專利名稱：多傳感紅外圖像蜂箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多傳感紅外圖像蜂箱，屬于電子技術和農業應用領域。
背景技術：
蜜蜂養殖是指人工方式養殖蜜蜂，以生產各種產品，產品主要包括蜂蜜、花粉、蜂膠、蜂蠟等。隨著現在人們生活水平和對生活質量的要求日益提高。人們對富含大量營養的蜂產品越來越青睞，巨大的消費需求促使蜜蜂養殖業得到飛速的發展。而在養蜂養殖業上，一直存在著怎么才能方便地隨時查看蜜蜂蜂箱內蜜蜂的生活情況而又對蜜蜂正常的生活又不構成影響的問題，如果要查看蜜蜂，現在的方法都是人工打開蜂箱蓋，用手提起蜂框，用肉眼直接觀察。這在正常情況下是沒什么問題，可如果是在寒冷的天氣或者蜂箱處于運輸過程，那么這樣的做法對蜜蜂來講可能會帶來不良甚至是致命的影響。同時蜜蜂對蜂箱里生活的溫度和濕度也有很大的要求，正常時蜂王分泌信息素控制工蜂們正常工作，但當溫度超過35°C時，蜜蜂便很少出巢采蜜，而是聚集在巢內用翅膀扇風降溫。這時蜂群的聚集，不僅使箱內的溫度不斷升高，還會引起巢內二氧化碳增多，二氧化碳阻礙了 “蜂王信息素”的傳遞，工蜂們沒有了蜂王的指令，會錯誤地認為蜂王不用再飼喂；蜂王得不到工蜂的飼喂，也會錯誤地認為不用再產卵了。在錯誤信息地影響下，蜂王和工蜂都會積極準備分家，這樣就會形成分蜂熱。所以蜂箱內溫度監測非常重要。現在隨著大規模集成電路技術的不斷進步，通過背光照明技術、高感光技術等的發展，已改善了 CMOS圖像傳感器的圖像質量。CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低、速度快的特點，并且每一個感光元件都可完成最終的數字輸出，所得數字信號可直接送交微控制器處理。同時溫濕度傳感器也有了很大的發展，已能完成準確的測定和數字信號的輸出。本實用新型的目 的在于實現一種能實時的監測蜜蜂蜂箱內狀況的技術，通過高清微型CMOS圖像傳感模塊、溫度濕度傳感模塊的圖像和溫濕度信號的輸出及微控制器(MCU)的處理，可得到蜂箱內蜜蜂活動情況的圖像或圖片和蜂箱內溫度濕度變化，向用戶及時有效地反映蜂箱內情況。同時本實用新型還設置有圖像和信息的SD卡存儲功能，方便了數據的交換和使用。
實用新型內容針對現有蜜蜂養殖業在監測蜜蜂在蜂箱內活動情況的不足。本實用新型結合微控制器(MCU)和高清微型圖像傳感模塊、溫度濕度傳感模塊，提出了一種專門用于監察蜂箱內蜜蜂活動和環境變化情況的監測系統。使用該系統時，無需打開蜂箱蓋，便可通過安裝在箱體內圖像傳感框條上的圖像傳感模塊獲得蜜蜂活動情況的圖像，同時系統也可將蜂箱內的蜂群活動情況拍攝成圖片。通過這些圖像，可以做到在任何情況下都能查看蜜蜂在蜂箱內活動情況。而溫度濕度傳感模塊的使用，更能進一步使用戶能及時掌握蜂箱內溫度濕度的變化情況。不僅如此，由于使用了低照度的圖像傳感模塊，在陰天也能獲得清楚的圖像。系統還設置有紅外LED，方便在夜晚時，用于進行蜜蜂圖像的獲取。本多傳感紅外圖像蜂箱由傳統蜂箱和微型圖像傳感模塊、溫度濕度傳感模塊、主控電路盒和電源及信號線組成；主控電路盒內設置有圖像微控制器、溫度濕度傳感微控制器、信號處理和控制電路、SD卡存儲接口、數碼溫度顯示和蜂鳴器。