CN111578906A - 一种树木健康的实时监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种树木健康的实时监测系统，包括采集终端、传输终端、树木健康自动分析终端和监控客户端，通过摄像头对树木的冠层实时监测，利用拍摄的冠层图像，将相关监测数据定期传输至传输模块，经过冠层自动分析系统处理自动估计冠层的覆盖面积，通过对比和长期资料数据的分析，判断树木的当前生长状态；当各传感器监测数据异常时，即时将异常数据上传并存储，由树木健康自动分析终端进行异常数据处理并向监控客户端发出相关指令，操作人员即可通过监控客户端接收到的指令对名木古树进行维护处理。本发明还公开一种树木健康的实时监测方法，通过对名木古树进行科学、系统、规范化的维护及管理，延长名木古树的生长寿命。

Description

一种树木健康的实时监测系统及方法
技术领域
本发明涉及名木古树管理技术领域，具体涉及一种树木健康的实时监测系统及方法。
背景技术
长期以来，由于多种原因，我国名木古树遭受破坏现象严重，数量急剧减少。近年来，我国名木古树的保护和管理工作虽有一些地方取得了进展，但总体形势仍不容乐观。保护名木古树的意义是深远的。名木古树是树木资源的瑰宝，是自然界的璀璨明珠，从历史文化的角度看，名木古树被称为“活文物”，“活化石”蕴藏着丰富的政治、历史、人文资源，是一座城市，一个地方的文化程度的标志。从经济角度看，名木古树是森林和旅游的重要资源，对发展旅游经济具有重要的文化和经济价值。从植物生态来看，名木古树为珍贵、珍稀和濒危的竹屋，在维护生物多样性，生态平衡和环境保护有不可替代的作用。
目前针对名木古树保护方案零散，缺乏科学、系统化的管理方法及系统，因此有必要对其进行改善。
发明内容
本发明解决的技术问题：目前针对名木古树保护方案零散，缺乏科学、系统化的管理方法及系统。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
在第一方面，本发明提供了一种树木健康的实时监测系统，包括采集终端、传输终端、树木健康自动分析终端和监控客户端；所述采集终端包括摄像头，所述摄像头用于采集树木的主干及冠幅图像数据，所述主干及冠幅图像数据通过传输终端发送至树木健康自动分析终端，所述树木健康自动分析终端基于主干及冠幅图像数据对树木处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述树木的状态参数信息生成维护建议，且将所述树木的状态参数信息和维护建议发送至所述监控客户端。
进一步的，所述采集终端还包括固定及保护组件，所述固定及保护组件用于将采集终端设置在树木一侧，并使所述摄像头保持水平偏上45°方向对树木的主干及冠幅图像数据进行采集。
进一步的，所述传输终端包括MCU和与MCU连接的通讯模块和存储模块，所述MCU用于接收摄像头采集的采集树木的主干及冠幅图像数据并处理，并控制存储模块和通讯模块分别将主干及冠幅图像数据进行存储和发送至树木健康自动分析终端。
进一步的，所述采集终端还包括监测模块和定时定位模块，所述定时定位模块的输出端与所述MCU一输入端相连接，所述监测模块用于采集破坏或拆除事件，所述定时定位模块用于采集树木的位置信息和定时开启、关闭监测模块，并将其采集的树木的位置信息和监测模块采集的破坏或拆除事件发送至MCU，所述MCU通过通讯模块将树木的位置信息、破坏或拆除事件信息发送至树木健康自动分析终端，所述树木健康自动分析终端将其接收的树木的位置信息、破坏或拆除事件信息发送至监控客户端。
进一步的，所述传输终端还包括定时模块，所述MCU还用于设定主干及冠幅图像数据的阈值，所述MCU将接收的干及冠幅图像数据与设定的阈值进行对比，当采集的主干及冠幅图像数据在所述阈值范围以内时，所述MCU控制存储模块将主干及冠幅图像数据存储，所述定时模块定时向MCU发出工作指令，以定时控制通讯模块将所述主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端，当主干或冠幅图像数据超出所述阈值范围时，所述MCU控制通讯模块将所述主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端。
进一步的，所述采集终端和传输终端还分别包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块和第二电源模块包括太阳能供电模块，分别用于向采集终端和传输终端供电。
进一步的，所述采集终端还包括三轴加速度传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器，所述三轴加速度传感器用于设置在树木的主干上，用于监测主干的姿态变化，所述土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器用于设置在树木周围的土壤内，以监测树木周围土壤的状态。
进一步的，所述监控客户端包括PC端和智能移动终端。
在第二方面，本发明提供了一种树木健康的实时监测方法，包括
采集古树名木的主干及冠幅图像数据并上传；
获取所述主干及冠幅图像数据，并基于主干及冠幅图像数据对古树名木进行处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述树木的状态参数信息生成维护建议；
将所述树木的状态参数信息和维护建议发送至监控客户端。
