一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统的制作方法

本申请涉及电力铁塔监测技术领域，尤其涉及一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统。

背景技术

随着人类社会的发展，生态环境正以令人惊讶的速度变化，生态的变化反过来又决定着人类的发展和命运，随着人类生态意识的不断增强，人们迫切需要获得第一手的生态监测数据及资料，从而分析当前的生态状态、预测生态发展态势，进而做出相应的生态规划。因此开发现代化、智能化的生态监测装置就尤为紧迫和必要。而电力铁塔遍布全国(尤其是一些无人区及自然保护区都有电力铁塔)，这些铁塔即为该生态监测系统提供了良好的安装基础，又提高了社会资源的利用率，因此这二者的结合将是资源综合利用的典范。

技术实现要素：

本申请提供了一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统，以解决现有技术中存在的问题。

为此，本发明提供了下述技术方案：一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统，其特征在于：包括：通讯及控制模块(ccu)、高空360度全景摄像系统、对地环形摄像系统、太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪、土壤成分测试传感器；

所述通讯及控制模块(ccu)安装于电力铁塔距地5～8米高处，其内部集成安装计算机及数据采集组件、5g通讯组件、卫星通讯组件、无线通讯组件；

所述高空360度全景摄像系统为球形，上下半球对称设计，每1/4半球设有一个高清摄像头及一个红外夜视摄像头；所述高空360度全景摄像系统安装于铁塔顶端；所述高空360度全景摄像系统的所有摄像头在通讯及控制模块(ccu)的控制下进行自动变焦及60度范围内的转角；

所述对地环形摄像系统安装于铁塔下端距地1.5～2米高处，所述对地环形摄像系统为环形结构，每45度设有一个高清摄像头及一个红外夜视摄像头，所有的摄像头可在通讯及控制模块(ccu)的控制下进行自动变焦及30度范围内的转角；其监测数据通过无线或有线信号发送给通讯及控制模块(ccu)；

所述高空360度全景摄像系统和对地环形摄像系统分别由通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储、分析、研究应用；

所述高空360度全景摄像系统和对地环形摄像系统分别与通讯及控制模块(ccu)通过无线或有线信号连接，实现数据和控制指令的传输；

所述土壤成分测试传感器埋于地下0.5米深处，它和通讯及控制模块(ccu)通过无线或有线信号连接，实现数据的传输；

所述太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪均集成安装于通讯及控制模块(ccu)上；其中太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、雨量传感器安装于通讯及控制模块(ccu)朝南向外伸臂上，它们的测试数据直接传输到通讯及控制模块(ccu)，再由通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储、分析、研究应用。

进一步地，所述高空360度全景摄像系统和对地环形摄像系统均具有红外夜视摄像功能。

进一步地，所述高空360度全景摄像系统外部加装球形高透光纳米防污保护罩。

进一步地，所述通讯及控制模块(ccu)内还包括生物识别软件，所述生物识别软件能自动处理各摄像头采集到的图像，对物种及数量进行识别，当发现珍稀物种时，通讯及控制模块(ccu)能自动控制各摄像头对标的物进行无缝隙的追踪拍摄，并通过所有监测站的协作联动记录这些动物的活动范围或迁徙路径，作为生物、生态相关领域研究的基础数据。

进一步地，所述系统通过so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器实时监测大气参数及大气中so2、氮氧化物、co2浓度和温湿度数据，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，为环保部门、气候气象部门相关研究和规划提供基础数据，通过数据累计绘制出co2浓度对大气温度的影响曲线；当大气污染物浓度接近重度污染值或沙尘浓度达到预警值时，通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或卫星信号向风向下游地带发出空气污染预警或沙尘暴预警。

进一步地，该系统通过太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器对太阳辐射及臭氧层状态进行监测，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，结合大气监测数据来分析研究大气污染对太阳辐射强度、臭氧层的影响。

进一步地，该系统通过所述高空360度全景摄像系统监测植被面积变化及植物的生长情况，对地环形摄像系统主要检测森林中低矮植物的生长状况，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，结合大气监测数据、太阳辐射及臭氧层状态监测数据、土壤成分监测数据，用于研究大气污染、太阳辐射、紫外线强度及土壤成分对植被、植物种群及生长的影响，进而为生态及环保规划提供基础数据。