本多傳感紅外圖像蜂箱主控電路盒內的圖像微控制器采用臺灣聯詠的NT96632，NT96632的主要特點是內部具有圖像處理模塊，支持1080P、720P高清H.264視頻編碼；具有30Fps清晰流暢的視頻圖像和出色的壓縮比；可支持雙路攝像頭同時攝像及雙路同時編碼；可搭配100萬、500萬等多種像素的COMS圖像傳感器；內部集成HDMI輸出接口，輕松實現HDMI輸出；同時具有先進的圖像處理技術和電子防抖技術，支持ISO靈敏度自動適應；支持白平衡自動適應；支持大容量高速SD卡，支持USB2.0讀寫。本多傳感紅外圖像蜂箱主控電路盒內的溫度濕度傳感微控制器采用的是美國Cygnal公司的C8051F120芯片，它具有64個數字I/O引腳、片內電源監視、看門狗定時器和時鐘振蕩器，C8051F120內核采用流水線結構，速度可達100MIPS，比普通的51系列快40倍；指令與標準51系列兼容，掌握開發過程非常容易；片上集成128kB Flash，12通道12位IOOksps可編程增益ADC，2路12位DAC，支持全速、在系統調試，由于C8051F120的高集成度，大大簡化了硬件電路，提高了系統的可靠性。本實用新型的微型圖像傳感模塊采用美國OmniVision公司的0V2720，它是微型的高清低照度CMOS圖像傳感器。0V2720主要針對攝像頭、筆記本電腦和上網本等攝像應用而設計。0V2720是以該公司1.4微米“OmniBSI”背面照度技術為基礎，可提供HD高質量的圖像，同時0V2720尺寸僅有1/6英寸，厚度僅為3.5_，符合微型的尺寸要求。而通過使用OmniBSI背照式CMOS技術，0V2720的低光照敏感度為業界領先的680mV/luX-sec，可有效提升在照明狀況不佳條件下的拍攝效果。本實用新型的溫度濕度傳感模塊采用Sensirion公司的SHT75芯片，它是一款高度集成的溫、濕度傳感器芯片，提供全量程標定的數字輸出，不需外圍元件直接輸出經過標定了的溫度、濕度數字信號。它采用專利的CMOSensTM技術，確保產品具有極高的可靠性與穩定性。其芯片內部結構包括I個能帶隙材料型溫度傳感器和I個電容聚合物型相對濕度傳感器，二者的傳感信號經過放大器放大后，由一個分辨率為14位的A/D轉換器轉換為數字信號。SHT75電源電壓適用范圍寬:2.4 5.5V。測量精度高:濕度的精度為±3.5%，溫度的精度為±0.3°C (在20°C時)。本實用新型的微型圖像傳感模塊安裝在圖像傳感框條上，圖像傳感框條不固定，可自由安置于不同的巢框之間，方便觀察不同位置蜂群的活動情況。同時在微型圖像傳感模塊旁設置有兩只紅外LED，方便在光線較暗時使用。
圖1是多傳感紅外圖像蜂箱，其中的I是傳統蜂箱的箱體，2是紗窗、3是溫度濕度傳感模塊，4是微型圖像傳感模塊，5是紅外LED，6是圖像傳感框條，7是巢框，8是主控電路盒，9是SD卡存儲接口，10是電源及信號線，11是蜂鳴器，12是數碼溫度顯示。圖2是圖像傳感信號電路系統框圖。圖3是溫濕度 傳感信號電路系統框圖。
具體實施方式
