一种追踪式天文观鸟系统的制作方法

本发明涉及生态学观测技术领域，具体涉及一种追踪式天文观鸟系统。

背景技术：

目前随着人们生活水平的提高，越来越注重精神文化方面的享受，但是大多数的人都居住在钢筋混凝土林立的城市中，尤其是现在的儿童，从未接触过大自然，也很难接受到大自然的声音与画面，特别是大自然中的精灵—鸟类。而从古代开始，许多人就有养鸟当宠物的爱好，但是大多都是在笼子中养鸟，无法对鸟类的生活习性、日常行为动作等进行观察，丧失很多乐趣。

为了更加贴近大自然，现在观鸟已经成为现代人外出旅行的一项选择，观鸟是在自然环境中利用望远镜等观测记录设备在不影响野生鸟类正常生活的前提下观察鸟类的一种具有科学性质的户外活动。目前，观鸟的方法基本上是借助望远镜和相机进行观察。望远镜观鸟常因距离远无法准确判断鸟类种类而使鸟类观察结果出现错误。单反相机在观鸟活动中使用也十分普遍，但是价格昂贵，且没有一定拍摄基础的人拍出的照片也常常无法满足观鸟的需求。上述的几种选择也都需要人们外出到野外游玩才能实现，而面对较高的生活压力，一年一次旅游很多人都难以保证，因此很少有人能够实现近距离观察鸟类，且上述的观察只能短暂对鸟类进行欣赏，而无法对某只或者某群鸟进行长时间的观察来满足自己的好奇心。

现在也有一些人与自然的科教片，但是科教片通常是将几个月甚至几年的内容浓缩在几个小时内，在观看时时间跳跃过大，细节展示不完全，无法全方位的了解到鸟的生活，对于好奇心的满足仍存在较大的不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种追踪式天文观鸟系统，通过移动式的摄像头和固定式的摄像头对外出觅食对的鸟类或巢穴中的小鸟进行观察，让学生近距离贴近大自然，近距离观察鸟类的栖息情况。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种追踪式天文观鸟系统，包括自然保护区内设置的移动式观察机构、固定式观察机构以及连接所述移动式观察机构、固定式观察机构的若干个通信基站，所述通信基站与监控中心连接，所述监控中心与移动终端连接，所述移动式观察机构包括自然保护区内设置的观察轨道，所述观察轨道上设置若干个移动小车，所述移动小车上设置旋转摄像模块、第一控制模块和第一通信模块，所述固定式观察机构包括对应鸟巢设置的固定摄像模块、第二控制模块、第二通信模块以及自发电模块；所述旋转摄像模块包括所述基座上设置的第一两轴云台，所述第一两轴云台上设置第一VR摄像机，所述第一控制模块包括单片机，所述第一通信模块包括5.8G无线发射接收模块，所述第一电动云台上设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆上设有铰接的望远镜，所述电动伸缩杆上设有铰接的倾斜电动伸缩杆，所述倾斜电动伸缩杆与望远镜一端铰接，所述移动小车设置螺杆驱动机构。

进一步的，所述从动轮上设置橡胶耐磨层，所述观察轨道下表面设置若干个振动吸收机构，所述基座上对应所述驱动电机设置隔音机构。

进一步的，所述振动吸收机构包括所述观察轨道下表面对应设置的两根立柱，所述立柱之间设置减震弹簧，所述减震弹簧中间设置配重块。

进一步的，所述隔音机构包括对所述驱动电机设置的箱体，所述箱体内表面设置海绵板，所述箱体和海绵板上对应设置散热孔，所述散热孔的竖截面为圆形，所述散热孔的水平截面为V型。

进一步的，所述旋转摄像模块包括所述基座上设置的第一两轴云台，所述第一两轴云台上设置第一VR摄像机，所述第一控制模块包括单片机，所述第一通信模块包括5.8G无线发射接收模块。

进一步的，所述固定摄像模块包括通过杆塔设置的第二两轴云台，所述第二两轴云台上对应鸟巢设置第二VR摄像机，所述第二控制模块包括单片机，所述第二通信模块采用5.8G无线发射接收模块，所述自发电模块包括太阳能发电模块和振动发电模块。