进一步地，所述高空360度全景摄像系统监测到明火或烟雾时，通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或卫星信号向相关部门发出火灾预警；当雨量传感器监测到雨量及持续时间接近当地泥石流爆发临界值且土壤成分测试传感器监测到土壤含水量接近当地泥石流爆发临界值时，通讯及控制模块ccu通过5g信号或卫星信号向相关部门发出泥石流预警。

进一步地，所述系统采用高压线路取电ct加锂电池供电或用微波无线供电。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本发明的一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统通过通讯及控制模块(ccu)作为整个系统数据收发、设备控制的核心部件，通过集成计算机、5g通讯组件、卫星通讯组件、无线通讯组件来实现数据采集、存储、远程传输及对各摄像头的控制。各传感器及摄像头将采集到的数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心。主要用于生态环境监测，尤其适用于珍稀动物数量、种群、活动范围及生活习性的监测，珍稀植物的保护及监测，环境变化对植被的影响及植被退化程度的监测，气候气象监测。该智能生态监测系统的数据可以通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储，经处理筛选后的数据可供环保部门、气象部门、动植物保护部门进行相关研究应用，该监测系统利用现有的电力铁塔作为安装基础，能对周围环境实施24小时不间断监测，各监测站点能够依托大数据中心对监测标的实行联动监测，从而形成一张生态监测的网络。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统安装结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统的原理框图。

附图标记说明：

图1、图2中，1、通讯及控制模块(ccu)；2、高空360度全景摄像系统；3、对地环形摄像系统；4、太阳辐射强度传感器；5、紫外线强度传感器；6、雨量传感器；7、风速风向仪；8、so2浓度传感器；9、氮氧化物浓度传感器；10、co2浓度传感器；11、pm2.5/pm10空气质量传感器；12、大气压力传感器；13、温湿度传感器；14、土壤成分测试传感器。

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统。主要用于生态环境监测，尤其适用于珍稀动物数量、种群、活动范围及生活习性的监测，珍稀植物的保护及监测，环境变化对植被的影响及植被退化程度的监测，气候气象监测。该智能生态监测系统的数据可以通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储，经处理筛选后的数据可供环保部门、气象部门、动植物保护部门进行相关研究应用，该监测系统利用现有的电力铁塔作为安装基础，能对周围环境实施24小时不间断监测，各监测站点能够依托大数据中心对监测标的实行联动监测，从而形成一张生态监测的网络。

作为本实施例技术方案的一大改进，所述系统包括通讯及控制模块(ccu)，高空360度全景摄像系统(有红外夜视摄像功能)，对地环形摄像系统(有红外夜视摄像功能)、太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪、土壤成分测试传感器。主要用于生态环境监测，尤其适用于珍稀动物数量、种群、活动范围及生活习性的监测，珍稀植物的保护及监测，环境变化对植被的影响及植被退化程度的监测，气候气象监测。

除高空360度全景摄像系统(有红外夜视摄像功能)，对地环形摄像系统(有红外夜视摄像功能)、土壤成分测试传感器外，其余传感器(太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪)均集成安装于通讯及控制模块(ccu)上，其中太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、雨量传感器、风速风向仪安装于通讯及控制模块(ccu)朝南向外伸臂上。

作为本实施例技术方案的一大改进，该监测系统采用高压线路取电ct加锂电池供电，也可以用微波无线供电。

具体地说，通讯及控制模块(ccu)是整个系统数据收发、设备控制的核心部件，通过集成计算机及数据采集组件、5g通讯组件、卫星通讯组件、无线通讯组件来实现数据采集、存储、远程传输及对各摄像头的控制。

作为本实施例技术方案的一大改进，高空360度全景摄像系统(有红外夜视摄像功能)设计为球形，上下半球对称设计，每1/4半球设有一个高清摄像头及一个红外夜视摄像头，所有的摄像头可在通讯及控制模块(ccu)的控制下进行自动变焦及60度范围内的转角，在其外部加装球形高透光纳米防污保护罩。高空360度全景摄像系统安装于铁塔顶端，上半球的摄像头主要用于监测鸟类种群数量、及迁徙路径等，下半球的摄像头主要用于监测植被的生长、退化、火灾及森林中动物的栖息、活动情况，其监测数据通过无线或有线信号发送给通讯及控制模块(ccu)，再由通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储、分析、研究应用。

