爬行动物通道监测系统及爬行动物通道有效性判定方法与流程

本发明属于原生生态系统保护技术领域，具体涉及一种爬行动物通道监测系统及爬行动物通道有效性判定方法。

背景技术：

近年来，随着经济的快速发展，建设项目覆盖的地域范围持续增加，人工构筑物诸如高速公路等在穿越原生生态系统保存较好的区域时会产生“生境切割”的不良效应，造成原生生态系统的破碎化，对其中野生动物的交流与迁徙造成阻隔，影响其种群的动态发展。鉴于上述的不良影响，建设项目环境影响评价的相关法律法规要求人工构筑物在野生动物保护的敏感区域必须修建专门的通道设施，如涵洞等，以保证原生生态系统的完整性与稳定性，并在建设项目竣工环保设施验收中，重点考察设立通道的落实情况及效果。然而目前对于野生动物通道有效性的监测一直是领域内的难点问题，并没有专门设计的仪器与设备进行支持，已有的监测方法多为人工调查，通过人工观测计数，大致查明通道两侧区域野生动物的数量。在实际操作中，存在以下问题：1、只能调查通道两侧的野生动物大致数量，数据并不能直观反映通道设立的有效性，因为无法确定野生动物是否经通道发生了迁徙，因而有效性存在较大的偏差；2、计数采用人工观测的方式，首先不易区分野生动物的种类，其次观测过程基本只能在白天进行，连续性差，而野生动物较多具有昼伏夜出的生理生态习性，因而适用范围有限；3、观测过程所需劳动力密集，效率低，且受工作人员主观判断影响较大，容易造成误差。因此，应该提出一种爬行动物通道监测系统及爬行动物通道有效性判定方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种爬行动物通道监测系统，其结构简单、设计合理，整个监测过程连续性强，爬行动物样本识别过程不受工作人员主观判断的影响，且通过自动控制使得爬行动物样本穿过爬行通道的计数准确，误差小，通过设置与控制器连接的指纹识别器和图像采集模块，能够实现直观监测得到监测结果的目的，可视化程度高，为判定爬行动物通道的有效性提供真实的依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：包括远程设置在监控室内的监控终端、设置在采集点的对待监测爬行动物进行采集的采集装置、用于将已采集的待监测爬行动物标记为爬行动物样本的样本标记装置和对爬行动物样本进行识别的样本识别装置；所述采集装置包括设置在爬行动物通道入口附近区域用于采集爬行动物的网箱、对称设置在网箱两端的挡板和设置在挡板底部的饵料板，所述网箱的顶端安装有用于采集爬行动物运动过程的所述图像采集模块；所述样本标记装置包括标记头帽和安装在标记头帽内的金属标记块；所述样本识别装置包括两个对称设置在爬行动物通道出口两侧的识别门板以及分别安装在两个识别门板内部用于发射交变电磁场的电磁波发射器和用于接收金属标记块信号且与电磁波发射器配合的电磁波接收器，所述监控终端包括控制器以及均与控制器连接的显示模块和存储器，所述图像采集模块向控制器传输图像数据，所述电磁波接收器的信号输出端与控制器电连接。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：所述图像采集模块包括视频记录仪和与视频记录仪连接的子控制器，以及与所述子控制器连接且用于控制所述视频记录仪开启或关闭的指纹识别器。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：两个识别门板的顶端通过横梁连接，所述横梁为可伸缩横梁。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：所述网箱的截面形状为等腰三角形，所述挡板由两个对称扣合的直角三角形板组成，两个所述直角三角形板的斜边边缘均通过单向合页固定在网箱上。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：所述子控制器通过通讯模块向控制器传输图像数据，所述电磁波接收器的信号输出端与控制器之间通过信号处理电路电连接。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：所述标记头帽通过硅胶带绑扎在爬行动物样本上，所述硅胶带为分体式，所述硅胶带由第一硅胶带和第二硅胶带组成，所述第一硅胶带和第二硅胶带通过卡扣连接。