进一步的，所述太阳能发电模块包括通过横臂设置在所述杆塔上部的太阳能电池板，所述横臂上在所述太阳能电池板下方设置太阳能集热板，所述太阳能集热板上设置半导体制冷片。

进一步的，所述振动发电模块包括所述横臂，所述横臂采用压电悬臂梁，所述杆塔的顶端设置避雷器。

进一步的，所述通信基站包括依次连接的5.8G无线发射接收模块、计算机和第一交换机，所述监控中心包括第二交换机和工控机，所述移动终端包括智能手机。

所述箱体上设有转轴密封传动机构，所述转轴密封传动机构包括套装在驱动电机转轴上的传动轴，所述箱体下设有工传动轴穿过的通孔，所述通孔纵切面为等腰梯形结构，所述通孔纵切面为上大下小的等腰梯形结构，所述传动轴上套装有密封轴承，所述密封轴承上套装有与通孔相匹配的锥形密封套，所述锥形密封套上设有向内的裙边，所述裙边内设有空腔，所述传动轴上设有压套，所述压套内设有挤压弹簧，所述挤压弹簧下设有垫体，垫体要在锥形密封套和裙边上，驱动电机转轴横切面为矩形结构，所述传动轴上设有与驱动电机转轴相匹配的矩形凹槽，驱动电机转动带动传动轴转动，转动轴带动钢丝转动，驱动电机在转动锥形套始终压在轴承与箱体的缝隙之间，密封效果好，裙边始终压在轴承上，轴承固套在传动轴上，采用本发明的轴承密封传动机构，噪音降低9分贝，经检测箱体外噪音为8分贝。

一种追踪式天文观鸟系统的运行方法，包括如下步骤：

S1、将自然保护区绘制成电子地图，将固定式观察机构的地点录入地图，将移动式观察机构的观察轨道路线录入地图；

S2、通过Haris角点检测方法对地图中的节点进行识别，节点包括固定式观察机构的地点以及观察轨道的折点，观察轨道路线为弧形时通过直线与折点来代替；

S3、对通过直线和折点替代并录入地图的观察轨道长度进行平均分段，每段观察轨道上存在一辆移动小车，移动小车的活动范围仅限于该段观察轨道；

S4、对移动小车的状态进行显示，分为忙碌、空闲以及检修，忙碌为该小车已经受到其他操控人员的控制，空闲为可以接收控制指令进行运动并对周边的鸟类进行观察，检修为小车处于充电检修状态；

S5、对固定式观察机构状态进行显示，分为忙碌、空闲以及检修，忙碌为该机构已经受到其他操控人员的控制，空闲为可以接收控制指令并对鸟巢中的鸟类进行观察，检修为该机构处于充电检修状态；

S6、通过移动终端对移动小车或固定式观察机构进行操控，当其状态为忙碌时可以选择跟随，即跟随目前的操控人员的视角进行观察，当其状态为空闲时可以进行操作，将移动小车移动并转动视角进行观察或改变固定式观察机构的视角，当其状态为检修时，无法对移动小车或固定式观察机构进行操控。

本发明提供了一种追踪式天文观鸟系统，该平台可以让学生近距离贴近大自然，近距离观察鸟类的栖息情况，满足人们的好奇心，也使得在工作繁忙之余可以放松。移动式观察机构通过架设观察轨道并设置移动小车，旋转摄像模块在移动小车上行走，可以对大范围内的鸟类生活习惯进行观察，而固定式观察机构对准一些珍奇鸟类的鸟巢设置，可以对鸟类的栖息、繁衍等进行近距离的观察，既能满足科研使用，也能使得人们足不出户便可在家中实现一场贴近大自然的旅行。考虑到自然保护区的范围较大，移动式观察机构和固定式观察机构通过均布设置在保护区的若干个通信基站将音频信息汇总并发送至监控中心，监控中心将视频音频信息上传至互联网，人们可以通过移动终端进行观察。且学生近距离能够通过移动终端对移动式观察机构和固定式观察机构下发操控指令，进行移动或对摄像头的视角进行调整，观察的乐趣更加丰富。自发电模块可以利用周围的太阳能或者风能进行发电，来带动固定式观察机构的运行，避免自然景区内架线过多导致成本增加以及对自然造成破坏，存在起火隐患。

本发明还提供了一种追踪式天文观鸟系统的运行方法，先将自然保护区的纸质地图绘制成电子地图，并将固定式观察机构以及移动式观察机构录入地图，并将移动式观察机构的弧线用折点以及直线来代替，这样可以对移动式观察机构的长度进行有效测量，并能够平均将移动式观察机构分为若干段，在每段上设置一个移动小车，移动小车只在该段内进行移动，这样可以减少观察轨道的建设量，也能够避免小车间的相互干扰。在操作界面内对移动小车和固定式观察机构的状态进行分类，并针对不同的状态设置相应的可操作指令，从而满足人们自己控制小车或固定式观察机构进行欣赏鸟类，或者跟随别人的操作视角来进行观察，可以满足多人同时欣赏小鸟。

