[發(fā)明專利]一種森林生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)測系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010425751.3
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111578994A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳普俠;翟曉江;彌云;趙國平;董強;張麥芳;魏曉蓮
• 申請（專利權(quán)）人: 吳普俠
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H02J7/35;H04N7/18;H04W4/02;H04W4/38;H04W4/70
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 尹曉雪

本發(fā)明公開了一種森林生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)測系統(tǒng)和方法，包括監(jiān)測模塊、飛行模塊和遠程監(jiān)測中心，其中，所述監(jiān)測模塊包括若干傳感器節(jié)點和若干匯聚節(jié)點，所述傳感器節(jié)點鋪設(shè)在被監(jiān)測森林的各個位置，用于獲取被監(jiān)測森林各個位置的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述匯聚節(jié)點用于收集所述環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述飛行模塊；所述飛行模塊包括至少一個無人機，用于將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至所述遠程監(jiān)測中心。本發(fā)明的實時監(jiān)測系統(tǒng)和方法基于無人機，能夠?qū)⒈槐O(jiān)測森林各個位置處采集的數(shù)據(jù)傳輸至遠程監(jiān)測中心，從而實現(xiàn)對森林生態(tài)環(huán)境的遠程監(jiān)測和管理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種森林生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

“環(huán)境監(jiān)測”這一概念最初是隨著核工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的，由于放射性物質(zhì)對人及周圍環(huán)境的威脅，迫使人們對核設(shè)施進行監(jiān)測，測量其強度，并可隨時警報。如今工業(yè)和科學(xué)在我國飛速的發(fā)展著，環(huán)境的監(jiān)測工作也逐漸的從工業(yè)污染方面的監(jiān)測發(fā)展到了整體環(huán)境方面的監(jiān)測。也就是說現(xiàn)在我國的環(huán)境監(jiān)測不光是對工業(yè)方面的污染進行監(jiān)測，同時還對生物和生態(tài)變化所產(chǎn)生的污染進行監(jiān)測。

在森林環(huán)境監(jiān)測中，普遍采用的方式是派出林業(yè)人員到林區(qū)巡邏、望塔人工觀測及“3S”技術(shù)(地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)和全球定位系統(tǒng)(GPS))。人工巡檢和望塔方式雖然簡單易行，但需要投入很多財力、物力、勞力，存在林業(yè)人員主觀大意、無法實時監(jiān)測、覆蓋范圍有限等諸多不利因素。“3S”技術(shù)在一定程度上實現(xiàn)森林實時監(jiān)測和森林資源信息的快速采集與處理，為森林防火提供了早期預(yù)警信息和強有力的決策支持。然而，這類監(jiān)測方法仍然存在不少問題，如數(shù)據(jù)來源和精度一直是GPS技術(shù)解決資源環(huán)境問題的一個瓶頸，衛(wèi)星遙感圖像實時性不高，對同一地區(qū)不能全天候全時段監(jiān)測，受天空云層厚度或衛(wèi)星偏軌現(xiàn)象等因素的影響導(dǎo)致火點定位精度較低，以及存在漏判與誤判的現(xiàn)象。這些問題降低了“3S”技術(shù)的森林環(huán)境監(jiān)測效果，可以看出“3S”技術(shù)適合森林的宏觀監(jiān)測，而對于森林的微觀監(jiān)測和森林災(zāi)害現(xiàn)場信息的收集用處不大。這主要因為通過衛(wèi)星或攝像頭等裝置所獲取的圖像反映的是火光、煙霧等情況，而不能取得現(xiàn)場的溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等實地情況。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種森林生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)測系統(tǒng)和方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明的一個方面提供了一種森林生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊、飛行模塊和遠程監(jiān)測中心，其中，

所述監(jiān)測模塊包括若干傳感器節(jié)點和若干匯聚節(jié)點，所述傳感器節(jié)點鋪設(shè)在被監(jiān)測森林的各個位置，用于獲取被監(jiān)測森林各個位置的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述匯聚節(jié)點用于收集所述環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至所述飛行模塊；

所述飛行模塊包括至少一個無人機，用于將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至所述遠程監(jiān)測中心。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述傳感器節(jié)點包括主控芯片和連接至所述主控芯片的GPS單元、風(fēng)速傳感器、灰塵傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，其中，

所述GPS單元用于獲取所述傳感器節(jié)點的位置信息；

所述風(fēng)速傳感器、所述灰塵傳感器、所述氣壓傳感器、所述溫度傳感器和所述濕度傳感器分別用于采集當(dāng)前位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)、灰塵數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)；

所述主控芯片用于將所述位置信息、所述風(fēng)速數(shù)據(jù)、所述灰塵數(shù)據(jù)、所述氣壓數(shù)據(jù)、所述溫度數(shù)據(jù)和所述濕度數(shù)據(jù)一并發(fā)送至所述匯聚節(jié)點。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述無人機上包括通信單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)處理單元和圖像視頻采集單元，其中，

所述通信單元用于接收來自所述監(jiān)測模塊的所述位置信息和所述環(huán)境數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)存儲單元用于對所述位置信息和所述環(huán)境數(shù)據(jù)進行存儲；

所述數(shù)據(jù)處理單元用于判斷所述環(huán)境數(shù)據(jù)中是否存在異常數(shù)據(jù)；