一种用于放牧强度监测的无人装置

1.本实用新型涉及无人监测技术领域，具体而言，涉及一种用于放牧强度监测的无人装置。


背景技术：

2.草原生态系统是全球分布最广、最重要的陆地生态系统类型之一，但近年来，随着人口的增长，牲畜数量的倍增，不合理的放牧已对草地生态系统造成了严重的破坏。因此，对草场实际放牧强度进行监测，完善放牧预警机制，对于指导畜牧业生产、环境保护有着不可替代的重要作用和现实意义。
3.对放牧强度的研究主要集中于不同放牧强度对草原植被群落特征和草地生产力多样性的影响。现有估算放牧强度的方法主要是通过调查统计牲畜的数量与分布，对比草地的理论载畜量与实际载畜量的差异。但这样的研究方法需要耗费大量的人力，不适用于大范围草地放牧强度的研究。并且目前牧区羊只的自动识别计数鲜有研宄，国内依然采用人工方式进行牲畜数量统计，特别是羊群计数统计劳动强度大且效率低下，实际载畜量难以及时统计。


技术实现要素：

4.为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型实施例提供一种用于放牧强度监测的无人装置，通过无人机遥感技术，能够对牧区的牲畜数目、草场植被覆盖度等情况进行监测，从而分析计算出草场的放牧强度，有助于用户对该草场进行及时的监控和更好的管理。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种用于放牧强度监测的无人装置，其包括无人机主体，无人机主体上设有多个飞行组件，无人机主体的底部固定连接有摄像机构，摄像机构包括连接组件、爪形的固定件和摄像机，其中固定件包括相互固定连接的第一固定部、第二固定部和第三固定部；
7.上述连接组件固定于无人机主体的底部，连接组件的下端与第一驱动电机连接，第一驱动电机的外转子与固定件的第一固定部连接，第二固定部与第二驱动电机连接，第二驱动电机的外转子与摄像机的一侧连接，摄像机的另一侧与第三固定部转轴连接。
8.在本实用新型的一些实施例中，上述连接组件包括连接盖、紧固件、集成电路板和承载体，连接盖固定于无人机主体的底部，连接盖通过紧固件与承载体连接，集成电路板固定于承载体的内部。
9.在本实用新型的一些实施例中，上述飞行组件包括动力电机，动力电机的下方连接有转动头，转动头的两侧均固定连接有桨叶。
10.在本实用新型的一些实施例中，上述无人机主体的底部固定连接有支撑杆，支撑杆的下端连接有缓冲杆。
11.在本实用新型的一些实施例中，上述缓冲杆的两端设有缓冲垫。
12.在本实用新型的一些实施例中，上述集成电路板设有电源模块、信息采集模块、处理器和无线通信模块，电源模块与处理器连接，信息采集模块与摄像机连接，信息采集模块的输出端与处理器的输入端连接，处理器与无线通信模块双向连接，处理器还分别与第一驱动电机和第二驱动电机连接。
13.在本实用新型的一些实施例中，上述无人装置还包括与处理器连接的姿态传感器，姿态传感器用于感测无人机的姿态变化，并将感测到的无人机姿态变化信息传输给处理器。
14.在本实用新型的一些实施例中，上述姿态传感器为三轴陀螺仪。
15.在本实用新型的一些实施例中，上述无人装置还包括温度检测模块，温度检测模块与无线通信模块连接。
16.在本实用新型的一些实施例中，上述信息采集模块还包括gps定位系统。
17.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.本技术实施例提供一种用于放牧强度监测的无人装置，其包括无人机主体，无人机主体上设有多个飞行组件，无人机主体的底部固定连接有摄像机构，摄像机构中设有集成电路板，集成电路板集成了与处理器相连的电源模块、信息采集模块和无线通信模块，处理器还分别与第一驱动电机和第二驱动电机连接。
19.实际使用时，可将无人机放飞于天空中，利用摄像头对待监测牧区的整体情况进行拍摄并记录，然后通过信息采集模块对摄像机所拍摄到的图像进行初步处理和转化，并将相关图像数据传输给处理器进行进一步的处理，以识别出待监测牧区的草场的地表植被类型、植被覆盖度、植被长势及其被啃食程度，以及牧区的牲畜数目等，然后通过无线通信模块将处理得到的牧场的相关信息传输给远程控制终端，便于用户对牧场的放牧强度、植被生长情况等进行监测，帮助用户对牧场进行更有效的管理。另一方面，处理器还可以通过无线通信模块接收远程控制终端的相关控制信息，并通过第一驱动电机和第二驱动电机对摄像机的拍摄方向和角度进行调整，使得拍摄到的图像更加清晰有效。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本实用新型一种用于放牧强度监测的无人装置一实施例的结构示意图；
