CN105258682A - 一种生态环境监测设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态环境监测技术领域，公开了一种生态环境监测设备和方法，该设备设置在监测箱内，该设备包括：图像采集装置，设置在所述监测箱内，通过所述监测箱上的孔对所述生态环境进行图像采集；以及控制器，与所述图像采集装置连接，每隔固定时间间隔控制所述图像采集装置对所述生态环境进行图像采集一次并存储在存储器中。本发明通过将图像采集装置设置在放置在生态环境中的监测箱内，并通过控制器控制每隔固定时间间隔对生态环境进行图像采集一次，从而实现了在野外无人值守的条件下不间断的记录，能够广泛应用于风电场生态环境特别是鸟类活动情况的监测。

Description

一种生态环境监测设备和方法

技术领域

本发明涉及生态环境监测技术，具体地，涉及一种生态环境监测设备和方法。

背景技术

风电是一种清洁、无污染、可再生的能源，大力发展风电对于调整能源结构、治理环境污染、促进可持续发展有着重要意义。在风电场的环境评价中，风电场对鸟类的影响是评价的重要内容之一。加拿大、美国、德国、西班牙、丹麦、澳大利亚等国家已经对风电场对鸟类的影响展开了大量的研究，并制定了严格的生态环境保护制度，尤其是鸟类保护制度。这些研究涉及撞风机鸟的种类调查、鸟类栖息地的丧失调查、鸟类适应性调查、风电场及周边鸟类死亡率的调查、调查和监测技术和设备使用的调查等等。如在澳大利亚，在风电项目开发前，就需要对拟建场址中鸟类的数量、种群、迁徙路线等进行观测统计，在风电场运行之后，还需要进行长达三年的鸟类观测，充分掌握鸟类撞击叶片的情况和风电场对鸟类迁徙的影响。

近些年我国风电发展迅猛，截止2013年底，全国累计风电并网容量已达7758万千瓦，连续四年世界排名第一。我国的风电场主要分布在新疆、内蒙等偏远地区，生态环境较为脆弱，随着风电产业不断发展，风电场对生态环境的影响也逐渐引起了中国政府的重视。但是，我国对风电场对鸟类的影响研究并不多，主要是采用生态物种统计的方法，即在风电场建设前予以定性的评估，然而，仍缺少鸟类撞击风机和风机对鸟类迁徙影响的具体监测，也缺少监测的手段和方法。

目前，在生态环境保护较为严格的国家，一些风电场雇佣专业公司通过人工对风电场生态环境及鸟类活动情况进行定期的监测，这种做法成本较高，也无法实现无间断的实时监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种生态环境监测设备和方法，用于解决实时监测生态环境以观察鸟类活动情况的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种生态环境监测设备，该设备设置在监测箱内，该设备包括：图像采集装置，设置在所述监测箱内，通过所述监测箱上的孔对所述生态环境进行图像采集；以及控制器，与所述图像采集装置连接，每隔固定时间间隔控制所述图像采集装置对所述生态环境进行图像采集一次并存储在存储器中。

相应地，本发明提供了一种生态环境监测方法，该方法包括：设置在监测箱内的图像采集装置通过所述监测箱上的孔对所述生态环境进行图像采集；以及每隔固定时间间隔控制所述图像采集装置对所述生态环境进行图像采集一次并存储。

通过上述技术方案，本发明通过将图像采集装置设置在放置在生态环境中的监测箱内，并通过控制器控制每隔固定时间间隔对生态环境进行图像采集一次，从而实现了在野外无人值守的条件下不间断的记录，能够广泛应用于风电场生态环境特别是鸟类活动情况的监测。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的生态环境监测设备的框图；

图2是本发明具体实施方式提供的生态环境监测设备的框图；

图3是本发明具体实施方式提供的生态环境监测设备电路图；

图4是本发明具体实施方式提供的生态监测设备整体电路图；以及

图5是本发明提供的生态环境监测设备的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的生态环境监测设备的框图，如图1所示，该设备包括图像采集装置和控制器。本发明提供的生态环境监测设备可以设置在检测箱内，其中图像采集装置设置在监测箱内，通过监测箱上的孔对生态环境进行图像采集；控制器与图像采集装置连接，每隔固定时间间隔控制图像采集装置对生态环境进行图像采集一次并存储在存储器中。

图像采集装置可以为具有定时拍照功能的照相机或摄像机等，在进行图像采集之后可以将所采集的图像存储在图像采集装置自身的存储器中，应当注意的是，本发明是考虑到存储器的容量才设置每隔固定时间间隔对生态环境进行图像采集一次，而实际上，如果存储器容量足够大，可以通过摄像机进行录制以更全面地了解生态环境的变化。当然，本领域技术人员可以根据实际情况(如，存储器的容量等)来设置固定时间间隔的长短。

如图1所示，本发明提供的生态环境监测设备还包括温度采集装置，该温度采集装置与控制器连接，并设置在监测箱内，用于采集监测箱内的温度，控制器根据所采集的监测箱内的温度对监测箱内的温度进行温度控制。