本发明通过移动式的摄像头和固定式的摄像头对外出觅食对的鸟类或巢穴中的小鸟进行观察，让学生近距离贴近大自然，近距离观察鸟类的栖息情况，满足人们的好奇心，也使得在工作繁忙之余可以放松，享受到足不出户便可以在大自然中旅游的感觉。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明追踪式天文观鸟系统的系统结构图；

图3是本发明隔音机构的纵剖结构示意图；

图4是本发明传动轴与箱体的连接结构示意图；

图5是本发明基板与观察滑轨的连接结构示意图；

图6是本发明固定式观察机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图6对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

本实施例提供了一种追踪式天文观鸟系统，包括自然保护区内设置的移动式观察机构12、固定式观察机构4以及连接所述移动式观察机构12、固定式观察机构4的若干个通信基站3，所述通信基站3与监控中心2连接，所述监控中心2与移动终端1连接，所述移动式观察机构12包括自然保护区内设置的观察轨道38，所述观察轨道38上设置若干个移动小车，所述移动小车上设置旋转摄像模块11、第一控制模块9和第一通信模块7，所述固定式观察机构4包括对应鸟巢设置的固定摄像模块10、第二控制模块8、第二通信模块6以及自发电模块5，所述移动小车设置螺杆驱动机构。

该平台可以让学生近距离贴近大自然，近距离观察鸟类的栖息情况，满足人们的好奇心，也使得在工作繁忙之余可以放松一下。移动式观察机构通过架设观察轨道并设置移动小车，旋转摄像模块在移动小车上行走，可以对大范围内的鸟类生活习惯进行观察，而固定式观察机构对准一些珍奇鸟类的鸟巢设置，可以对鸟类的栖息、繁衍等进行近距离的观察，既能满足科研使用，也能使得人们足不出户便可在家中实现一场贴近大自然的旅行。考虑到自然保护区的范围较大，移动式观察机构和固定式观察机构通过均布设置在保护区的若干个通信基站将音频信息汇总并发送至监控中心，监控中心将视频音频信息上传至互联网，人们可以通过移动终端进行观察。且学生近距离能够通过移动终端对移动式观察机构和固定式观察机构下方操控指令，进行移动或对摄像头的视角进行调整，观察的乐趣更加丰富。自发电模块可以利用周围的太阳能或者风能进行发电，来带动固定式观察机构的运行，避免自然景区内架线过多导致成本增加以及对自然造成破坏，存在起火隐患。

所述通信基站3包括依次连接的5.8G无线发射接收模块、计算机和第一交换机，所述监控中心2包括第二交换机和工控机，所述移动终端1包括智能手机。5.8G无线发射接收模块是通过5.8G网络实现的通信功能，其传输的距离较远，在野外最远能达到20公里，可以有效减少通信基站的数量，节约成本，5.8G无线发射接收模块接收到视频以及音频数据后通过计算机以及第一交换机将数据发送至监控中心，监控中心工控机负责对数据进行处理并通过第二交换机发送至网络，也能够接收网络上发来的操控指令，并将操控指令发送至通信基站最终发送到移动式观察机构和固定式观察机构，实现远程操控对自然保护区内的鸟类进行观察。移动终端采用智能手机，既能够在手机上进行观察，也可以通过蓝牙连接VR设备，观察更加逼真。

实施例二

其与实施例一的区别在于：

所述观察轨道38的截面为工型，所述观察轨道38的上表面设置导向槽21，所述移动小车包括基座13，所述移动小车设置螺杆驱动机构，所述螺杆驱动机构包括所述基座13两侧通过L形支杆19设置从动轮23，所述从动轮套装在L形支杆的下横杆上，所述基板上设有螺纹孔，所述基板上设有与螺纹孔40连通的槽孔39，所述螺纹孔内设有与之螺纹连接的螺杆，所述螺杆上设有至少一个环形凹槽60，所述螺杆的环形凹槽内套装轴承，所述轴承62与基板通过连接杆61连接。传动轴与螺杆线传动，传动轴转动带动钢丝转动，钢丝带动螺杆转动，进而带动基板移动；所述螺纹孔两端设有挡块，螺纹孔内设有润滑油，观察轨道上表面两侧均为倾斜结构63，防止雨水杂物进入螺纹槽。