进一步的，对采集的主干及冠幅图像数据与设定阈值进行对比，若主干及冠幅图像数据在设定阈值范围内，则存储该主干及冠幅图像数据，并定时将该正常的主干及冠幅图像数据上传分析，若主干及冠幅图像数据超出设定阈值范围，则立刻将该异常的主干及冠幅图像数据上传分析。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过高清摄像头对于树木的冠层实时监测数据，利用拍摄的冠层图像，将相关监测数据定期由MCU传输至传输模块，经过冠层自动分析系统处理自动估计冠层的覆盖面积，不同植物存在不同的阈值，通过对比和长期资料数据的分析，判断树木的当前生长状态；当各传感器监测数据异常时，由MCU即时将异常数据上传并存储，由树木健康自动分析终端进行异常数据处理并向监控客户端发出相关指令，操作人员即可通过监控客户端接收到的指令对名木古树进行维护处理。本发明通过对名木古树进行科学、系统、规范化的维护及管理，延长名木古树的生长寿命。
附图说明
图1是树木健康的实时监测系统的结构示意图；
图2是树木健康自动分析终端的操作界面图；
图3是树木健康自动分析终端的操作界面图；
图4是树木健康自动分析终端生成的状态参数信息和维护建议的界面图；
图5是树木健康自动分析终端生成的状态参数信息和维护建议的界面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1至5所示，本发明实施例提供了一种树木健康的实时监测系统，该系统包括采集终端1、传输终端2、树木健康自动分析终端3和监控客户端4。其中，采集终端1包括摄像头11，摄像头11优选采用高清摄像头，摄像头11用于采集树木的主干及冠幅图像数据，摄像头11将采集的主干及冠幅图像数据发送给传输终端2，传输终端2对主干及冠幅图像数据进行处理后发送至树木健康自动分析终端3，树木健康自动分析终端3基于主干及冠幅图像数据对树木处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述树木的状态参数信息生成维护建议，且将树木的状态参数信息和维护建议发送至监控客户端4。监控客户端4包括PC端和智能移动终端。树木的状态参数信息包括树木的名称、郁闭度、生长状态等等。
本发明实施例的采集终端还包括固定及保护组件12，固定及保护组件12用于将采集终端1设置在树木一侧，并使摄像头11保持水平偏上45°方向对树木的主干及冠幅图像数据进行采集。
本发明实施例的传输终端2包括MCU(中央处理器)21和与MCU 21连接的通讯模块22和存储模块23，MCU 21用于接收摄像头11采集的采集树木的主干及冠幅图像数据并处理，并控制存储模块23和通讯模块22分别将主干及冠幅图像数据进行存储和发送至树木健康自动分析终端3。通讯模块22可采用5G通信模块，树木健康自动分析终端3与监控客户端4之间也可采用5G通信传输数据，MCU 21与5G通讯及定位模块之间通过UART端口相连接，当然各数据传输连接并不仅限于此，还可通过其它多种途径进行数据传输，以保证信号传输的及时性及有效性。
本发明实施例的采集终端1还包括监测模块13和定时定位模块14，定时定位模块14的输出端与所述MCU 21一个输入端相连接，监测模块13用于采集的破坏或拆除事件，定时定位模块14用于采集树木的位置信息和定时开启、关闭监测模块13，使检测模块13间歇性工作，定时定位模块14并将其采集的树木的位置信息与监测模块13采集的破坏或拆除事件发送至MCU 21，MCU 21通过通讯模块22将破坏或拆除事件信息发送至树木健康自动分析终端3，树木健康自动分析终端3将其接收的树木的位置信息和破坏或拆除事件信息发送至监控客户端4，以通知监控人员采取相关措施。
本发明实施例的传输终端2还包括定时模块24，MCU 21还用于设定主干及冠幅图像数据的阈值，MCU 21将接收的干及冠幅图像数据与设定的阈值进行对比，当采集的主干及冠幅图像数据在阈值范围以内时，MCU 21控制存储模块23将主干及冠幅图像数据存储，定时模块24定时向MCU 21发出工作指令，以定时控制通讯模块22将主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端3，当主干或冠幅图像数据超出阈值范围时，MCU 21控制通讯模块22将主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端3，树木健康自动分析终端3立即对树木进行分析，将树木的状态参数信息和维护建议发送至监控客户端4。
本发明实施例的采集终端1和传输终端2还分别包括第一电源模块15和第二电源模块25，第一电源模块15和第二电源模块25包括太阳能供电模块，分别用于向采集终端1和传输终端2供电。
本发明实施例的摄像头优选采用两个，树木健康自动分析终端3可根据拍摄的图像自动估计冠层的覆盖面积，可通过主干的形态变化判断树木是否出现倒伏或盗伐等状态。为了更加准确地监控树木的各项生长环境参数，也可酌情增加新的参数，比如，采集终端1还包括三轴加速度传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器，三轴加速度传感器用于设置在树木的主干上，用于监测主干的姿态变化，土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器用于设置在树木周围的土壤内，以监测树木周围土壤的状态。条件允许下，可实行以名木古树生长中心呈放射性排布，以全面掌握名木古树周边的土壤生长环境，做到防患于未然。同样，也可通过MCU 21设定各参数阈值，在阈值范围内是进行定时上传，当出现异常时，立即上传，不再赘述。