上述的一种爬行动物通道监测系统，其特征在于：所述饵料板穿过挡板底部延伸至网箱的内部，所述挡板的底部开设有观察孔，所述网箱上覆盖有伪装装置。

本发明还提供一种计算过程简单、流程短的爬行动物通道有效性判定方法，该方法根据监测系统提供的参数化数据，能够对爬行动物通道有效性做出准确的判定，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、爬行动物样本获取，过程如下：

步骤101、采集待监测爬行动物：

利用网箱采集待监测爬行动物，记录第j次采集的待监测爬行动物的数量xj；

步骤102、判断i次已采集的待监测爬行动物累计总数mi是否大于爬行动物样本容量n，当mi<n时，执行步骤103；当mi≥n时，执行步骤104，其中，j∈[1,i]，i为正整数且i≥1；

步骤103、爬行动物样本标记及放生：

对进入网箱内的待监测爬行动物佩戴标记头帽，已佩戴标记头帽的待监测爬行动物为爬行动物样本，并将爬行动物样本放生，记录第j次放生爬行动物样本的时间点tj，并循环步骤101；

步骤104、对第i次采集的待监测爬行动物的数量xi中的xi'个待监测爬行动物执行步骤103，其中，当i>1时，并对mi-n个待监测爬行动物不需要佩戴标记头帽，直接放生后执行步骤二；当i＝1时，xi'＝n，并对m1-n个待监测爬行动物不需要佩戴标记头帽，直接放生后执行步骤二；

步骤二、计算爬行动物样本穿过爬行动物通道的通过率：

步骤201、利用识别门板识别穿过爬行动物通道的爬行动物样本数量，预设利用识别门板识别穿过爬行动物通道的爬行动物的时间段为识别时间阈值ts，其中，ts>ti-t1，ti为第i次放生爬行动物样本的时间点，t1为第1次放生爬行动物样本的时间点；

在识别时间阈值ts内，控制器根据公式计算爬行动物样本通过率ω，其中，m表示在识别时间阈值ts内，通过识别门板的爬行动物样本的数量；

步骤三、判定爬行动物通道的有效性：

若ω≥80％，说明该爬行动物通道设置合理,保留该爬行动物通道；

若50％≤ω<80％，说明该爬行动物通道设置待改进，执行步骤四；

若ω<50％，说明该爬行动物通道设置不合理，执行步骤五；

步骤四、爬行动物通道改进：改变爬行动物通道环境，然后重复步骤一至步骤三；

步骤五、废弃该爬行动物通道。

上述的判定方法，其特征在于：所述图像采集模块包括视频记录仪和与视频记录仪连接的子控制器，以及与所述子控制器连接且用于控制所述视频记录仪开启或关闭的指纹识别器，在步骤一中还包括在在识别时间阈值ts内，利用所述视频记录仪对采集爬行动物的过程进行视频图像采集。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的爬行动物通道监测系统，通过在爬行动物通道入口附近区域设置用于采集爬行动物的网箱，利用标记头帽将进入网箱内部的待监测爬行动物标记为爬行动物样本，并将爬行动物样本在网箱布设点处放生，通过在爬行动物通出口处设置两个识别门板，且在识别门板内安装用于发射交变电磁场的电磁波发射器和用于接收金属标记块信号的电磁波接收器，由于标记头帽内部安装有金属标记块，因此，当已标记的爬行动物样本进入爬行动物通道入口，并穿过爬行动物通道进入识别门板区域内时，识别门板能够识别出爬行动物样本，利用控制器进行计数并储存至存储器中，采用本监测系统对已标记爬行动物样本的活动过程进行监测，监测过程连续性强，能够直观监测得到监测结果，通过自动控制使得计数准确，误差小，使用效果好。

2、本发明的爬行动物通道监测系统，通过在网箱的顶端安装用于采集爬行动物运动过程的图像采集模块，能够直观监测得到监测结果，使得监测结果以视频文件、计数参数的方式呈现，客观真实，容易保存，为判定爬行动物通道的有效性提供真实的依据。