結合附圖，下面具體說明多傳感紅外圖像蜂箱的工作和電路情況。蜂箱內圖像的獲取過程中，在夜晚或陰暗的天氣時，可通過開啟兩只紅外LED，能較清楚的觀察和取得蜜蜂活動的圖像，在使用中，CMOS圖像傳感器采集的圖像，先傳遞給微控制器進行處理，處理后的圖像信息可直接觀看或存儲于SD卡內。本多傳感紅外圖像蜂箱的溫度濕度傳感模塊SHT75，可根據需要設置兩個或四個，分別安置在蜂箱的兩側側板上或是四邊側板上各安置一個。SHT75與微控制器C8051F120的連接是通過C8051F120的2個I/O 口分別與傳感器SHT75的SCK引腳和DATA引腳相連，并實現通信及數據的傳輸。0V2720同時支持并行或移動行業處理器接口(MIPI)接口，支持自動曝光，自動白平衡、自動濾光、自動灰階校準，可輸出8bit或IObit原生RGB數據，除可拍攝1080p30FPS全高清視頻外，還可向下兼容VGA120FPS或QVGA240FPS等不同格式的視頻拍攝。主控電路盒的數碼溫度顯示使用的顯示模塊采用的是MAX7219芯片。MAX7219芯片是美國MAXM公司出品的新型緊湊型、可編程共陰極LED數碼管的驅動芯片，它集BCD譯碼器、多路掃描器、段驅動和位驅動電路于一體，內含8X8位雙口靜態SRAM，可保存8位LED數據。MAX7219芯片的外圍接口電路簡單，使用方便，僅需3根I/O 口線便可驅動多塊LED進行顯示。本實用新型著眼于技術和經濟發展的需要，可對蜜蜂進行全面的監測，方便并實時地監測蜜蜂的活動狀況，為用戶提供一個理想的監測平臺，經試驗表明該系統具有較強的可行性和穩 定性。
權利要求1.一種多傳感紅外圖像蜂箱，其特征是:由傳統蜂箱和微型圖像傳感模塊(4)、溫度濕度傳感模塊(3 )、主控電路盒(8 )和電源及信號線(10 )組成；主控電路盒內(8 )設置有圖像微控制器、溫度濕度傳感微控制器、信號處理和控制電路、SD卡存儲接口(9)、數碼溫度顯示(12)和蜂鳴器(11)。
2.根據權利要求1所述的多傳感紅外圖像蜂箱，其特征是:其主控電路盒內的圖像微控制器采用臺灣聯詠的NT96632芯片。
3.根據權利要求1所述的多傳感紅外圖像蜂箱，其特征是:其溫度濕度傳感模塊(3)采用Sensirion公司的SHT75芯片、主控電路盒內的溫度濕度傳感微控制器采用的是美國Cygnal 公司的 C8051F120 芯片。
4.根據權利要求1所述的多傳感紅外圖像蜂箱，其特征是:其微型圖像傳感模塊(4)采用美國OmniVision公司的0V2720。
5.根據權利要求1所述的多傳感紅外圖像蜂箱，其特征是:其微型圖像傳感模塊(4)安裝在圖像傳感框條(6)上， 圖像傳感框條不固定，可自由安置于不同的巢框之間。
專利摘要本實用新型涉及一種多傳感紅外圖像蜂箱，多傳感紅外圖像蜂箱由傳統蜂箱和微型圖像傳感模塊、溫度濕度傳感模塊、主控電路盒和電源及信號線組成；主控電路盒內設置有圖像微控制器、溫度濕度傳感微控制器、信號處理和控制電路、SD卡存儲接口、數碼溫度顯示和蜂鳴器。針對目前蜜蜂養殖業上存在的監測蜂箱內蜜蜂的困難，本實用新型可對蜂箱內蜜蜂進行全面的監測，方便并實時地監測蜜蜂的活動狀況和蜂箱內的溫度濕度，為用戶提供一個理想的監測平臺，具有很好的可行性和較大的經濟價值。
文檔編號A01K47/00GK203072648SQ20132012470
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月17日 優先權日2013年3月17日
發明者汪建 申請人:四川農業大學, 汪建