基于RS485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的制作方法

本实用新型属于设施农业技术领域，特别是涉及基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统。

背景技术：

烟草行业关于密集烤房有两份指导性文件：国烟办综〔2009〕418号《密集烤房技术规范(试行)修订版》和中烟办〔2018〕30号《中国烟草总公司关于印发密集烤房生物质颗粒成型燃料燃烧机技术规范》。这两份文件都要求烤房控制仪预留两个rs485接口，可支持modbus(rtu)协议。一个用于集中控制，一个用于和变频器通讯。

烟叶烘烤过程的图像远程监测的相关研究一直都在进行，得不到推广的主要原因是：1、在烤房高温高湿环境中，摄像头镜头会产生雾气，影响烟叶图像的清晰度；2、设备成本和流量费用过高。

如授权公告号为cn209965216u所公开的一种烘烤过程烟叶状态实时监控设备，其解决了摄像头在烤房内移动拍摄的问题，可以用一个摄像头监测一片区域，如授权公告号为cn110753177a所公开的一种烤房烘烤烟叶图像采集系统及其操作方法，其解决了装烟室内的湿度较高而导致摄像头粘附有雾化湿气，进而不能清晰采集烘烤烟叶图像的问题，但是上述发明并未解决结构复杂、成本较高的问题，且国烟办综〔2009〕418号《密集烤房技术规范(试行)修订版》和中烟办〔2018〕30号《中国烟草总公司关于印发密集烤房生物质颗粒成型燃料燃烧机技术规范》没有利用rs485接口连接摄像头采集烘烤过程图像的相关内容，为此我们提出基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测装置及系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，解决现有的烟叶烘烤监测装置及系统结构复杂、成本较高的问题，且国烟办综〔2009〕418号《密集烤房技术规范(试行)修订版》和中烟办〔2018〕30号《中国烟草总公司关于印发密集烤房生物质颗粒成型燃料燃烧机技术规范》没有利用rs485接口连接摄像头采集烘烤过程图像的相关内容的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，包括监测单元、摄像单元、控制单元、测温单元和4g模块；

所述监测单元与摄像单元电性连接，所述摄像单元将拍摄的图片信息传递至监测单元，所述监测单元与测温单元电性连接，所述测温单元将收集到的温度及湿度信息传递给监测单元，所述监测单元与4g模块电性连接，所述监测单元将接收到的信息通过4g模块无线网络传输至外部的信息中心。

所述的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的装置，所述监测单元包含单片机设备，所述单片机设备一表面开设有rs485接口组、插口和干湿球温度计接口，所述rs485接口组包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口；所述4g模块包含4g装置，所述4g装置连接有串口，所述串口与插口连接；所述摄像单元包含摄像装置，所述摄像装置包括防水外壳、摄像头和固定底座，所述摄像头设置在防水外壳一表面，所述防水外壳与固定底座转动配合，所述摄像头一端连接有rs485接头，所述rs485接头与rs485接口组的第一接口、第二接口、第三接口或第四接口连接，所述测温单元包含干湿球温度计，所述干湿球温度计一端电性连接有干湿球温度计接头，所述干湿球温度计接头与干湿球温度计接口连接；所述控制单元包含烤房控制器，所述烤房控制器电性连接有rs485接头，所述烤房控制器的rs485接头与rs485接口组的第五接口连接；上述结构中，摄像装置、烤房控制器均通过rs485接口组与单片机设备连接，rs485接口组能够长距离传输图片数据，防止数据失真；另外干湿球温度计可以收集烤房内的温度和湿度信息，并将信息传输至单片机设备，使人们及时掌握烤房内的温度和湿度。

优选地，所述rs485接口组的数量为5个，所述干湿球温度计接口的数量为一个，所述rs485接口组为四孔配线连接头，所述干湿球温度计接口为六孔配线连接头；这能够使信息传输更加稳定。

