一种机场鸟情智能探测防控装置、系统及方法与流程

本发明涉及机场安全技术领域，具体涉及一种机场鸟情智能探测防控装置、系统及方法。

背景技术：

鸟击是指鸟与飞机在空中相撞造成的飞行事故，具有多发性和突发性，一旦发生会使飞机受损，重者可使发动机失去动力，甚至飞机坠毁造成重大人员伤亡。随着飞机性能的提高，航空业的发展，喷气式飞机的广泛应用，鸟撞事故也逐年增多，引起人们越来越多的关注。

zigbee是近年来兴起的一种无线网络通信技术标准，由于其低成本、低功耗、低复杂度和覆盖范围小等特点，一般在对功耗要求严格的工控领域应用。zigbee无线技术在机场区域应用具有以下优势：不必铺设或架设相关电缆；zigbee通信频段为全球免授权频段，与机场内众多的无线信号不会造成相互的干扰；低功耗等。

传统的驱鸟方法有煤气炮、录音驱鸟、驱鸟车、超声波驱鸟器、猎杀等。煤气炮驱鸟器主要由煤气炮和两个扩音喇叭组成，煤气炮通过点燃煤气瞬间发出爆鸣声。超声波驱鸟器由于受覆盖范围的限制，起效慢，不适合使用在机场。录音驱鸟采用的方法是播放鸟类天敌的鸣叫声以及鸟类遇到伤害后的悲鸣声的录音，时间久了鸟类也会产生习惯化，长时间驱鸟效果差。国内机场存在轨道式无人驾驶遥控驱鸟车装备，通过无线遥控使驱鸟车在轨道上来回巡逻，无线遥控驱鸟车对鸟情的处理受到轨道的限制，鸟类很容易适应。猎杀的方式虽然有效但是破坏了生态平衡。因此需要一种新的技术方案，来解决现有技术所面临的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机场鸟情智能探测防控装置、系统及方法，基于zigbee通信技术，能够用于机场鸟情的实时探测防控，可以根据机场鸟情信息进行多方式驱逐，效果好，有效保障机场安全的飞行环境。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种机场鸟情智能探测防控装置，所述防控装置设有壳体，壳体内部设有pcb线路板，所述pcb线路板上连接有微处理器，所述防控装置还包括设置在所述pcb线路板上端的卫星定位模块、电子罗盘模块、zigbee模块、图像采集模块、鸟情分析模块、按键模块以及电源模块；所述卫星定位模块与所述微处理器建立连接关系，卫星定位模块用于获取防控装置的位置信息；所述电子罗盘模块与所述微处理器建立连接关系，电子罗盘模块用于防控装置获取机场鸟群的方位角信息；所述zigbee模块与所述微处理器建立连接关系，zigbee模块用于防控装置进行无线网路通讯；所述图像采集模块与所述微处理器建立连接关系，图像采集模块用于防控装置通过摄像头采集机场鸟情图像；所述鸟情分析模块与所述微处理器建立连接关系，鸟情分析模块与所述图像采集模块建立连接关系，鸟情分析模块用于对机场鸟群的数量、种类进行分析；所述按键模块与所述微处理器建立连接关系，按键模块用于防控装置进行控制指令输入；所述电源模块与所述微处理器建立连接关系，电源模块用于为防控装置提供电力来源。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控装置，所述微处理器采用stm32cortex-m3。stm32是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的armcortex-m3内核，cortex-m3是一个32位处理器内核。内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。cortex-m3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。微处理器在防控装置完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息操作，是微型计算机的运算控制部分。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控装置，所述卫星定位模块采用gps定位芯片或北斗定位芯片，gps定位芯片型号为neo-5q，北斗定位芯片型号为hd8040。卫星定位模块为了获取防控装置的位置信息，可以采用gps定位芯片或北斗定位芯片，定位芯片由一块射频集成电路、一块数字信号处理电路和标准嵌入式gps软件构成。射频集成电路用于检测和处理gps射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，标准嵌入式gps软件用于搜索和跟踪gps卫星信号，并根据这些信号求解用户坐标和速度，gps定位芯片或北斗定位芯片属于现有技术，只是利用的卫星定位系统不同。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控装置，所述电子罗盘模块型号为hmc5883l，所述zigbee模块采用xbee-pro900hp。电子罗盘模块由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和mcu构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；mcu处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。zigbee是一个由可多到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。zigbee是部署无线传感器网络的新技术，它是一种短距离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和bluetooth之间的技术提案。zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳zigzag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控装置，所述防控装置还包括存储模块、显示模块，存储模块与所述微处理器建立连接关系，存储模块采用at24c02存储芯片，存储模块用于防控装置存储鸟类知识和采集的鸟情信息；所述显示模块与所述微处理器建立连接关系，显示模块采用xpt2046液晶lcd芯片，显示模块用于防控装置进行鸟情信息显示。