22.图2为本实用新型一种用于放牧强度监测的无人装置一实施例中摄像机构的爆炸图；
23.图3为本实用新型一种用于放牧强度监测的无人装置一实施例的内部系统的结构框图。
24.图标：1、飞行组件；11、动力电机；12、转动头；13、桨叶；2、连接组件；21、连接盖；22、紧固件；23、集成电路板；24、承载体；3、固定件；31、第一固定部；32、第二固定部；33、第三固定部；4、摄像机；5、第一驱动电机；6、第二驱动电机；7、支撑杆；8、缓冲杆；9、缓冲垫。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
31.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.实施例
33.请参照图1和图2，本实用新型实施例提供一种用于放牧强度监测的无人装置，其包括无人机主体，无人机主体上设有多个飞行组件1，无人机主体的底部固定连接有摄像机4构，摄像机4构包括连接组件2、爪形的固定件3和摄像机4，其中固定件3包括相互固定连接的第一固定部31、第二固定部32和第三固定部33；
34.上述连接组件2固定于无人机主体的底部，连接组件2的下端与第一驱动电机5连接，第一驱动电机5的外转子与固定件3的第一固定部31连接，第二固定部32与第二驱动电机6连接，第二驱动电机6的外转子与摄像机4的一侧连接，摄像机4的另一侧与第三固定部33转轴连接。
35.在本实施例所提供的的技术方案中，实际使用时，可将无人机放飞于天空中，利用摄像头对待监测牧区的整体情况进行拍摄并记录，然后通过无线传输将相关处理后的信息传输至远程控制终端，便于用户对牧场的放牧强度、植被生长情况等进行监测，帮助用户对牧场进行更有效的管理。另一方面，还可以通过无线通信接收远程控制终端的相关控制信
息，然后通过第一驱动电机5和第二驱动电机6对摄像机4的拍摄方向和角度进行调整，使得拍摄到的图像更加清晰有效。其中通过第一驱动电机5可以带动摄像机4水平转动，通过第二驱动电机6可以带动摄像机4竖直转动，以便于采集多个方位的图像信息。
36.在本实用新型的一些实施例中，上述连接组件2包括连接盖21、紧固件22、集成电路板23和承载体24，连接盖21固定于无人机主体的底部，连接盖21通过紧固件22与承载体24连接，集成电路板23固定于承载体24的内部。
37.在本实施例所提供的的技术方案中，通过连接组件2将无人机主体和摄像机4连接起来，并且在连接组件2的承载体24内部设置了集成电路板23，便于对摄像机4拍摄到的信息进行及时的处理。示例性的，其中连接盖21可以直接和无人机主体一体设置，然后通过紧固件22和承载体24连接，承载体24再通过第一驱动电机5与固定件3的第一固定部31连接，从而可以通过第一驱动电机5带动摄像头水平旋转。
38.在本实用新型的一些实施例中，上述飞行组件1包括动力电机11，动力电机11的下方连接有转动头12，转动头12的两侧均固定连接有桨叶13。
39.在本实施例所提供的的技术方案中，无人机主体上设有多个飞行组件1，飞行组件1包括动力电机11、转动头12和桨叶13，动力电机11的下方连接有转动头12，转动头12的两侧均固定连接有桨叶13。通过动力电机11给桨叶13提供动力，使得无人机能够在空中飞行并进行信息采集。
40.在本实用新型的一些实施例中，上述无人机主体的底部固定连接有支撑杆7，支撑杆7的下端连接有缓冲杆8。进一步地，上述缓冲杆8的两端设有缓冲垫9。
41.在本实施例所提供的的技术方案中，支撑杆7和缓冲杆8在无人机未飞行的状态下方便放置，缓冲杆8固定在支撑杆7的底端，并且缓冲杆8的两端设置了缓冲垫9，缓冲杆8和缓冲垫9在无人机下降时起到缓冲的作用。
42.请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，上述集成电路板23设有电源模块、信息采集模块、处理器和无线通信模块，电源模块与处理器连接，信息采集模块与摄像机4连接，信息采集模块的输出端与处理器的输入端连接，处理器与无线通信模块双向连接，处理器还分别与第一驱动电机5和第二驱动电机6连接。