由于野外环境恶劣，因而放置在野外的监测箱会因为恶劣的天气影响，例如超高温或超低温等，而造成监测箱内的监测设备无法正常工作，特别是在采用太阳能供电电源对监测箱内的用电设备供电情况下，如果监测箱内的温度不在太阳能供电电源中的蓄电池的工作温度的范围，则会影响整个监测设备的工作。

因此，需要对监测箱内的温度进行控制，以保证监测设备的正常工作。为了将监测箱内的温度控制在一定的温度范围内，如图1所示，监测设备还包括散热装置和加热装置，其中，散热装置设置在监测箱外壳上，用于对监测箱进行散热；加热装置设置在监测箱内，用于对监测箱进行加热；控制器在监测箱内的温度低于第一温度阈值的情况下，控制加热装置对监测箱进行加热，在监测箱内的温度高于第二温度阈值的情况下，控制散热装置对监测箱进行散热；其中第一温度阈值小于所述第二温度阈值。

例如，一般情况下，监测设备的正常工作温度范围在-30℃～30℃，所以可以将第一温度阈值设置在-30℃，将第二温度阈值设置在30℃，控制器通过控制散热装置和加热装置的开启和关闭来实现对监测箱内温度的控制，控制器可以通过继电器来控制散热装置和加热装置的开启和关闭。

其中，散热装置可以为排气扇，加热装置可以为电热丝，当然，本发明不限于此，只要能够实现散热的散热装置、能够实现加热的加热装置都在本发明的保护范围之内。

图2是本发明具体实施方式提供的生态环境监测设备的框图，如图2所示，在具体实施生态环境监测设备的时候，还需要太阳能供电电源，该太阳能供电电源用于向监测箱内的用电设备供电，这里用电设备包括本发明提供的生态环境监测设备中的所有设备，然而，该太阳能供电电源直接向图像采集装置、温度采集装置、控制器、电压采集装置(将在下文中进行描述)进行供电，而间接通过控制器向散热装置、加热装置、报警装置(将在下文中进行描述)、无线通信装置(将在下文中进行描述)进行供电。

本领域技术人员应当理解，太阳能供电电源将光能转化为电能并存储在蓄电池中(参见图4)，而监测箱内的温度如果不在蓄电池的工作温度范围内，蓄电池将不能正常工作，也就不能保证监测设备的正常工作，因而，上文中描述的温度采集装置就能够保证监测箱内的温度处于蓄电池的工作温度范围。

另一方面，为了更好地保证蓄电池的正常工作，本发明提供的监测设备还可以包括电压采集装置和报警装置，该电压采集装置用于采集太阳能供电电源中的蓄电池的输出电压，控制器在蓄电池的输出电压低于预定电压阈值的情况下，控制报警装置进行报警。这里，报警装置可以为报警灯，或者可以是声光报警装置，其目的是在监测设备不能正常工作的情况下，便于工作人员找到监测箱。

如图2所示，本发明提供的生态环境监测设备还可以包括无线通信装置，该无线通信装置与控制器连接，用于无线发射存储在存储器中的图像，并且在蓄电池的输出电压低于预定电压阈值的情况下，控制器控制无线通信装置发出报警信号。

为了使所拍摄的图像能够传送到后台以向工作人员展示，因而可以通过无线通信装置向后台发送所拍摄的图像。

另一方面，在蓄电池的输出电压低于预定电压阈值和/或所采集的监测箱内的温度不在预定温度阈值范围(预定阈值范围可以为大于或等于第一温度阈值并小于或等于第二温度阈值)内的情况下，控制器控制所述无线通信装置发出报警信号。这里，在蓄电池的输出电压低于预定电压阈值和/或所采集的监测箱内的温度不在预定温度阈值范围内(即监测设备出现故障)时，可以通过无线通信装置向后台发出报警信号，在工作人员在野外查找出现故障的监测设备的情况下，可以手持例如3G终端来发射指令以在接近监测设备时发出指令，监测箱中的监测设备通过无线通信装置(例如，3G无线通信终端)接收指令，并通过报警装置进行报警。

以上可以通过计算机进行数据采集装置(包括图像采集装置、温度采集装置、电压采集装置)与控制器之间的数据交互，无线通信装置可以实施为3G无线路由器并与设置在计算机上的网卡连接来发射信号。

图3是本发明具体实施方式提供的生态环境监测设备电路图，如图3所示，数据采装置内设置有射频读写器，以无线获取温度采集装置的温度信息。控制器对采集到的监测箱内的温度进行阀值判断，在阀值内，继电器被断开(由于需要通过两个继电器分别控制加热装置和散热装置，因而这里两个继电器均被断开，图中未示出)，加热装置和散热装置均处于关断状态。在监测箱内的温度高于第二温度阈值时，控制器通过控制打开与散热装置相应的光耦开关(这里需要两个光耦开关，分别用于控制两个继电器，图中未示出)，继而打开与散热装置相应的继电器，散热装置打开，开始降温。在监测箱内的温度低于第一温度阈值时，控制器通过控制打开光耦开关，继而打开与加热装置相应的继电器，加热装置工作，开始加温。此外，监测箱内的温度也可以由控制器通过以太网上传给后台。