优选地，所述rs485接头设置有四个接头，所述干湿球温度计接头设置有六个接头；这能够使rs485接头和干湿球温度计接头分别与rs485接口组以及干湿球温度计接口103相配合。

优选地，所述摄像头两侧还设置有led灯管，所述led灯管与摄像头的距离为10cm，所述led灯管的长度为50cm；led灯管可以提高亮度，使摄像头的采光更好，提高图片的清晰度。

优选地，所述rs485接口组中的第一接口、第二接口、第三接口和第四接口对应摄像装置，第五接口对应干湿球温度计；上述结构中，单片机设备1可以连接多个摄像装置，便于采集多个角度的图片信息。

优选地，所述串口采用26针连接器，使网络信号更加稳定。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型通过使用摄像装置，使摄像头在拍摄图片的过程中，发热少，镜头内外温度一致，因此在烤房的高温高湿环境中镜头不会凝结水雾，而且该摄像装置拍摄的图片占用内存小，便于传输，降低了图片传输成本；

2.本实用新型通过使用干湿球温度计，使干湿球温度计能够及时收集烤房内的温度及湿度信息，帮助工作人员掌握靠房内的温度和湿度信息；

3.本实用新型通过使用rs485接口组和干湿球温度计接口，使其可以远程连接摄像头和干湿球温度计，实现远程监测的效果。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的连接关系图；

图2为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的三维结构图；

图3为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的单片机结构图；

图4为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的rs485接口组的接口结构图；

图5为rs485接口组的接口的正视图；

图6为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的干湿球温度计接口的结构图；

图7为本干湿球温度计接口的正视图；

图8为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的控制装置结构图；

图9为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的干湿球温度计结构图；

图10为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的摄像头结构图；

图11为本实用新型的基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统的4g模块结构图；

图12为摄像头和led灯管分布图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-单片机设备，101-rs485接口组，102-插口，103-干湿球温度计接口，2-rs485接头，3-干湿球温度计接头，4-摄像装置，401-防水外壳，402-摄像头，403-固定底座，5-烤房控制器，6-干湿球温度计，7-led灯管，8-4g装置，801-串口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“四周”方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

请参阅图1-12所示，本实用新型为基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，包括监测单元、摄像单元、控制单元、测温单元和4g模块；

监测单元与摄像单元电性连接，摄像单元将拍摄的图片信息传递至监测单元，监测单元与测温单元电性连接，测温单元将收集到的温度及湿度信息传递给监测单元，监测单元与4g模块电性连接，监测单元将接收到的信息通过4g模块无线网络传输至外部的信息中心。

基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，监测单元包含单片机设备1，单片机设备1一表面开设有rs485接口组101、插口102和干湿球温度计接口103，rs485接口组101包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口；4g模块包含4g装置8，4g装置8连接有串口801，串口801与插口102连接；摄像单元包含摄像装置4，摄像装置4包括防水外壳401、摄像头402和固定底座403，摄像头402设置在防水外壳401一表面，防水外壳401与固定底座403转动配合，摄像头402一端连接有rs485接头2，rs485接头2与rs485接口组101的第一接口、第二接口、第三接口或第四接口连接，测温单元包含干湿球温度计6，干湿球温度计6一端电性连接有干湿球温度计接头3，干湿球温度计接头3与干湿球温度计接口103连接；控制单元包含烤房控制器5，烤房控制器5电性连接有rs485接头2，烤房控制器5的rs485接头2与rs485接口组101的第五接口连接；上述结构中，摄像装置4、烤房控制器5均通过rs485接口组101与单片机设备1连接，rs485接口组101能够长距离传输图片数据，防止数据失真；另外干湿球温度计6可以收集烤房内的温度和湿度信息，并将信息传输至单片机设备1，使人们及时掌握烤房内的温度和湿度。

其中，rs485接口组101的数量为5个，干湿球温度计接口103的数量为一个，rs485接口组101为四孔配线连接头，干湿球温度计接口103为六孔配线连接头；这能够使信息传输更加稳定。

