本發(fā)明涉及一種鳥類觀測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鳥類觀測是一種廣泛存在的人類行為，對(duì)于研究自然科學(xué)、分析鳥類習(xí)性、保護(hù)瀕危物種等方面有著不可或缺的意義。目前的鳥類觀測大都借助望遠(yuǎn)鏡、攝像機(jī)、鳥類圖鑒等工具，依靠人工進(jìn)行觀測，存在以下不足：

1.人工觀測受到天氣、交通、安全等多種因素制約；

2.個(gè)體的觀測范圍十分有限，且受到精力的限制不能做到全天候連續(xù)觀測；

3.對(duì)鳥類種類的識(shí)別、數(shù)量的計(jì)算容易出現(xiàn)誤差；

4.頻繁的觀測可能引起鳥類警覺，干擾鳥類的正常活動(dòng)，或?qū)е馒B類避開觀測區(qū)，影響觀測質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鳥類觀測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鳥類的自動(dòng)觀測，且不受到人為因素影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鳥類觀測系統(tǒng)，包括n個(gè)設(shè)置于輸電塔上的視頻監(jiān)控單元、設(shè)置于監(jiān)控中心且與所述視頻監(jiān)控單元相互通信的視頻接收單元；所述視頻監(jiān)控單元包括多角度拍攝模塊、設(shè)置于輸電塔塔架上的處理模塊，所述多角度拍攝模塊包括固定于輸電塔塔架上的第一電機(jī)、與第一電機(jī)輸出軸固定連接的第二電機(jī)、設(shè)置于一連接板上的攝像頭、兩端分別與第二電機(jī)輸出軸與連接板固定連接的連接桿，所述處理模塊包括與所述攝像頭連接的mcu及與該mcu連接的gps模塊、第一電力載波收發(fā)模塊，所述mcu還分別通過第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與第一電機(jī)、第二電機(jī)連接；所述視頻接收單元包括一用于與第一電力載波收發(fā)模塊通信的第二電力載波收發(fā)模塊；其中，n為大于1的整數(shù)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述連接板上還設(shè)置有一熱成像儀。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括n個(gè)設(shè)置于輸電塔上的太陽能供電單元，所述太陽能供電單元包括用于為整個(gè)裝置供電的蓄電池、與蓄電池連接的太陽能光伏陣列、用于帶動(dòng)太陽能光伏陣列沿豎平面轉(zhuǎn)動(dòng)的第三電機(jī)、用于帶動(dòng)第三電機(jī)沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的第四電機(jī)、用于檢測太陽方位的太陽方位檢測電路；所述第三電機(jī)、第四電機(jī)分別通過第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述mcu連接，所述太陽方位檢測電路與所述mcu連接。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述太陽方位檢測電路包括5個(gè)光敏二極管，以該5個(gè)光敏二極管中的第一光敏二極管為中心，呈十字型分布在一圓盤上表面，每個(gè)光敏二極管與其相鄰的光敏二極管均保持一定的間隙，所述圓盤罩設(shè)有一頂部具有透光孔的中空?qǐng)A柱罩，所述圓盤固定于輸電塔塔架上。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述太陽方位檢測電路還包括第一至第四運(yùn)放及第一至第五電阻；所述第一至第五光敏二極管的負(fù)端均連接至電源正極，所述第一至第五光敏二極管的正端還別經(jīng)第一至第五電阻連接至地；所述第一光敏二極管的正端連接至第一運(yùn)放的同相輸入端；所述第二光敏二極管的正端連接至第一運(yùn)放的反相輸入端；所述第三光敏二極管的正端連接至第二運(yùn)放的反相輸入端；所述第四光敏二極管的正端連接至第三運(yùn)放的反相輸入端；所述第五光敏二極管的正端連接至第四運(yùn)放的反相輸入端；所述第一運(yùn)放的同相輸入端與第二運(yùn)放的同相輸入端、第三運(yùn)放的同相輸入端和第四運(yùn)放的同相輸入端連接。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述太陽能供電單元根據(jù)天氣情況采用光電檢測追蹤模式或太陽角追蹤模式，實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤；