图4是本发明具体实施方式提供的生态监测设备整体电路图，如图4所示，本发明提供的生态监测设备通过太阳能供电电源进行供电，其可以将光能转化为电能并存储在蓄电池中，图像采集装置(图4中示出了两个视频采集装置，这两个视频采集装置可以在不同角度对生态环境进行图像采集)，后台计算机可以通过图像采集接口(例如，视频BNC)接收所采集的图像，并且后台计算机设置有USB接口和网卡接口。控制器对加热装置、散热装置和报警装置进行控制(具体控制方式已经在上文中进行阐述)，如图4所示，可以通过天线接收温度采集装置(图4中未示出)所采集的监测箱内的温度，并且所采集的监测箱内的温度可以通过以太网上传至后台。此外，电压采集装置采集蓄电池的输出电压，在蓄电池的输出电压低于预定电压阈值的情况下，控制器通过以外网向后台发出报警信号。

图5是本发明提供的生态环境监测方法的流程图，如图5所示，该方法包括：设置在监测箱内的图像采集装置通过监测箱上的孔对生态环境进行图像采集；以及每隔固定时间间隔控制图像采集装置对生态环境进行图像采集一次并存储。

需要说明的是，本发明提供的生态环境监测方法的具体细节及益处与本发明提供的生态环境监测设备类似，于此不予赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

本发明提供的监测箱能够在野外无人值守的条件下进行不间断的记录，具有智能化、不间断供电、抗寒冷、抗老化、远程监控、报警定位等特点，能够广泛的应用于风电场生态环境监测，尤其是鸟类监测，同时，也可以用作风电场施工期或重点防范区域的安防监控设备。

随着环境保护的意识不断加强，风电场的生态环境保护必将得到重视，风机对鸟类，尤其是珍稀鸟类的影响将会成为风电场运行管理不可或缺的一部分，因而本发明具有广阔应用前景。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种生态环境监测设备，该设备设置在监测箱内，其特征在于，该设备包括：

图像采集装置，设置在所述监测箱内，通过所述监测箱上的孔对所述生态环境进行图像采集；以及

控制器，与所述图像采集装置连接，每隔固定时间间隔控制所述图像采集装置对所述生态环境进行图像采集一次并存储在存储器中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

温度采集装置，与所述控制器连接，设置在所述监测箱内，用于采集所述监测箱内的温度；

所述控制器根据所采集的监测箱内的温度对所述监测箱内的温度进行温度控制。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

散热装置，设置在所述监测箱外壳上，用于对所述监测箱进行散热；以及

加热装置，设置在所述监测箱内，用于对所述监测箱进行加热；

所述控制器在所述监测箱内的温度低于第一温度阈值的情况下，控制所述加热装置对所述监测箱进行加热，在所述监测箱内的温度高于第二温度阈值的情况下，控制所述散热装置对所述监测箱进行散热；

其中所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，其中：

所述散热装置为排气扇；和/或

所述加热装置为电热丝。

5.根据权利要求2至4中任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

太阳能供电电源，用于向所述监测箱内的用电设备供电；

电压采集装置，用于采集所述太阳能供电电源中的蓄电池的输出电压；以及

报警装置；

所述控制器在所述蓄电池的输出电压低于预定电压阈值的情况下，控制所述报警装置进行报警。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

无线通信装置，与所述控制器连接，用于无线发射存储在存储器中的图像；

其中，在所述蓄电池的输出电压低于预定电压阈值和/或所采集的监测箱内的温度不在预定温度阈值范围内的情况下，控制器控制所述无线通信装置发出报警信号。

7.一种生态环境监测方法，其特征在于，该方法包括：

设置在监测箱内的图像采集装置通过所述监测箱上的孔对所述生态环境进行图像采集；以及

每隔固定时间间隔控制所述图像采集装置对所述生态环境进行图像采集一次并存储。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

采集所述监测箱内的温度；

根据所采集的监测箱内的温度对所述监测箱内的温度进行温度控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述监测箱内的温度低于第一温度阈值的情况下，对所述监测箱进行加热；以及

在所述监测箱内的温度高于第二温度阈值的情况下，对所述监测箱进行散热；

其中所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。

10.根据权利要求7至9中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

采集向所述监测箱内的用电设备供电的太阳能供电电源中的蓄电池的输出电压；以及

在所述蓄电池的输出电压低于预定电压阈值的情况下，进行报警。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

无线发射存储在存储器中的图像；

其中，在所述蓄电池的输出电压低于预定电压阈值和/或所采集的监测箱内的温度不在预定温度阈值范围内的情况下，发出报警信号。