所述L形支杆的竖杆64为伸缩杆，伸缩杆上套装弹簧，弹簧一端固定在基板上，另伸缩杆下端，弹簧起到拉动作用，使L形支杆下的从动轮紧紧的压在凹槽上，伸缩杆包括设置在基座下的外管和设置在外管内的内管，所述外管和外管横截面均为矩形结构，防止转动；线传动采用钢丝16连接，驱动电机转动带动钢丝转动，钢丝转动带动螺杆转动。可以对基座进行支撑且能够实现一定的导向作用，为移动小车提供动力实现稳定行走功能，驱动电机与螺杆的连接通过线传动带来实现，避免齿轮或皮带连接造成较大的声响。从动轮的旋转轴是平行与基座的，同时从动轮仅仅的压在观察轨道的滑槽的上三星滑槽内，同时基座13下设置4个支杆和四个从动轮，观察轨道一侧两个，小车移动稳定性好，在观察使用两年中，小车未发生过异常。

所述从动轮23上设置橡胶耐磨层，所述观察轨道38下表面设置若干个振动吸收机构，所述基座13上对应所述驱动电机15设置隔音机构14。因为是要对鸟类进行观察，因此要降低移动式观察机构发出的噪音，在从动轮上设置橡胶，既能增加移动小车与观察轨道的牢固性，也能够保证一定的静音性。观察轨道下方设置振动吸收机构，移动小车在移动时会引起轨道的振动，振动吸收机构可以对振动进行吸收，遏制轨道的振动发生声响。驱动电机上设置设置隔音机构，避免电机的声音传播较远，将小鸟吓走。

所述振动吸收机构包括所述观察轨道38下表面对应设置的两根立柱24，所述立柱24之间设置减震弹簧26，所述减震弹簧26中间设置配重块25。振动吸收机构通过立柱上设置减震弹簧，减震弹簧中间设置配重块来实现，将轨道的振动转移至配重块上，从而对轨道的振动进行吸收。

所述隔音机构14包括对所述驱动电机15设置的箱体27，所述箱体27内表面设置海绵板28，隔音机构通过设置一个包围驱动电机的箱体，箱体内部设置海绵板对声音进行吸收，但是为了保证驱动电机的散热，箱体和基板均采用导热材料制成，在保证电机正常工作温度的同时大大降低了电机向外界传播的噪音，保证了移动式观察机构的静音性，增加了抵近观察小鸟的几率；所述箱体上设有转轴密封传动机构，所述转轴密封传动机构包括套装在驱动电机转轴46上的传动轴54，所述箱体下设有工传动轴穿过的通孔，所述通孔纵切面为等腰梯形结构，所述通孔55纵切面为上大下小的等腰梯形结构，所述传动轴上套装有密封轴承，所述密封轴承上套装有与通孔相匹配的锥形密封套，所述锥形密封套上设有向内的裙边，所述裙边内设有空腔51，弹簧在向下挤压过程裙边能始终压在轴承上。所述传动轴上设有压套，所述压套内设有挤压弹簧47，所述挤压弹簧下设有垫体49，垫体要在锥形密封套48和裙边50上，驱动电机转轴横切面为矩形结构，所述传动轴上设有与驱动电机转轴相匹配的矩形凹槽52，驱动电机转动带动传动轴转动，转动轴带动钢丝转动，驱动电机在转动锥形套始终压在轴承与箱体的缝隙之间，密封效果好，裙边始终压在轴承上，轴承53固套在传动轴54上，采用本发明的轴承密封传动机构，噪音降低9分贝，经检测箱体外噪音为8分贝。

所述旋转摄像模块11包括所述基座13上设置的第一两轴云台18，所述第一两轴云台18上设置第一VR摄像机17，所述第一控制模块9包括单片机，所述第一通信模块7包括5.8G无线发射接收模块，旋转摄像模块通过两轴云台来实现，可以控制第一VR摄像机的拍摄角度，且通过VR摄像机可以在移动终端配置VR眼镜，使得该平台的使用人员有种身临其境的感觉，所述第一电动云台上设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆上设有铰接的望远镜，所述电动伸缩杆上设有铰接的倾斜电动伸缩杆，所述倾斜电动伸缩杆43与望远镜44一端铰接。在观察距离较远时，通过电动伸缩杆45先将望远镜升高，倾斜电动伸缩杆伸长使望远镜落在第一VR摄像机正上方，调节电动伸缩杆从而望远镜与VR摄像机的距离，使学生能够观察更远距离的生物。