本发明还提供一种机场鸟情智能探测防控系统，所述防控系统采用上述的机场鸟情智能探测防控装置，防控系统用于机场跑道区鸟群驱逐，具体的，所述防控系统包括服务器、监控主站、监控中继站、鸟情采集终端和机器人终端；所述服务器与所述监控主站建立连接关系，所述监控主站与所述监控中继站建立连接关系；所述监控中继站设置在机场跑道区四周，监控中继站与所述监控主站之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，所述监控中继站之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；所述鸟情采集终端数量至少为1个，鸟情采集终端分布在所述机场跑道区外围，鸟情采集终端与所述监控主站之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，鸟情采集终端用于对机场跑道区周围的鸟情信息进行采集；所述机器人终端设置在所述机场跑道区，机器人终端与所述监控中继站或鸟情采集终端通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，机器人终端用于驱逐鸟情采集终端采集识别的机场跑道区鸟群。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控系统，所述防控系统还包括激光发射终端或电磁炮终端，所述激光发射终端或电磁炮终端与所述监控中继站或鸟情采集终端通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，激光发射终端或电磁炮终端用于根据鸟情采集终端采集识别的机场跑道区鸟情信息选择性的启动进行鸟群驱逐。该系统中，可以根据机场跑道区不同的种类或数量的鸟群情况，选择不同方式或不同强度的驱逐方式，以达到合理有效的驱逐方式。

本发明还提供一种机场鸟情智能探测防控方法，所述防控方法采用上述的防控装置，利用上述的防控系统，所述防控方法包括以下步骤：

步骤一：在机场跑道区周围布设监控中继站，将监控中继站与监控主站、服务器通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；

步骤二：在机场跑道区周围等间距间隔布设若干种类的鸟群驱逐终端，鸟群驱逐终端与监控中继站建立连接关系；

步骤三：将鸟情采集终端与监控主站及若干种类的鸟群驱逐终端建立连接关系，鸟情采集终端获取所处的地理位置信息和机场跑道区的环境图像；

步骤四：通过鸟情采集终端对获取机场跑道区的环境图像进行识别分析，识别出环境图像中的鸟情信息，鸟情采集终端将地理位置信息和识别出的鸟情信息传输到服务器；

步骤五：根据服务器获取的鸟情采集终端地理位置信息和识别出的鸟情信息，通过监控主站与监控中继站传输驱逐指令到对应的鸟群驱逐终端；

步骤六：鸟群驱逐终端根据驱逐指令对机场跑道区的鸟群进行驱逐。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控方法，所述步骤三中的鸟情采集终端固定在机场跑道区的采集位置，或鸟情采集终端由作业人员手持进行人工巡逻，当鸟情采集终端由作业人员手持进行人工巡逻时，作业人员通过鸟情采集终端向鸟群驱逐终端直接发送驱逐指令。

如上所述的一种机场鸟情智能探测防控方法，所述步骤四中的鸟情信息包括鸟群的种类、数量信息，环境图像的识别分析采用图像识别分类算法实现。图像识别是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。图像识别采用sift算法，sift算法是利用视觉算法用来侦测与描述影像中的局部性特征，它在空间尺度中寻找极值点，并提取出其位置、尺度、旋转不变量。

本发明具有如下优点：防控装置设有卫星定位模块、电子罗盘模块、zigbee模块、图像采集模块、鸟情分析模块、按键模块，通过卫星定位模块获取防控装置的位置信息；通过电子罗盘模块获取机场鸟群的方位角信息；通过zigbee模块进行无线网路通讯；通过图像采集模块采集机场鸟情图像；通过鸟情分析模块对机场鸟群的数量、种类进行分析；通过按键模块进行控制指令输入。本发明中服务器与监控主站建立连接关系，监控主站与监控中继站建立连接关系；监控中继站设置在机场跑道区四周，监控中继站与监控主站之间、监控中继站之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；鸟情采集终端分布在机场跑道区外围，机器人终端设置在机场跑道区。本发明通过鸟情采集终端对获取机场跑道区的环境图像进行识别分析，识别出环境图像中的鸟情信息，鸟情采集终端将地理位置信息和识别出的鸟情信息传输到服务器；根据服务器获取的鸟情采集终端地理位置信息和识别出的鸟情信息，通过监控主站与监控中继站传输驱逐指令到对应的鸟群驱逐终端。本发明用于机场鸟情的实时探测防控，可以根据机场鸟情信息进行多方式驱逐，效果好，有效保障机场安全的飞行环境。