1)若為晴天，采用所述光電檢測追蹤模式實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤：

(1)判斷第一光敏二極管是否受到光照，若是，保持所述太陽能光伏陣列朝向，并延時(shí)預(yù)定時(shí)間重新執(zhí)行步驟(1)；若否，直接進(jìn)入步驟(2)；

(2)分別判斷位于第一光敏二極管水平垂直的四個(gè)方向上的第二至第五二極管是否受到光照，若是，調(diào)整所述太陽能光伏陣列朝向，并延時(shí)預(yù)定時(shí)間重新執(zhí)行步驟(1)；若否，直接重新執(zhí)行步驟(1)；

2)若為陰天，采用所述太陽角追蹤模式實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤：

(1)讀取實(shí)時(shí)時(shí)間及當(dāng)期位置經(jīng)緯度，并根據(jù)該實(shí)時(shí)時(shí)間及經(jīng)緯度計(jì)算太陽高度角和方位角；

(2)根據(jù)太陽高度角和方位角以及太陽能光伏陣列的長度，計(jì)算出太陽能光伏陣列在該時(shí)刻太陽高度角水平方向的偏移高度和太陽方位角水平方向的偏移高度；

(3)延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，計(jì)算預(yù)定時(shí)間后時(shí)刻的太陽高度角水平方向的偏移高度和太陽方位角水平方向的偏移高度；

(4)根據(jù)預(yù)定時(shí)間前后兩個(gè)時(shí)刻的偏移高度差，計(jì)算出太陽能光伏陣列需調(diào)整角度，以保證太陽能光伏陣列與太陽光照的角度垂直。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述太陽高度角和方位角的計(jì)算方法如下：

設(shè)一年365天對(duì)應(yīng)區(qū)間為[0,π]，取日角：dn取為年的日期序列，1月1日dn為1，12月31日dn為365，則赤尾弧度δ為：

δ＝0.00689-0.39951cosθ0+0.07208sinθ0-0.0068cos2θ0+0.0009sin2θ0

-0.00269cos3θ0+0.00151sin3θ0

太陽實(shí)角ω為：ω＝真太陽時(shí)(小時(shí))×15-180，式中ω單位為度，15表示每小時(shí)相當(dāng)于15°時(shí)角。

真太陽時(shí)＝地方時(shí)+時(shí)差＝北京時(shí)+經(jīng)度訂正+時(shí)差＝北京時(shí)+(當(dāng)?shù)亟?jīng)度-120÷60+時(shí)差)；

時(shí)差(小時(shí))＝時(shí)差(弧度)×12÷π

設(shè)太陽高度角和方位角分別為θh和θp，地理緯度為ψ，則

sinθh＝sinψsinδ+cosψcosδcosω

sinθp＝cosδsinω/cosθh

cosθp＝(sinθhsinψ-sinδ)/cosθhcosψ

由此可知，只要時(shí)間和經(jīng)緯度一定，就能通過以上公式計(jì)算出相應(yīng)的太陽高度角和方位角。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.有效利用了鳥類喜好停留在輸電線上休息的天性；

2.鳥類停在輸電線上時(shí)，所處區(qū)域相對(duì)固定，便于觀測儀器的安裝定位，且停留區(qū)域周圍沒有遮蔽物，對(duì)觀測十分有利；而且電塔高度高，視野開闊，具備天然的觀測優(yōu)勢(shì)；

3、輸電塔因客觀需要，架設(shè)在人煙稀少處，跨越高山、森林等鳥類活躍區(qū)域，可以消除人類活動(dòng)對(duì)觀測的影響，并且觀測過程對(duì)鳥類活動(dòng)不造成干涉影響；

