果登录失败则提示用户重新输入用户名或口令。
2.3.2 基本信息管理模块 通过原医院管理系统(HIS)的基本数据库信息,并根 据各科室住院病房的分配情况,管理住院患者住院房号等基本情况,主要包括住院患者的住 院信息管理、诊疗医嘱管理和外出诊疗疗信息管理等程序功能模块。
2.3.3 网络标签管理模块 无线网络标签管理模块主要包括无线网络系统设备的 管 理和住院患者电子标签数据管理,完成对住院患者信息进行处理,并按照一定的规则进行编 码分配电子标签。主要包括住院患者的个人电子标签的发放,信息更改和收回等管理等程序 功能模块。
2.3.4 实时监控管理模块 主要是对住院患者在住院部进行活动情况的记录,实 现对住院患者活动情况,外出诊疗和限制住院患者未经医护人员允许外出或离开医院的监控 。住院患者位置信息通过服务器发送到监控主机后,由软件进行实时分析处理并在计算机屏 幕上实时显示当前住院部患者分布等情况。当携带电子标签的患者进入无线网络的检测范围 并被记录到时,后台管理软件即在软件中显示出来,并显示出此患者的电子标签的ID号。
2.3.5 诊疗数据管理模块 实现对住院患者日常诊断、治疗、处出治疗和用药等 情况的监控与管理;可随时查看住院患者的历史和当日的诊疗数据。主要包括日常诊断数据 、医嘱用药管理、患者费用管理和治疗情况管理等程序功能模块。
2.3.6 数据查询管理模块 数据查询模块主要完成通过各种条件对原始数据进行 检索并汇总的功能,具体功能包括:①查询住院患者的动态分布情况和数量。②查询任一住 院 患者当前位置和指定时间所处的位置。③查询任一指定位置的住院患者情况,并进行实时跟 踪显示。④查询住院患者诊疗完成情况。⑤全科住院患者活动、用药和外出等数据查询。
2.3.7 统计报表管理模块 数据统计模块主要是对住院患者的相关情况进行统计 汇总,并按照需要的格式进行报表的输出,主要包括报表生成、报表打印、报表编辑和报表 输出管理等功能。
2.3.8 系统维护管理模块 系统维护模块主要是完成对整个管理系统进行初始化 操作和对各种与系统相关的重要数据进行维护的功能。主要包括系统数据管理、用户管理、 基础设置管理、日志管理和SQL操作管理的增加、删除、修改和权限等管理功能程序 模块。
笔者提出了无线传感器网络在医院住院管理系统中的应用,该系统不仅能够提高医院住院部 的管理效率,也能明显提高住院患者管理系统在日常诊疗过程中的有效性,为患者的医疗提 供准确、重要的医疗数据资料,提高对患者的治疗和管理效率,顺应了医院管理的需要和数 字化、信息化的建设要求。
参考文献:
[1] 王东.利用ZigBee技术构 建无线传感器网络[J].重庆大学学报:自然科学版,2006,(8):22-28.
[2] 朱成,陈明,刘成智.Zigbee与RFID技术在医院信息化建设中的应用[J].华夏医学,2008,21(3):550-551.
[3] 童利标,漆德宁.无线传感器网络与信息融合[M]. 合肥:安徽人民出版 社,2008:14-23.
[4] 王毅.NET Framework 3.5开发技术详解[M].北京:人民邮电出版社,200 9:2-6.