附图说明

图1为机场鸟情智能探测防控装置示意图；

图2为实施例中机场鸟情智能探测防控装置示意图；

图3为机场鸟情智能探测防控系统示意图；

图4为机场鸟情智能探测防控方法流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2所示，一种机场鸟情智能探测防控装置，所述防控装置设有壳体，壳体内部设有pcb线路板，所述pcb线路板上连接有微处理器1，所述防控装置还包括设置在所述pcb线路板上端的卫星定位模块2、电子罗盘模块3、zigbee模块4、图像采集模块5、鸟情分析模块6、按键模块7和电源模块8；所述卫星定位模块2与所述微处理器1建立连接关系，卫星定位模块2用于获取防控装置的位置信息；所述电子罗盘模块3与所述微处理器1建立连接关系，电子罗盘模块3用于防控装置获取机场鸟群的方位角信息；所述zigbee模块4与所述微处理器1建立连接关系，zigbee模块4用于防控装置进行无线网路通讯；所述图像采集模块5与所述微处理器1建立连接关系，图像采集模块5用于防控装置通过摄像头采集机场鸟情图像，机场鸟情图像中包含有鸟群信息；所述鸟情分析模块6与所述微处理器1建立连接关系，鸟情分析模块6与所述图像采集模块5建立连接关系，鸟情分析模块6用于对机场鸟群的数量、种类进行分析；所述按键模块7与所述微处理器1建立连接关系，按键模块7用于防控装置进行控制指令输入；所述电源模块8与所述微处理器1建立连接关系，电源模块8用于为防控装置提供电力来源。

机场鸟情智能探测防控装置的一个实施例中，所述微处理器1采用stm32cortex-m3。stm32是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的armcortex-m3内核，cortex-m3是一个32位处理器内核。内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。cortex-m3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。微处理器1在防控装置完成获取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息操作，是微型计算机的运算控制部分。

机场鸟情智能探测防控装置的一个实施例中，所述卫星定位模块2采用gps定位芯片或北斗定位芯片，gps定位芯片型号为neo-5q，北斗定位芯片型号为hd8040。卫星定位模块2为了获取防控装置的位置信息，可以采用gps定位芯片或北斗定位芯片，定位芯片由一块射频集成电路、一块数字信号处理电路和标准嵌入式gps软件构成。射频集成电路用于检测和处理gps射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，标准嵌入式gps软件用于搜索和跟踪gps卫星信号，并根据这些信号求解目标坐标和速度，gps定位芯片或北斗定位芯片属于现有技术，只是利用的卫星定位系统不同。

机场鸟情智能探测防控装置的一个实施例中，所述电子罗盘模块3型号为hmc5883l，所述zigbee模块4采用xbee-pro900hp。电子罗盘模块3由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和mcu构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；mcu处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。zigbee是一个由可多到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。zigbee是部署无线传感器网络的新技术，它是一种短距离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和bluetooth之间的技术。zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳zigzag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。

机场鸟情智能探测防控装置的一个实施例中，所述防控装置还包括存储模块9、显示模块10，存储模块9与所述微处理器1建立连接关系，存储模块9采用at24c02存储芯片，存储模块9用于防控装置存储鸟类知识和采集的鸟情信息；所述显示模块10与所述微处理器1建立连接关系，显示模块10采用xpt2046液晶lcd芯片，显示模块10用于防控装置进行鸟情信息显示。

如图3所示，本发明还提供一种机场鸟情智能探测防控系统，所述防控系统采用上述的机场鸟情智能探测防控装置，防控系统用于机场跑道区鸟群驱逐，具体地，所述防控系统包括服务器11、监控主站12、监控中继站13、鸟情采集终端14和机器人终端15；所述服务器11与所述监控主站12建立连接关系，所述监控主站12与所述监控中继站13建立连接关系；所述监控中继站13设置在机场跑道区四周，监控中继站13与所述监控主站12之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，所述监控中继站13之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；所述鸟情采集终端14数量至少为1个，鸟情采集终端14分布在所述机场跑道区外围，鸟情采集终端14与所述监控主站12之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，鸟情采集终端14用于对机场跑道区周围的鸟情信息进行采集；所述机器人终端15设置在所述机场跑道区，机器人终端15与所述监控中继站13或鸟情采集终端14通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，机器人终端15用于驱逐鸟情采集终端14采集识别的机场跑道区鸟群。