4、輸電網(wǎng)是本身是全連通的信息網(wǎng)絡(luò)，觀測裝置采集的數(shù)據(jù)信息可以實(shí)時(shí)傳輸，全網(wǎng)覆蓋；

5、充分利用了現(xiàn)有設(shè)備，減少成本投入。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多角度拍攝模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明太陽能光伏陣列與第三電機(jī)、第四電機(jī)設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明電路原理框圖。

圖4是分布5個(gè)光敏二極管的圓盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是頂部有透光孔的中空?qǐng)A柱罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是太陽方位檢測電路示意圖。

圖中：1-第一電機(jī)，2-第二電機(jī)，3-連接桿，4-攝像頭，5-熱成像儀，6-連接板，7-太陽能光伏陣列，8-第三電機(jī)，9-第四電機(jī)，10-圓盤，11-中空?qǐng)A柱罩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-6，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。

本發(fā)明的一種鳥類觀測系統(tǒng)，包括n個(gè)設(shè)置于輸電塔上的視頻監(jiān)控單元、設(shè)置于監(jiān)控中心且與所述視頻監(jiān)控單元相互通信的視頻接收單元；所述視頻監(jiān)控單元包括多角度拍攝模塊、設(shè)置于輸電塔塔架上的處理模塊，所述多角度拍攝模塊包括固定于輸電塔塔架上的第一電機(jī)、與第一電機(jī)輸出軸固定連接的第二電機(jī)、設(shè)置于一連接板上的攝像頭、兩端分別與第二電機(jī)輸出軸與連接板固定連接的連接桿，所述處理模塊包括與所述攝像頭連接的mcu及與該mcu連接的gps模塊(用于定位各視頻監(jiān)控單元所在位置，以便于維修)、第一電力載波收發(fā)模塊，所述mcu還分別通過第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與第一電機(jī)、第二電機(jī)連接；所述視頻接收單元包括一用于與第一電力載波收發(fā)模塊通信的第二電力載波收發(fā)模塊；其中，n為大于1的整數(shù)。所述連接板上還設(shè)置有一熱成像儀。

在本實(shí)施例中，還包括n個(gè)設(shè)置于輸電塔上的太陽能供電單元，所述太陽能供電單元包括用于為整個(gè)裝置供電的蓄電池、與蓄電池連接的太陽能光伏陣列、用于帶動(dòng)太陽能光伏陣列沿豎平面轉(zhuǎn)動(dòng)的第三電機(jī)、用于帶動(dòng)第三電機(jī)沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的第四電機(jī)、用于檢測太陽方位的太陽方位檢測電路；所述第三電機(jī)、第四電機(jī)分別通過第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述mcu連接，所述太陽方位檢測電路與所述mcu連接。

在本實(shí)施例中，所述太陽方位檢測電路包括5個(gè)光敏二極管，以該5個(gè)光敏二極管中的第一光敏二極管為中心，呈十字型分布在一圓盤上表面，每個(gè)光敏二極管與其相鄰的光敏二極管均保持一定的間隙，所述圓盤罩設(shè)有一頂部具有透光孔的中空?qǐng)A柱罩，所述圓盤固定于輸電塔塔架上。

在本實(shí)施例中，所述太陽方位檢測電路還包括第一至第四運(yùn)放及第一至第五電阻；所述第一至第五光敏二極管的負(fù)端均連接至電源正極，所述第一至第五光敏二極管的正端還別經(jīng)第一至第五電阻連接至地；所述第一光敏二極管的正端連接至第一運(yùn)放的同相輸入端；所述第二光敏二極管的正端連接至第一運(yùn)放的反相輸入端；所述第三光敏二極管的正端連接至第二運(yùn)放的反相輸入端；所述第四光敏二極管的正端連接至第三運(yùn)放的反相輸入端；所述第五光敏二極管的正端連接至第四運(yùn)放的反相輸入端；所述第一運(yùn)放的同相輸入端與第二運(yùn)放的同相輸入端、第三運(yùn)放的同相輸入端和第四運(yùn)放的同相輸入端連接。