其中，rs485接头2设置有四个接头，干湿球温度计接头3设置有六个接头；这能够使rs485接头2和干湿球温度计接头3分别与rs485接口组101以及干湿球温度计接口103相配合。

其中，摄像头402两侧还设置有led灯管7，led灯管7与摄像头402的距离为10cm，led灯管7的长度为50cm；led灯管7可以提高亮度，使摄像头402的采光更好，提高图片的清晰度。

其中，rs485接口组101中的第一接口、第二接口、第三接口和第四接口对应摄像装置4，第五接口对应干湿球温度计6；上述结构中，单片机设备1可以连接多个摄像装置4，便于采集多个角度的图片信息。

其中，串口801采用26针连接器，使网络信号更加稳定。

请参阅图1-12所示，本实用新型为基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，使用的单片机设备1中的单片机型号为stm32f103ze，4g通讯模块的型号为sim7600ce，摄像头402为30万像素，配套220v转12v电源适配器，其使用方法为：

步骤一：摄像头402拍摄烟叶的图片，并将数据传输至单片机设备1；

步骤二：干湿球温度计6收集烤房内的温度和湿度信息，并将数据传输至单片机设备1；

步骤三：单片机设备将收集到的信息整理后通过4g装置8传输至信息中心；

实施例二：

请参阅图1-12所示，本实用新型为基于rs485摄像头接口的烟叶烘烤用远程监测系统，需要说明的是：

1、摄像头402可采用的工业级高清广角摄像头，该摄像头具有体积小，发热少，镜头内外温度一致的优点。

2、在实际使用中rs485接口组101最大通信距离约为1219米，而烤房尺寸为3*3*8米，也就是说放置一根10米长的数据线完全可以满足烤房内图形采集要求和rs485总线技术标准。

3、摄像头402采用150度广角镜头，640*480分辨率。通过试验得出，在距离烟叶10厘米的距离上，采集一张照片约为40k，已经能够很清晰地反映出烟叶表面的颜色变化。传输一张40k左右的照片通过10米长的数据线回监测模块用时大约3～5秒，通过4g模块发送回信息中心用时大约2秒。也就是说，在8秒之内可以实现图像远程传输，不影响浏览速度。按照40k一张图片计算流量：每年三个月烘烤，每座烤房放置4个摄像头，半小时自动采集一次烟叶图像，全年的流量不会超过2g，流量费用不会超过20元。

4、每个摄像头402采用两侧的led灯管7发出的灯光色温为6500k白光，长度为0.9米，灯管常亮不需要控制，摄像头和烟叶之间距离10厘米。每隔半小时自动采集一次烟叶图像，也可以在任意时刻实时拍照上传图像。拍照所得图片通过数据网络上传到目标服务器存储，图片存储目标服务器地址和拍照分辨率可以远程修改。

通过以上分析可知，rs485总线的特点是传输距离长，传输速率较慢，我们通过选用工业级高清广角摄像头，将一张照片的大小限制在40k左右，这样就可以通过rs485总线传输约10米长的距离，覆盖了整个烤房。同时由于照片格式较小(40k)、采样频率较低(半小时一次)，可以将全年(实际烘烤三个月)的流量限制在2g以下，将流量费用降至最低(约为20元)。

需要进一步说明的是：rs485接头2采用四孔连接头，如图5所示，a-d依次定义为：电源(12v)、a、b、地，电路板上插座型号：molex0039291047双排弯座4pin94v0，配线连接头型号：molex0039012045双排插头4pin94v0；干湿球温度计接头3，如图7所示，采用六孔连接头，型号为molex0039012065双排插头6pin94v0；电路板上插座型号为molex0039291067双排弯座6pin94v0，管脚e～j依次定义为：上棚干球、上棚湿球、下棚干球、下棚湿球、电源、地。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。