机场鸟情智能探测防控系统的一个实施例中，所述防控系统还包括激光发射终端16或电磁炮终端17，所述激光发射终端16或电磁炮终端17与所述监控中继站13或鸟情采集终端14通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系，激光发射终端16或电磁炮终端17用于根据鸟情采集终端14采集识别的机场跑道区鸟情信息选择性的启动进行鸟群驱逐。该系统中，可以根据机场跑道区不同的种类或数量的鸟群情况，选择不同方式或不同强度的驱逐方式，以达到合理有效的驱逐方式。

如图4所示，本发明还提供一种机场鸟情智能探测防控方法，所述防控方法采用上述的防控装置，利用上述的防控系统，所述防控方法包括以下步骤：

s1：在机场跑道区周围布设监控中继站13，将监控中继站13与监控主站12、服务器11通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；

s2：在机场跑道区周围等间距间隔布设若干种类的鸟群驱逐终端，鸟群驱逐终端与监控中继站13建立连接关系；

s3：将鸟情采集终端14与监控主站12及若干种类的鸟群驱逐终端建立连接关系，鸟情采集终端14获取所处的地理位置信息和机场跑道区的环境图像；

s4：通过鸟情采集终端14对获取机场跑道区的环境图像进行识别分析，识别出环境图像中的鸟情信息，鸟情采集终端14将地理位置信息和识别出的鸟情信息传输到服务器11；

s5：根据服务器11获取的鸟情采集终端14地理位置信息和识别出的鸟情信息，通过监控主站12与监控中继站13传输驱逐指令到对应的鸟群驱逐终端；

s6：鸟群驱逐终端根据驱逐指令对机场跑道区的鸟群进行驱逐。

机场鸟情智能探测防控方法的一个实施例中，所述s3中的鸟情采集终端14固定在机场跑道区的采集位置，或鸟情采集终端14由作业人员手持进行人工巡逻，当鸟情采集终端14由作业人员手持进行人工巡逻时，作业人员通过鸟情采集终端14向鸟群驱逐终端直接发送驱逐指令。

机场鸟情智能探测防控方法的一个实施例中，所述s4中的鸟情信息包括鸟群的种类、数量信息，环境图像的识别分析采用图像识别分类算法实现。图像识别是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。图像识别采用sift算法，sift算法是利用视觉算法用来侦测与描述影像中的局部性特征，它在空间尺度中寻找极值点，并提取出其位置、尺度、旋转不变量。

本发明防控装置设有卫星定位模块2、电子罗盘模块3、zigbee模块4、图像采集模块5、鸟情分析模块6和按键模块7，通过卫星定位模块2获取防控装置的位置信息；通过电子罗盘模块3获取机场鸟群的方位角信息；通过zigbee模块4进行无线网路通讯；通过图像采集模块5采集机场鸟情图像；通过鸟情分析模块6对机场鸟群的数量、种类进行分析；通过按键模块7进行控制指令输入。本发明中服务器11与监控主站12建立连接关系，监控主站12与监控中继站13建立连接关系；监控中继站13设置在机场跑道区四周，监控中继站13与监控主站12之间、监控中继站13之间通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；鸟情采集终端14分布在机场跑道区外围，机器人终端15设置在机场跑道区。本发明在机场跑道区周围布设监控中继站13，将监控中继站13与监控主站12、服务器11通过zigbee短距离传输无线网络协议建立连接关系；在机场跑道区周围等间距间隔布设若干种类的鸟群驱逐终端，鸟群驱逐终端与监控中继站13建立连接关系；将鸟情采集终端14与监控主站12及若干种类的鸟群驱逐终端建立连接关系，鸟情采集终端14获取所处的地理位置信息和机场跑道区的环境图像；通过鸟情采集终端14对获取机场跑道区的环境图像进行识别分析，识别出环境图像中的鸟情信息，鸟情采集终端14将地理位置信息和识别出的鸟情信息传输到服务器11；根据服务器11获取的鸟情采集终端14地理位置信息和识别出的鸟情信息，通过监控主站12与监控中继站13传输驱逐指令到对应的鸟群驱逐终端；鸟群驱逐终端根据驱逐指令对机场跑道区的鸟群进行驱逐。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。