3、本发明的爬行动物通道监测系统，通过设置与子控制器连接且用于控制所述视频记录仪开启或关闭的指纹识别器，由指纹识别器采集工作人员的指纹并传输给子控制器，由子控制器将采集工作人员的指纹与预先存储在子控制器中的指纹信息进行比对，待指纹信息比对成功后，由子控制器控制视频记录仪的启用或者关闭，能够防止非工作人员启用或关闭视频记录仪，查看或删除视频记录仪记录的图像数据，提高了整个监测系统的安全性，工作人员能够通过监控终端监控采集点的视频图像，一旦发生意外伤害，能够快速到达现场进行处理，视频记录仪能够提供真实的可视化的视频图像资料。

4、本发明的爬行动物通道监测系统，通过单向合页将两个所述直角三角形板固定在网箱上，使得两个所述直角三角形板只能朝网箱的内部打开，而不能朝网箱的外部打开，使得待监测爬行动物进入网箱后，便不能自行逃脱，不仅能够实现采集待监测爬行动物的目的，而且不会对待监测爬行动物造成伤害，使用效果好。

5、本发明的爬行动物通道有效性判定方法，计算过程简单，流程短，根据监测系统提供的参数化数据，能够对爬行动物通道有效性做出准确的判定，并且能够降低人工劳动量，便于推广应用。

综上所述，本发明提供一种爬行动物通道监测系统，其结构简单、设计合理，整个监测过程连续性强，爬行动物样本识别过程不受工作人员主观判断的影响，且通过自动控制使得爬行动物样本穿过爬行通道的计数准确，误差小，通过设置与控制器连接的用于采集爬行动物运动过程的图像采集模块，能够实现直观监测得到监测结果的目的，可视化程度高，为判定爬行动物通道的有效性提供真实的依据，还提供一种爬行动物通道有效性判定方法，该方法判定爬行动物通道有效性，计算过程简单，流程短，根据监测系统提供的参数化数据，能够对爬行动物通道有效性做出准确的判定，并且能够降低人工劳动量，便于推广应用。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的电路原理框图。

图3为本发明识别门板的结构示意图。

图4为本发明样本标记装置的结构示意图。

图5为本发明爬行动物通道有效性判定方法的流程图。

附图标记说明:

1—网箱；1-1—水平固定板；2—挡板；

2-1—单向合页；3—饵料板；4—标记头帽；

5-1—第一硅胶带；5-2—第二硅胶带；5-3—卡扣；

6—金属标记块；7-1—爬行动物通道入口；

7-2—爬行动物通道出口；8—识别门板；9—横梁；

10—控制器；11—指纹识别器；12—视频记录仪；

13—电磁波发射器；14—电磁波接收器；15—通讯模块；

16—信号处理电路；17—存储器；18—显示模块；

19—子控制器。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种爬行动物通道监测系统，包括远程设置在监控室内的监控终端、设置在采集点的对待监测爬行动物进行采集的采集装置、用于将已采集的待监测爬行动物标记为爬行动物样本的样本标记装置和对爬行动物样本进行识别的样本识别装置；所述采集装置包括设置在爬行动物通道入口7-1附近区域用于采集爬行动物的网箱1、对称设置在网箱1两端的挡板2和设置在挡板2底部的饵料板3，所述网箱1的顶端安装有用于采集爬行动物运动过程的图像采集模块；所述样本标记装置包括标记头帽4和安装在标记头帽4内的金属标记块6；所述样本识别装置包括两个对称设置在爬行动物通道出口7-2两侧的识别门板8以及分别安装在两个识别门板8内部用于发射交变电磁场的电磁波发射器13和用于接收金属标记块6信号且与电磁波发射器13配合的电磁波接收器14，所述监控终端包括控制器10以及均与控制器10连接的显示模块18和存储器17，所述图像采集模块向控制器10传输图像数据，所述电磁波接收器14的信号输出端与控制器10电连接。