(收稿日期: 2009-11-03)
[责任编辑 高莉丽 邓德灵]
作者：朱 成 王 勇 蒋 泰
多传感器管理系统论文 篇3：
基于3G和ARM嵌入式系统的农作物图像信息定时采集系统
摘要：为获得农作物生长过程的图像信息、满足农作物生长过程监测和病虫草害监测的应用需求，同时减少图像数据远程传输流量费用，设计开发了一个基于ARM嵌入式平台、OV9650图像传感器及3G无线模块的农作物图像信息定时采集和管理系统。本研究在较成熟的硬件集成系统基础上，实现功能完善的农作物图像采集节点软件系统；同时设计实现了基于中间件和WEB技术的服务端应用管理系统。应用结果表明，系统运行稳定，能按设定的时间连续获取农作物生长图像信息，分辨率高达1 280×1 024，获得的图像质量可满足应用需求；按1帧d图像计算，1个月的流量仅78 MB。
关键词：农作物图像；ARM嵌入式系统；3G网络；图像传感器；图像信息定时采集系统
收稿日期：2017-02-08
基金项目：江苏省农业科技自主创新资金探索类项目编号：CX（13）5060]；江苏省农业科技自主创新资金编号：CX（15）1002]。
作者简介：梁万杰（1980—），男，河南商丘人，博士，副研究员，研究方向农业物联网关键技术及其应用。Tel：（025）84390193；E-mail：wanjieliang@163com。
通信作者：曹宏鑫，研究员。Tel：（025）84391210；E-mail：caohongxin@hotmailcom。
随着农业信息化技术的飞速发展，农作物图像及其处理和模式识别技术逐步在农作物病虫害诊断、农作物营养元素缺失识别诊断、农作物草害识别、监测农作物生长等农业领域得到了广泛应用研究，并取得了较好的应用成果1-4]。但农作物图像信息的传统获取方法大多是采取人工定点定时用相机拍照的方式，这种方法一般效率低、范围小、实时性差5]。随着现代农业信息技术的不断发展，越来越多的采集系统应用到农作物图像信息采集，该类系统按信息传输方式可分为有线和无线2种6]。有线采集系统多应用于农作物视频信息采集，一般情况下，由于视频监控图像拍摄的环境较为复杂以及图像在传输、解码、存储等过程中时常混入一定程度的随机噪声，导致所获取的图像清晰度不高、工程量大、布线困难且费时费力等问题7-9]。无线采集系统作为一种新的数据信息获取技术，具有方便灵活、自组网、体积小等特点10-12]，但存在流量费用高的问题13]。随着传感技术、无线网络技术的不断发展以及ARM运算能力的不断增强，基于无线网络和ARM的农作物图像采集系统研究不断增多。史国滨等基于嵌入式系统和GPRS网络设计和实现了一个农作物图像及温湿度无线远程监测系统14]。肖德琴等提出一种基于ARM、CMOS图像传感器和嵌入式Linux操作系统的高分辨农作物图像采集节点的设计方案，并取得了较好的应用效果15]。姚仲敏等采用支持ZigBee协议的JN5139模块和串口摄像头PTC08模块相结合，不外加协处理器的情况下实现了基于ZigBee的温室图像采集和无线传输系统16]。殷建军等基于嵌入式处理器芯片S3C6410、CMOS图像传感器OV5640、自行设计的机械式滤光片转换装置以及3G通信模块，实现了一个低成本、多光谱农作物图像远程采集系统，并取得了较稳定的验证结果17]。本研究针对农作物生长监测、病虫害草害监测等应用需求，及降低数据流量费用的目标，提出一个基于ARM嵌入式平台、OV9650图像传感器及3G无线模块的农作物图像信息定时采集和管理系统，并对图像采集节点系统集成、采集节点软件系统、图像采集管理系统进行了详细的设计。在硬件集成系统的基础上，综合应用V4L2（Linux视频设备驱动框架）、套接字编程技术、多线程编程、C语言等技术、数据库技术、Hadoop开发技术、J2EE等技术，开发了一套农作物图像信息采集管理系统并取得了较好的应用效果。
1系统整体架构
系统主要由CMOS图像传感器、ARM嵌入式平台、网络设备、数据中心、管理系统和客户端等组成，其结构如图1所示。CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，是实现图像采集的重要部件，其通过CMOS接口与嵌入式平台相连，并受嵌入式平台控制获取农作物图像。嵌入式平台的作用是定时采集农作物图像，然后对图像进行融合、质量判别和压缩，并在收到农作物图像信息采集管理系统的图像数据获取指令后，把处理好的图像数据通过3G网络传送到数据中心。农作物图像信息采集管理系统负责图像采集节点管理、图像数据获取指令发布并接收数据、进行图像处理，并对用户提供图像检索、农作物长势分析、病虫害分析等服务。用户可通过客户端（台式机、手机、PDA等）访问农作物图像信息采集管理系统，完成对图像采集节点的管理、图像检索、农作物长势分析、病虫害分析、草害分析等应用。