基于以上实施例，本领域技术人员可以理解，本发明还提供了一种树木健康的实时监测方法，包括
采集古树名木的主干及冠幅图像数据并上传。
获取所述主干及冠幅图像数据，并基于主干及冠幅图像数据对古树名木进行处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述状态参数信息生成维护建议。
将树木的状态参数信息和维护建议发送至监控客户端。以告知监控人员树木当前的状态，使监控人员及时了解和维护。
还可以对采集的主干及冠幅图像数据与设定阈值进行对比，若主干及冠幅图像数据在设定阈值范围内，则存储该主干及冠幅图像数据，并定时将该正常的主干及冠幅图像数据上传分析，若主干及冠幅图像数据超出设定阈值范围，则立刻将该异常的主干及冠幅图像数据上传分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种树木健康的实时监测系统，其特征在于，包括采集终端、传输终端、树木健康自动分析终端和监控客户端；所述采集终端包括摄像头，所述摄像头用于采集树木的主干及冠幅图像数据，所述主干及冠幅图像数据通过传输终端发送至树木健康自动分析终端，所述树木健康自动分析终端基于主干及冠幅图像数据对树木处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述树木的状态参数信息生成维护建议，且将所述树木的状态参数信息和维护建议发送至所述监控客户端。
2.根据权利要求1所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述采集终端还包括固定及保护组件，所述固定及保护组件用于将采集终端设置在树木一侧，并使所述摄像头保持水平偏上45°方向对树木的主干及冠幅图像数据进行采集。
3.根据权利要求1所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述传输终端包括MCU和与MCU连接的通讯模块和存储模块，所述MCU用于接收摄像头采集的采集树木的主干及冠幅图像数据并处理，并控制存储模块和通讯模块分别将主干及冠幅图像数据进行存储和发送至树木健康自动分析终端。
4.根据权利要求3所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述采集终端还包括监测模块和定时定位模块，所述定时定位模块的输出端与所述MCU一输入端相连接，所述监测模块用于采集破坏或拆除事件，所述定时定位模块用于采集树木的位置信息和定时开启、关闭监测模块，并将其采集的树木的位置信息和监测模块采集的破坏或拆除事件发送至MCU，所述MCU通过通讯模块将树木的位置信息、破坏或拆除事件信息发送至树木健康自动分析终端，所述树木健康自动分析终端将其接收的树木的位置信息、破坏或拆除事件信息发送至监控客户端。
5.根据权利要求3所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述传输终端还包括定时模块，所述MCU还用于设定主干及冠幅图像数据的阈值，所述MCU将接收的干及冠幅图像数据与设定的阈值进行对比，当采集的主干及冠幅图像数据在所述阈值范围以内时，所述MCU控制存储模块将主干及冠幅图像数据存储，所述定时模块定时向MCU发出工作指令，以定时控制通讯模块将所述主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端，当主干或冠幅图像数据超出所述阈值范围时，所述MCU控制通讯模块将所述主干及冠幅图像数据发送至树木健康自动分析终端。
6.根据权利要求1所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述采集终端和传输终端还分别包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块和第二电源模块包括太阳能供电模块，分别用于向采集终端和传输终端供电。
7.根据权利要求1所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述采集终端还包括三轴加速度传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器，所述三轴加速度传感器用于设置在树木的主干上，用于监测主干的姿态变化，所述土壤湿度传感器、土壤温度传感器和土壤PH值传感器用于设置在树木周围的土壤内，以监测树木周围土壤的状态。
8.根据权利要求1所述的树木健康的实时监测系统，其特征在于，所述监控客户端包括PC端和智能移动终端。
9.一种树木健康的实时监测方法，其特征在于，包括
采集古树名木的主干及冠幅图像数据并上传；
获取所述主干及冠幅图像数据，并基于主干及冠幅图像数据对古树名木进行处理分析，以获取树木的状态参数信息，并基于所述树木的状态参数信息生成维护建议；
将所述树木的状态参数信息和维护建议发送至监控客户端。
10.根据权利要求9所述的树木健康的实时监测方法，其特征在于，对采集的主干及冠幅图像数据与设定阈值进行对比，若主干及冠幅图像数据在设定阈值范围内，则存储该主干及冠幅图像数据，并定时将该正常的主干及冠幅图像数据上传分析，若主干及冠幅图像数据超出设定阈值范围，则立刻将该异常的主干及冠幅图像数据上传分析。
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