实际使用时，通过在爬行动物通道入口7-1附近区域设置用于采集爬行动物的网箱1，利用标记头帽4将进入网箱1内部的待监测爬行动物标记为爬行动物样本，通过在爬行动物通出口7-2处设置两个识别门板8，且在识别门板8内安装用于发射交变电磁场的电磁波发射器13和用于接收金属标记块6信号的电磁波接收器14，由于标记头帽4内部安装有金属标记块6，因此，当已标记的爬行动物样本进入爬行动物通道入口7-1，并穿过爬行动物通道进入识别门板8区域内时，电磁波发射器13发射出激励电磁波，电磁波接收器14接收金属标记块6的信号，电磁波接收器14把涡流产生的信号检取出来并输送给控制器10，控制器10进行计数并储存至存储器17中，整个监测过程连续性强，爬行动物样本识别过程不受工作人员主观判断的影响，且通过自动控制使得爬行动物样本穿过爬行通道的计数准确，误差小，通过设置与控制器连接的指纹识别器和图像采集模块，能够实现直观监测得到监测结果的目的，可视化程度高，为判定爬行动物通道的有效性提供真实的依据。

如图2所示，本实施例中，所述图像采集模块包括视频记录仪12和与视频记录仪12连接的子控制器19，以及与所述子控制器19连接且用于控制所述视频记录仪12开启或关闭的指纹识别器11，实际使用时，由指纹识别器11采集工作人员的指纹并传输给子控制器19，由子控制器19将采集工作人员的指纹与预先存储在子控制器19中的指纹信息进行比对，待指纹信息比对成功后，由子控制器19控制视频记录仪12的启用或者关闭，能够防止非工作人员启用或关闭视频记录仪12，查看或删除视频记录仪12记录的图像数据，提高了整个监测系统的安全性，工作人员能够通过监控终端监控采集点的视频图像，一旦发生意外伤害，能够快速到达现场进行处理，视频记录仪12能够提供真实的可视化的视频图像资料。

本实施例中，所述子控制器19通过通讯模块15向控制器10传输图像数据，所述电磁波接收器14的信号输出端与控制器10之间通过信号处理电路16电连接，实际使用时，由电磁波接收器14把涡流产生的信号检取出来后，经过信号处理电路16将涡流产生的信号放大后，再传输给控制器10,信号稳定，误差小。

如图3所示，本实施例中，两个识别门板8的顶端通过横梁9连接，所述横梁9为可伸缩横梁，实际使用时，根据爬行动物通道出口7-2的截面尺寸，调整横梁9的长度，改变两个识别门板8之间的距离，使得两个识别门板8分别位于爬行动物通道出口7-2的两侧边缘，保证能够覆盖整个爬行动物通道出口7-2的监测范围，保证已标记的爬行动物样本通过爬行动物通道出口7-2后，能够全部被识别，而不会出现遗漏的现象。

本实施例中，所述爬行动物通道入口7-1附近区域为距离爬行动物通道入口7-1半径为500米～1000米范围内。

如图1所示，本实施例中，所述网箱1的截面形状为等腰三角形，由于爬行动物体积小，且身高底，截面形状为等腰三角形的网箱1具有结构紧凑，体积小便于隐蔽的优点，实际使用时，所述网箱1的底部固定安装有多个水平固定板1-1，利用地脚螺栓将固定板1-1固定在底面上。

本实施例中，挡板2由两个对称扣合的直角三角形板组成，两个所述直角三角形板的斜边边缘均通过单向合页2-1固定在网箱1上,实际使用时，通过单向合页2-1将两个所述直角三角形板固定在网箱1上，使得两个所述直角三角形板只能朝网箱1的内部打开，而不能朝网箱1的外部打开，使得待监测爬行动物进入网箱1后，便不能自行逃脱。