2硬件系统及接口
本研究选用飞凌OK6410开发板作为图像采集平台，该平台的内核是三星集团的S3C6410，处理器主频533 MHz，拥有256 MB内存和1GB NAND FLASH，同时具备丰富的外设资源，能满足图像采集和压缩的要求。CMOS图像传感器芯片采用豪威科技（上海）有限公司的OV9650，其最大分辨率为130万像素（1 280×1 024）。3G通信模块选择中兴FIT-3G-AD3812，该模块接口支持所有mini PCI Express（全高型）接口；支持WCDMA、GSMGPRSEDGE網络，下载速度最高可达72 Mbits，上传速度可达2 Mbits，支持上网，收发短信功能，支持AT命令。
由图2可知，整个图像采集节点主要由系统控制模块和供电模块组成。其中，控制模块以S3C6410核心板、NAND FLAH、SDRAM以及外围电路构成，同时以COMS接口和USB接口分别与图像采集模块和3G通信模块连接。控制模块初始化并启动图像采集模块进行图像采集，然后通过mmap对象映射的方式把图像读取到内存。控制模块对图像进行融合、图像质量判定、图像压缩后，通过3G通信模块把数据发送到服务器端并在SD卡对图像进行备份。控制模块还可以接收服务端的指令，实现对图像传感器参数的设定、重启关闭图像传感器等功能。
3软件系统设计
软件系统的设计要充分考虑硬件系统的特点和拓扑结构，不仅要满足系统的功能要求，还要满足用户对系统操作的方便性和友好性。本研究提出的软件系统主要分为图像采集节点软件系统和基于WEB的图像信息采集管理服务系统2个部分。
31图像采集节点软件系统
图像采集节点软件系统架构如图3所示。图像采集节点加电启动后，自动启动图像采集服务。服务启动后首先创建1个图像采集线程，同时创建套接字服务等待接收服务端指令。图像采集线程首先打开图像传感器，并对传感器进行初始化启动读写采集模式，通过mmap对象映射的方式把图像读取到内存，获得1帧农作物图像，间隔一段时间再获取1帧图像，直至获取多帧不同时间段的农作物图像后，对多帧图像进行数据融合；然后对融合后的图像进行质量判定，如果图像质量不达标则重新获取图像并进行融合处理，直到达到设定的图像标准；质量达标后对图像进行压缩处理，收到图像获取指令后，把图像传输到图像采集服务端。套接字服务接收图像采集服务端套件字连接，并为每次连接建立独立的处理线程；处理线程根据服务端指令分别完成图像采集、图像传感器重启、图像传感器参数设置、关闭图像传感器等操作，并把数据或操作结果返回服务端。
32图像采集服务端软件系统
服务端系统有实现与图像采集节点直接通信的中间件和基于BS架构的WEB管理系统两部分组成。其中，中间件的主要功能包括建立与图像采集节点间的通信、定时从采集节点获取图像、转发WEB管理系统的节点管理操作指令。农作物图像定时采集系统管理系统架构如图4所示。系统架构采用MVC架构，做到表示层和业务逻辑层分离，使美工摆脱复杂的业务逻辑关系，而只注重界面设计的美工和易操作性；同时业务逻辑编程人员只须注重业务逻辑关系的实现，从而开发出功能完善、执行效率高、运行稳定的软件系统。系统架构分为数据层、业务逻辑层和应用层3层。其中，数据层主要由关系数据库和Hadoop云存储系统组成。关系数据库主要用来存储用户信息、菜单信息、系统参数、日志及其他结构性数据；云存储系统主要用来存储图片、图片处理中间结构等非结构或半结构信息。业务逻辑层主要实现图像检索、模式识别、图像信息挖掘、图像信息分析等算法以及传感器节点管理、参数设置、图像定时采集等功能。应用层是直接面向用户的接口，主要实现的功能包括用户管理、通用工具、菜单管理、系统参数管理、修改密码、图像信息查询、作物长势分析、病虫害分析、草害分析等功能。系统界面同时实现了计算机版和手机PDA终端版。
4系统实现与应用
系统软件的实现包括图像采集节点、数据采集中间件和管理系统3个部分。其中，图像采集节点软件系统主要基于OV9650驱动、V4L2（Linux视频设备驱动框架）、套接字编程技术、多线程编程、C语言等技术实现，数据采集中间件采用C语言、数据库技术、Hadoop开发技术、套接字编程技术、多线程编程技术等技术实现，管理系统实现方面采用Tomcat服务器作为WEB服务器，关系数据库采用Mysql数据库，Hadoop与存储操作方面采用基于Java的开发技术，同时采用J2EE系统解决方案来实现系统开发。Tomcat和Mysql均为开源的WEB系统解决方案，其功能完善、技术成熟、用户界面友好。J2EE架构是应用较广泛的WEB系统解决方案，采用EJB组件实现业务逻辑层开发，可以提高代码的重复利用率，从而提高系统的开发效率，同时采用Struts架构实现表示层与业务逻辑层的分离，使表示层只须注意界面美工和操作功能的实现；表示层主要用JSP、Javascript等技术实现。图5为图像信息检索的用户界面。