43.在本实施例所提供的的技术方案中，通过信息采集模块可以对摄像机4所拍摄到的图像进行初步处理和转化，并将相关图像数据传输给处理器进行进一步的处理。处理器可以利用计算机视觉方法，识别草地中植被的覆盖程度和牧区的牲畜数目等，例如可以根据植被的颜色、形状、纹理等特点，识别图像中的植被类型；根据图像中呈现的草地颜色深浅，判断草地的植被长势及被啃食程度等。然后，通过无线通信模块将处理得到的牧场的相关信息传输给远程控制终端，便于用户对牧场的放牧强度、植被生长情况等进行监测，帮助用户对牧场进行更有效的管理。另一方面，处理器还可以通过无线通信模块接收远程控制终端的相关控制信息，并通过第一驱动电机5和第二驱动电机6对摄像机4的拍摄方向和角度进行调整，使得拍摄到的图像更加清晰有效。
44.示例性的，上述处理器的具体处理过程如下：首先通过边缘计算器从采集到的遥感影像数据中提取出相关植被数据，并利用机器视觉算法——unet提取植被覆盖度，然后将相关的植被数据和植被覆盖度输入svm模型中，通过svm模型模拟草地高度与草地生产力信息，以监测植被的健康情况。同时，结合遥感影像数据利用目标检测算法对家畜类型与家
畜数量进行计算和统计，并通过边缘计算器提供的算子加速其计算速度，达到实时解算家畜类型与家畜数量的目的。最后，可以结合草地现存量与自然生产力数据，利用地图代数分析方法，计算草地利用强度(放牧强度)，计算方式如下：
[0045][0046]
基于上述计算出来的草地利用强度(放牧强度)，可以参考相关天然草原合理利用率标准，对该草原的草地利用强度(放牧强度)进行分级分区统计，建立该草原对应的轻-中-重三级监测预警标准，有助于对该草原进行及时的监控和更好的管理。
[0047]
进一步的，本实施例的处理器可采用at89s51芯片。at89s51是一个低功耗，高性能cmos8位处理器，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存储单元，能对接收到的信息进行及时有效的处理。
[0048]
在本实用新型的一些实施例中，上述无人装置还包括与处理器连接的姿态传感器，姿态传感器用于感测无人机的姿态变化，并将感测到的无人机姿态变化信息传输给处理器。进一步地，上述姿态传感器为三轴陀螺仪。
[0049]
在本实施例所提供的的技术方案中，当拍照时无人机机身的方向发生了倾斜动作，姿态传感器将第一时间感测到无人机机身的变化，并将该变化信息发送至处理器，处理器立即根据该变化信息通过控制第一驱动电机5和第二驱动电机6调整摄像机4的方向和角度，使得摄像机4的镜头不会跟随无人机机身抖动，能够拍摄到想要的图像。
[0050]
在本实用新型的一些实施例中，上述无人装置还包括温度检测模块，温度检测模块与无线通信模块连接。
[0051]
在本实施例所提供的的技术方案中，通过设置温度检测模块，上述温度检测模块与上述无线通信模块电连接，如此便于通过温度检测模块检测信息采集模块位置的温度信息并传输到远程控制终端，便于使用者实时判断温度信息。可选地，本实施例的温度检测模块为温度传感器。
[0052]
在本实用新型的一些实施例中，上述信息采集模块还包括gps定位系统。
[0053]
在本实施例所提供的的技术方案中，通过gps定位系统可以对当前无人装置所处的位置进行精准定位，便于使用者了解无人装置的飞行路线，并控制其到达正确的目标位置，进行更好的拍摄。
[0054]
综上，本实用新型的实施例提供一种用于放牧强度监测的无人装置，其包括无人机主体，无人机主体上设有多个飞行组件1，无人机主体的底部固定连接有摄像机4构，摄像机4构中设有集成电路板23，集成电路板23集成了与处理器相连的电源模块、信息采集模块和无线通信模块，处理器还分别与第一驱动电机5和第二驱动电机6连接。
[0055]
实际使用时，可将无人机放飞于天空中，利用摄像头对待监测牧区的整体情况进行拍摄并记录，然后通过信息采集模块对摄像机4所拍摄到的图像进行初步处理和转化，并将相关图像数据传输给处理器进行进一步的处理，以识别出待监测牧区的草场的地表植被类型、植被覆盖度、植被长势及其被啃食程度，以及牧区的牲畜数目等，然后通过无线通信模块将处理得到的牧场的相关信息传输给远程控制终端，便于用户对牧场的放牧强度、植被生长情况等进行监测，帮助用户对牧场进行更有效的管理。另一方面，处理器还可以通过无线通信模块接收远程控制终端的相关控制信息，并通过第一驱动电机5和第二驱动电机6
对摄像机4的拍摄方向和角度进行调整，使得拍摄到的图像更加清晰有效。
[0056]
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0057]
对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。