本实施例中，所述饵料板3穿过挡板2底部延伸至网箱1的内部，所述挡板2的底部开设有观察孔2-2，所述网箱1上覆盖有伪装装置，实际使用时，为了引诱待监测爬行动物顺利进入网箱1，在饵料板3上铺洒饵料时，由于饵料板3穿过挡板2底部延伸至网箱1的内部，且挡板2的底部开设有观察孔2-2，因此，网箱1的内部也会铺洒有饵料，便于逐渐引诱待监测爬行动物进入网箱1，同时能够保证已进入网箱1内部的待监测爬行动物在网箱1内有足够的饵料生存；网箱1上覆盖有伪装装置的目的是：对网箱1起到隐蔽的作用，同时能够保护已进入网箱1内的待监测爬行动物的作用，防止外界环境对已进入网箱1内的待监测爬行动物造成伤害。

如图4所示，所述标记头帽4通过硅胶带绑扎在爬行动物样本上，所述硅胶带为分体式，所述硅胶带由第一硅胶带5-1和第二硅胶带5-2组成，所述第一硅胶带5-1和第二硅胶带5-2通过卡扣5-3连接,实际使用时，将标记头帽4通过硅胶带绑扎在爬行动物样本的肢体上，例如，爬行动物样本的脖颈和爬行动物样本的腿部等。

如图5所示的一种爬行动物通道有效性判定方法，包括以下步骤：

步骤一、爬行动物样本获取，过程如下：

步骤101、采集待监测爬行动物：

利用网箱1采集待监测爬行动物，记录第j次采集的待监测爬行动物的数量xj；

步骤102、判断i次已采集的待监测爬行动物累计总数mi是否大于爬行动物样本容量n，当mi<n时，执行步骤103；当mi≥n时，执行步骤104，其中，j∈[1,i]，i为正整数且i≥1；

步骤103、爬行动物样本标记及放生：

对进入网箱1内的待监测爬行动物佩戴标记头帽4，已佩戴标记头帽4的待监测爬行动物为爬行动物样本，并将爬行动物样本放生，记录第j次放生爬行动物样本的时间点tj，并循环步骤101；

步骤104、对第i次采集的待监测爬行动物的数量xi中的x′i个待监测爬行动物执行步骤103，其中，当i>1时，并对mi-n个待监测爬行动物不需要佩戴标记头帽4，直接放生后执行步骤二；当i＝1时，x′i＝n，并对m1-n个待监测爬行动物不需要佩戴标记头帽4，直接放生后执行步骤二；

步骤二、计算爬行动物样本穿过爬行动物通道的通过率：

步骤201、利用识别门板8识别穿过爬行动物通道的爬行动物样本数量，预设利用识别门板8识别穿过爬行动物通道的爬行动物的时间段为识别时间阈值ts，其中，ts>ti-t1，ti为第i次放生爬行动物样本的时间点，t1为第1次放生爬行动物样本的时间点；

在识别时间阈值ts内，控制器10根据公式计算爬行动物样本通过率ω，其中，m表示在识别时间阈值ts内，通过识别门板8的爬行动物样本的数量；

步骤三、判定爬行动物通道的有效性：

若ω≥80％，说明该爬行动物通道设置合理,保留该爬行动物通道；

若50％≤ω<80％，说明该爬行动物通道设置待改进，执行步骤四；

若ω<50％，说明该爬行动物通道设置不合理，执行步骤五；

步骤四、爬行动物通道改进：改变爬行动物通道环境，然后重复步骤一至步骤三；

步骤五、废弃该爬行动物通道。

本实施例中，所述图像采集模块包括视频记录仪12和与视频记录仪12连接的子控制器19，以及与所述子控制器19连接且用于控制所述视频记录仪12开启或关闭的指纹识别器11，在步骤一中还包括在在识别时间阈值ts内，利用所述视频记录仪12对采集爬行动物的过程进行视频图像采集。

采用该方法判定爬行动物通道有效性，计算过程简单，流程短，根据监测系统提供的参数化数据，能够对爬行动物通道有效性做出准确的判定，并且能够降低人工劳动量，便于推广应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。