本研究在江苏省农业科学院溧水植物科学基地进行部署应用，经过一段时间的运行和调试，系统运行稳定，并按设定的时间定时采集农作物图像信息。以最高分辨率（1 280×1 024）采集农作物图像，以无压缩、24位图像深度的bmp图像CM（25]格式，图像的大小是375 MB帧，压缩后大小可减小到26 MB帧。按1 d获取1帧图像计算，1个月的数据流量是 78 MB。在对图像质量要求不高的应用流域，可以采用GIF、PNG、JPG等图像格式，将更大幅度地降低数据流量。从图5可以清晰地看到玉米植株的莖、叶、雄穗等，此外还可以看到雄穗的很多细节。应用结果表明，采集的图像可以满足作物长势分析、病虫害草害分析等应用的需求，同时可以较大幅度地降低数据流量，减少系统运行成本。
5结论
本研究为实现农作物图像信息的定时采集、图像信息管理及应用的需求提出了一套系统软硬件设计和实现方案，采用飞凌OK6410开发板结合OV9650图像传感器实现图像采集节点的设计方案，其软硬件技术较成熟、系统较稳定，且可实现较复杂的应用系统。在图像采集节点软件功能设计方面，实现了图像的融合、质量判定、图像压缩及定时采集等功能。因农作物生长速度缓慢，周期性采集农作物生长图片信息，即能满足作物生长监测、病虫害监测等应用的需要，同时又能减少数据的流量，节约系统运行费用。在服务端软件方面分别提出了数据采集中间件以及管理系统设计和实现方案，中间件的设计可以有效分离硬件和软件系统，实现自动控制功能，同时提高软件系统的兼容性、可移植性和可扩展性。经过实际应用及用户操作体验调查发现，系统用户界面友好，应用方便快捷，系统运行稳定，同时能实现农作物图像信息定时采集，满足作物长势分析、病虫害分析、草害分析等应用需求。但本系统的主要目标是实现农作物图像的定时采集，在图像应用方面的研究较少，下一步须要进一步扩展系统的应用功能，并对农作物图像信息挖掘、模式识别算法进行深入的研究，进一步提高农作物长势监测、病虫害识别、草害识别的精确度、自动化及智能化水平。
参考文献：
1]ZK（#]管泽鑫，姚青，杨保军，等 数字图像处理技术在农作物病虫草识别中的应用J] 中国农业科学，2009，42（7）：2349-2358HJ162mm]
2]杨倩，高晓阳，武季玲，等 基于颜色和纹理特征的大麦主要病害识别研究J] 中国农业大学学报，2013，18（5）：129-135
3]田有文，陈旭，郑鹏辉 基于嵌入式的农作物叶部病害分级系统J] 沈阳农业大学学报，2014，45（6）：756-760
4]吴露露，马旭，齐龙，等 改进Hough变换的农作物病斑目标检测方法J] 农业工程学报，2014，30（10）：152-159
5]匡迎春，肖名涛 农田信息自动采集仪J] 农机化研究，2010，32（8）：107-109
6]王凤花，张淑娟 精细农业田间信息采集关键技术的研究进展J] 农业机械学报，2008，39（5）：112-121，111
7]刁智华，陈立平，吴刚，等 设施环境无线监控系统的设计与实现J] 农业工程学报，2008，24（7）：146-150
8]王伟，韩宝如 农作物病害图像清晰化处理算法的应用J] 江苏农业科学，2014，42（8）：405-407
9]胡肄农，窦少春，王立方，等 蛋鸡规模化养殖场的自动监控系统J] 江苏农业学报，2002，18（3）：176-180HJ165mm]
10]ZK（#]郭文川，程寒杰，李瑞明，等 基于无线传感器网络的温室环境信息监测系统J] 农业机械学报，2010（7）：181-185
11]赵璐莹，任振辉，王娟，等 基于太阳能供电的田间信息采集系统设计J] 中国农机化学报，2015，36（4）：217-220，231
12]焦俊，操俊，潘中，等 基于物联网的农田环境在线监测系统J] 农业工程，2014，4（6）：18-23
13]熊美东，李就好，田凯，等 基于太阳能供电的田间图像采集系统设计J] 江蘇农业科学，2016，44（7）：389-393
14]史国滨，王熙 农作物图像及温湿度无线远程监测系统设计J] 农机化研究，2011，33（4）：167-170
15]肖德琴，黄顺彬，殷建军，等 基于嵌入式应用的高分辨率农业图像采集节点设计J] 农业机械学报，2014，45（2）：276-281
16]姚仲敏，丁海，孟洪颜，等 基于ZigBee的温室图像传输技术研究J] 中国农机化学报，2016，37（7）：183-186，212
17]殷建军，张铁民，可欣荣，等 面向田园监测的低成本多光谱图像远程采集节点设计J] 农业工程学报，2016，32（13）：118-124
作者：梁万杰 曹宏鑫