作为本实施例技术方案的一大改进，对地环形摄像系统(有红外夜视摄像功能)设计为环形结构，每45度设有一个高清摄像头及一个红外夜视摄像头，所有的摄像头可在通讯及控制模块(ccu)的控制下进行自动变焦及30度范围内的转角。其监测数据通过无线或有线信号发送给通讯及控制模块(ccu)，再由通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储、分析、研究应用。

作为本实施例技术方案的一大改进，太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪、土壤成分测试传感器的监测数据直接传输给通讯及控制模块(ccu)，再由通讯及控制模块(ccu)通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心进行存储、分析、研究应用。

具体地说，本实施例所述一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统，包括：通讯及控制模块(ccu)、高空360度全景摄像系统(有红外夜视摄像功能)、对地环形摄像系统(有红外夜视摄像功能)、太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器、so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风速风向仪、土壤成分测试传感器。主要用于生态环境监测，尤其适用于珍稀动物数量、种群、活动范围及生活习性的监测，珍稀植物的保护及监测，环境变化对植被的影响及植被退化程度的监测，气候气象监测。该智能生态监测系统的数据可以通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，经处理筛选后的数据可供环保部门、气象部门、动植物保护部门、灾害预防部门进行相关研究应用，也可出售给需要的机构；各监测站点能够依托大数据中心对监测标的实行联动监测，从而形成一张生态监测的网络。

实施例二

如图2所示，本实施例提供的一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统，其通讯及控制模块(ccu)是整个系统数据收发、设备控制的核心部件，通过集成计算机、5g通讯组件、卫星通讯组件、无线通讯组件来实现数据采集、存储、远程传输及对各摄像头的控制。各传感器及摄像头将采集到的数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心。其就地存储空间应能满足一个月的数据量，超过一个月的数据自动覆盖删除。

本实施例提供的这种系统还具备以下功能：

1、生物识别监测功能：通讯及控制模块(ccu)内建生物识别软件，能自动处理各摄像头采集到的图像，对物种及数量进行识别，当发现珍稀物种时，通讯及控制模块(ccu)能自动控制各摄像头对标的物进行无缝隙的追踪拍摄，并通过所有监测站的协作联动记录这些动物的活动范围或迁徙路径，作为生物、生态相关领域研究的基础数据。

2、大气监测及预警功能：通过so2浓度传感器、氮氧化物浓度传感器、co2浓度传感器、pm2.5/pm10空气质量传感器、大气压力传感器、温湿度传感器实时监测大气参数及大气中so2、氮氧化物、co2浓度，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，为环保部门、气候气象部门相关研究和规划提供基础数据，通过长期数据累计能绘制出co2浓度对大气温度的影响曲线；当大气污染物浓度接近重度污染值或沙尘浓度达到预警值时，通讯及控制模块(ccu)立即通过5g信号或卫星信号向风向下游地带发出空气污染预警或沙尘暴预警。

3、太阳辐射及臭氧层状态监测功能：通过太阳辐射强度传感器、紫外线强度传感器对太阳辐射及臭氧层状态进行监测，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，结合大气监测数据来研究大气污染对太阳辐射强度、臭氧层的影响，为环保部门、气候气象部门相关研究和规划提供基础数据。

4、土壤成分监测功能：通过土壤成分测试传感器实时监测土壤成分的变化，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，结合大气监测数据，为大气污染对土壤影响的研究提供基础数据。

5、植被状态监测功能：通过高空360度全景摄像系统监测植被面积变化及植物的生长情况，对地环形摄像系统主要检测森林中低矮植物的生长状况，也可着重对一些珍稀植物进行监测，防止盗砍盗伐，其监测数据传输给通讯及控制模块(ccu)并按时间序列进行采集、存储，同时通过5g信号或通讯卫星实时传输到大数据中心，结合大气监测数据、太阳辐射及臭氧层状态监测数据、土壤成分监测数据，可用于研究大气污染、太阳辐射、紫外线强度及土壤成分对植被、植物种群及生长的影响，进而为生态及环保规划提供基础数据。

6、火灾预警功能：当高空360度全景摄像系统监测到明火或烟雾时，通讯及控制模块(ccu)立即通过5g信号或卫星信号向相关部门发出火灾预警。

7、泥石流预警功能：当雨量传感器监测到雨量及持续时间接近当地泥石流爆发临界值且土壤成分测试传感器监测到土壤含水量接近当地泥石流爆发临界值时，通讯及控制模块(ccu)立即通过5g信号或卫星信号向相关部门发出泥石流预警。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。