实施例三

其与实施例二的区别在于：

所述固定摄像模块10包括通过杆塔33设置的第二两轴云台32，所述第二两轴云台32上对应鸟巢设置第二VR摄像机30，所述第二控制模块8包括单片机，所述第二通信模块6采用5.8G无线发射接收模块，所述自发电模块5包括太阳能发电模块和振动发电模块。固定摄像模块通过杆塔对应鸟巢设置，通过两轴云台实现摄像角度的调整，且通过VR摄像机可以在移动终端配置VR眼镜，使得该平台的使用人员有种身临其境的感觉。同时自发电模块采用太阳能发电模块和振动发电模块，可以对风能以及太阳能进行转换，转换的效率更高，满足用电的要求。

所述太阳能发电模块包括通过横臂36设置在所述杆塔33上部的太阳能电池板35，所述横臂36上在所述太阳能电池板35下方设置太阳能集热板34，所述太阳能集热板34上设置半导体制冷片37。太阳能发电模块通过横臂上的太阳能电池板进行发电，可以在晴天时对太阳能进行转换，太阳能电池板具有一个高效率电能转换的温度区间，通过设置太阳能集热板对太阳能电池板过高的温度进行吸收，避免太阳能电池板温度过高，导致发电效率降低。太阳能集热板吸收热量，温度升高，因此在太阳能集热板上设置温度发电机构即半导体制冷片，可以对过高的温度进行利用，利用热能发电，对太阳能的利用效率更高。当然，对于自发电模块需要设置充放电控制器、蓄电池以及对应太阳能发电模块，设置太阳能控制器可以对电压等级进行调整来供应不同设备的用电要求，并且太阳能控制器可以保证最高效率对太阳能实现转换。

所述振动发电模块包括所述横臂36，所述横臂36采用压电悬臂梁，所述杆塔33的顶端设置避雷器31。振动发电模块是通过太阳能电池板当做挡风板，来带动横臂进行震动，横臂采用压电悬臂梁，便可以实现自发电，通过风能与太阳能的同时发电，可以保证电能的充足供应，且能够在阴雨天或者晴天都能够不间断发电，保证设备的24小时不间断运行。

实施例四

本实施例提供了一种追踪式天文观鸟系统的运行方法，包括如下步骤：

S1、将自然保护区绘制成电子地图，将固定式观察机构的地点录入地图，将移动式观察机构的观察轨道路线录入地图；

S2、通过Haris角点检测方法对地图中的节点进行识别，节点包括固定式观察机构的地点以及观察轨道的折点，观察轨道路线为弧形时通过直线与折点来代替；

S3、对通过直线和折点替代并录入地图的观察轨道长度进行平均分段，每段观察轨道上存在一辆移动小车，移动小车的活动范围仅限于该段观察轨道；

S4、对移动小车的状态进行显示，分为忙碌、空闲以及检修，忙碌为该小车已经受到其他操控人员的控制，空闲为可以接收控制指令进行运动并对周边的鸟类进行观察，检修为小车处于充电检修状态；

S5、对固定式观察机构状态进行显示，分为忙碌、空闲以及检修，忙碌为该机构已经受到其他操控人员的控制，空闲为可以接收控制指令并对鸟巢中的鸟类进行观察，检修为该机构处于充电检修状态；

S6、通过移动终端对移动小车或固定式观察机构进行操控，当其状态为忙碌时可以选择跟随，即跟随目前的操控人员的视角进行观察，当其状态为空闲时可以进行操作，将移动小车移动并转动视角进行观察或改变固定式观察机构的视角，当其状态为检修时，无法对移动小车或固定式观察机构进行操控。

本发明追踪式天文观鸟系统的运行方法，先将自然保护区的纸质地图绘制成电子地图，并将固定式观察机构以及移动式观察机构录入地图，并将移动式观察机构的弧线用折点以及直线来代替，这样可以对移动式观察机构的长度进行有效测量，并能够平均将移动式观察机构分为若干段，在每段上设置一个移动小车，移动小车只在该段内进行移动，这样可以减少观察轨道的建设量，也能够避免小车间的相互干扰。在操作界面内对移动小车和固定式观察机构的状态进行分类，并针对不同的状态设置相应的可操作指令，从而满足人们自己控制小车或固定式观察机构进行欣赏鸟类，或者跟随别人的操作视角来进行观察，可以满足多人同时欣赏小鸟。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。