在本實(shí)施例中，所述太陽能供電單元根據(jù)天氣情況采用光電檢測追蹤模式或太陽角追蹤模式，實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤；

1)若為晴天，采用所述光電檢測追蹤模式實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤：

(1)判斷第一光敏二極管是否受到光照，若是，保持所述太陽能光伏陣列朝向，并延時(shí)預(yù)定時(shí)間重新執(zhí)行步驟(1)；若否，直接進(jìn)入步驟(2)；

(2)分別判斷位于第一光敏二極管水平垂直的四個(gè)方向上的第二至第五二極管是否受到光照，若是，調(diào)整所述太陽能光伏陣列朝向，并延時(shí)預(yù)定時(shí)間重新執(zhí)行步驟(1)；若否，直接重新執(zhí)行步驟(1)；

2)若為陰天，采用所述太陽角追蹤模式實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)追蹤：

(1)讀取實(shí)時(shí)時(shí)間及當(dāng)期位置經(jīng)緯度，并根據(jù)該實(shí)時(shí)時(shí)間及經(jīng)緯度計(jì)算太陽高度角和方位角；

(2)根據(jù)太陽高度角和方位角以及太陽能光伏陣列的長度，計(jì)算出太陽能光伏陣列在該時(shí)刻太陽高度角水平方向的偏移高度和太陽方位角水平方向的偏移高度；

(3)延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，計(jì)算預(yù)定時(shí)間后時(shí)刻的太陽高度角水平方向的偏移高度和太陽方位角水平方向的偏移高度；

(4)根據(jù)預(yù)定時(shí)間前后兩個(gè)時(shí)刻的偏移高度差，計(jì)算出太陽能光伏陣列需調(diào)整角度，以保證太陽能光伏陣列與太陽光照的角度垂直。

所述太陽高度角和方位角的計(jì)算方法如下：

設(shè)一年365天對(duì)應(yīng)區(qū)間為[0,π]，取日角：dn取為年的日期序列，1月1日dn為1，12月31日dn為365，則赤尾弧度δ為：

δ＝0.00689-0.39951cosθ0+0.07208sinθ0-0.0068cos2θ0+0.0009sin2θ0

-0.00269cos3θ0+0.00151sin3θ0

太陽實(shí)角ω為：ω＝真太陽時(shí)(小時(shí))×15-180，式中ω單位為度，15表示每小時(shí)相當(dāng)于15°時(shí)角。

真太陽時(shí)＝地方時(shí)+時(shí)差＝北京時(shí)+經(jīng)度訂正+時(shí)差＝北京時(shí)+(當(dāng)?shù)亟?jīng)度-120÷60+時(shí)差)；

時(shí)差(小時(shí))＝時(shí)差(弧度)×12÷π

設(shè)太陽高度角和方位角分別為θh和θp，地理緯度為ψ，則

sinθh＝sinψsinδ+cosψcosδcosω

sinθp＝cosδsinω/cosθh

cosθp＝(sinθhsinψ-sinδ)/cosθhcosψ

由此可知，只要時(shí)間和經(jīng)緯度一定，就能通過以上公式計(jì)算出相應(yīng)的太陽高度角和方位角。

本發(fā)明通過上述攝像頭、熱成像儀采集的停在輸電線纜上的鳥類的信息，傳輸給監(jiān)控中心的主控電腦進(jìn)行分析，對(duì)鳥類體型、翅形、尾形、羽色等特征的分析，分析出鳥類的種類、數(shù)量，同時(shí)可以記錄下其出現(xiàn)區(qū)域、出現(xiàn)時(shí)間、停留時(shí)長等信息，將信息按地域、時(shí)間、種類等進(jìn)行分析整理，形成鳥類觀測記錄。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。