本实用新型涉及监控技术领域，尤其涉及一种基于3D激光雷达的牧场监控系统。
背景技术：
目前，畜牧业产值已占中国农业总产值的34%，当前很多牧场、养殖场已经采用了现代化的管理方法，并且利用了互联网来管理牲畜，目前常采用的方法有通过对牲畜设置RFID标签记录牲畜唯一身份的方法来对牲畜进行溯源，但是该方法仍然需要人工对牲畜的健康状况进行检测、记录，然后通过手持扫描设备采集牲畜RFID号，再在管理端手动输入牲畜健康状况，工作效率较低；而常用的监控方法还是采用摄像头及GPS来监控、定位，普通摄像头在环境状况不佳，能见度低的情况下无法发挥作用，而GPS定位则存在GPS掉落、损坏后不能第一时间找到其对应的目标。
在现代探测科学领域里，雷达成像是一项重要的研究内容，它拓宽了传统雷达的概念，使人们能够通过雷达屏幕看到更加详细的目标信息，具有全天候、远距离工作等工作特点，被广泛应用于军事和民用领域中，包括战场侦察、制导、目标识别、资源普查、地形测绘等，3D激光雷达是一个涉及到多方向多领域的综合型成像雷达，利用激光的方向性、相干性、单色性和红外的全天候等特性，3D激光雷达成像系统在地质探测、导弹跟踪、航空航天等民用或军事领域广泛应用。搭建3D激光雷达成像系统，对研究激光测距原理、三维成像的构造方法以及提高激光雷达性能具有重要作用，目市面上单点的激光测距仪已经比较常见，但是它只能测量目标上特定点的距离，相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高很多，降低激光雷达的成本，使其更接近民用是有待解决的重要问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于3D激光雷达的牧场监控系统。
具体的，包括：主机、移动终端、监控单元、激光雷达单元及电源单元，所述监控单元及移动终端分别与所述主机通信连接，所述电源单元用于为系统供电；所述监控单元包括粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头、加湿装置、第一通信模块及监控控制模块，所述粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头、加湿装置及第一通信模块分别与所述监控控制模块连接，所述监控控制模块通过所述第一通信模块与所述主机通信连接；所述激光雷达单元包括发射模块、接收模块、第二通信模块、图像处理模块、电动云台及中央处理模块，所述发射模块、接收模块、第二通信模块、图像处理模块及电动云台分别与所述中央处理模块连接，所述中央处理模块通过所述第二通信模块与所述主机通信连接。
进一步的，所述发射模块及所述接收模块设置在所述电动云台上。
进一步的，所述中央处理模块为AVR单片机，所述发射模块为一字线激光器，所述接收模块为USB摄像头。
进一步的，所述一字线激光器还包括红外截止滤光片。
进一步的，所述激光雷达单元设置在牧场外围。
进一步的，所述监控控制模块为ARM。
进一步的，所述粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头及加湿装置设置在牧场内，所述监控控制模块根据接收到的粉尘浓度、温度、湿度数据控制所述加湿装置的开关及控制所述摄像头的开关。
进一步的，所述激光雷达单元还包括RFID读写器，所述RFID读写器与所述中央处理模块连接。
进一步的，所述系统还包括RFID标签，所述RFID标签设置在牲畜体表，所述RFID读写器用于读取所述RFID标签的信息并将其发送至所述中央处理模块，所述RFID标签的信息包括牲畜的编号及生理特征信息，所述中央处理模块用于接收到所述RFID标签的信息后启动所述发射模块、接收模块及电动云台。
进一步的，所述电源单元包括电源控制模块、距离传感器、GPS模块、电机驱动模块、太阳能板及蓄电池，所述GPS模块、距离传感器、电机驱动模块分别与所述电源控制模块连接，所述太阳能板及蓄电池通过所述电源控制模块连接；所述电源控制模块为MCU，所述GPS模块用于获取当前经纬度值，通过读取所述MCU内部的时钟模块，计算出当前时间值，并通过经纬度和时间值计算出太阳的方位角；所述距离传感器为多个，均垂直设置在所述太阳能板背部，用于获取当前太阳能板与地面的距离，然后计算当前太阳能板的方位角；所述MCU用于根据太阳和太阳能板方位角信息控制所述电机驱动模块调整所述太阳能板的角度以及蓄电池的充放电。
本实用新型的有益效果在于：采用3D激光成像能在任何天气环境下对目标进行监控，能及时反馈目标信息，便于管理人员的管理、控制，同时降低了激光雷达的成本。
附图说明
图1是本实用新型的一种基于3D激光雷达的牧场监控系统的系统示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本系统包括：主机、移动终端、监控单元、激光雷达单元及电源单元，监控单元及移动终端分别与主机通信连接，电源单元用于为系统供电；监控单元包括粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头、加湿装置、第一通信模块及监控控制模块，粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头、加湿装置及第一通信模块分别与监控控制模块连接，监控控制模块通过第一通信模块与主机通信连接；激光雷达单元包括发射模块、接收模块、第二通信模块、图像处理模块、电动云台及中央处理模块，发射模块、接收模块、第二通信模块、图像处理模块及电动云台分别与中央处理模块连接，中央处理模块通过第二通信模块与主机通信连接，第一通信模块及第二通信模块为WIFI模块。
进一步的，发射模块及接收模块设置在电动云台上。
进一步的，中央处理模块为AVR单片机，发射模块为一字线激光器，接收模块为USB摄像头。
进一步的，一字线激光器还包括红外截止滤光片，可以一定程度的避免光线干扰。
进一步的，激光雷达单元设置在牧场外围，用于监控是否有目标离开了牧场范围，以便管理人员管理。
进一步的，监控控制模块为ARM。
进一步的，粉尘浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头及加湿装置设置在牧场内，监控控制模块根据接收到的粉尘浓度、温度、湿度数据控制加湿装置的开关及控制摄像头的开关，监控控制模块还将采集到的数据发送给主机。
进一步的，激光雷达单元还包括RFID读写器，RFID读写器与中央处理模块连接。
进一步的，系统还包括RFID标签，RFID标签设置在牲畜体表，RFID读写器用于读取RFID标签的信息并将其发送至中央处理模块，RFID标签的信息包括牲畜的编号及生理特征信息，中央处理模块用于接收到RFID标签的信息后启动发射模块、接收模块及电动云台，当RFID标签进入RFID读写器读取范围后，启动激光雷达进行扫描，一字线激光雷达发射一系列扫描光束，由USB摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号，摄像头成像部分中获得被扫描目标的二维分布信息，结合激光器与三角测距算法捕获被测目标的距离信息，通过三维成像算法再现物体空间的三维信息，图像处理模块根据得到的三维信息进行三维成像，中央处理模块根据三维图像的特征判断是否为监控目标，并将获取到的RFID标签信息与三维图像发送至主机，工作人员可以通过移动终端或主机获取监控信息。
进一步的，电源单元包括电源控制模块、距离传感器、GPS模块、电机驱动模块、太阳能板及蓄电池，GPS模块、距离传感器、电机驱动模块分别与电源控制模块连接，太阳能板及蓄电池通过电源控制模块连接；电源控制模块为MCU，GPS模块用于获取当前经纬度值，通过读取MCU内部的时钟模块，计算出当前时间值，并通过经纬度和时间值计算出太阳的方位角；距离传感器为多个，均垂直设置在太阳能板背部，用于获取当前太阳能板与地面的距离，然后计算当前太阳能板的方位角；MCU用于根据太阳和太阳能板方位角信息控制电机驱动模块调整太阳能板的角度以及蓄电池的充放电。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。