CN114019094A - 一种林业自然资源资产数据采集装置、系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于林业数据采集装置技术领域，具体为一种林业自然资源资产数据采集装置、系统及其方法，其包括装置本体、用于供装置本体放置的、并固定在被测区域的支撑结构以及装配于支撑结构上的、用于为该装置本体提供电源的能量供应装置；支撑结构包括支撑柱及与支撑柱可拆卸连接的容置结构；从而方便了装置本体在被测区域的使用及安装，具有结构简单合理，使用方便的特点；并且通过能量供应装置，有效的解决了偏僻的被测区域难以接通市电的问题；在被测区域使用装置本体时，便于了使用者同时进行对多台检测仪在被测区域的操作使用；且通过采用林业自然资源资产数据采集系统及其方法的设计，降低了人力监控的成本，可以有效增强了数据采集的效率。

Description

一种林业自然资源资产数据采集装置、系统及其方法

技术领域

本发明属于林业自然资源资产数据采集技术领域，具体为一种林业自然资源资产数据采集装置、系统及其方法。

背景技术

林业资源是人类的重要自然资源之一。它为人类的生产和生活提供了大量繁多的资源。林业资源包括造林、育林、护林、森林采伐和更新、木材和其他林产品的采集和加工等自然地森林资源或人造森林资源。特别是对水域和山林，往往会因为通过人力巡查成本过高，导致对具体环境问题的发现较为滞后，而发现环境问题之后还需要制定具体策略，较为耗时耗力。森林中的自然资源、资产很有多种，比如树木、土壤、水流等，都属于森林自然的资源、资产。在林业资源的管理过程中，及时获取森林的,环境数据，具有十分重要的作用。这些环境数据可以包括气象环境数据：例如风向、风速、光强、热量、湿度、降雨量等数据；以及水文土质数据：如水流量、蓄水量、水离子成分、土质墒情、盐碱度、PH值等。

传统的林业资源大多是依靠人工进行监测，需要耗费大量人力进行实地测量或建立地面观测站。监测难度较大，无法持续监测，成本高，监测数据比较分散，数据管理困难。然而，目前人们通过采用林业自然资源资产数据采集系统对林业资源进行监测，在监测区域部署大量的传感器，每个传感器为一个节点，大量的传感器节点通过物联网网关形成一个多跳的自组织网络系统，从而达到感知、采集和处理其网络覆盖的监测区域内感知对象的信息的目的。

但现有的林业自然资源资产数据采集系统在森林的土壤监测、空气监测及水质监测的远程管理等方面的应用还处在初级阶段，随着使用需求的不断提高，人们对林业自然资源资产数据采集系统提出了更高的要求。而且在林区进行生态环境数据采集时，由于林区远离城市，一般没有市电供应；给使用者带来不便；并且目前的林业自然资源资产数据采集装置，在安装及操作过程中,给使用者带来诸多不便；因而有必要针对这类售林业自然资源资产数据采集装置的结构进行研究和改进；为了解决上述问题，故提出本申请的构思。

发明内容

本发明的目的是提供一种林业自然资源资产数据采集装置，以解决现有技术存在的上述缺陷中的至少一种。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种林业自然资源资产数据采集装置，它包括：装置本体、用于供所述装置本体放置的、并固定在被测区域的支撑结构以及装配于所述支撑结构上的、用于为该装置本体提供电源的能量供应装置；所述支撑结构包括支撑柱及与所述支撑柱可拆卸连接的容置结构。

本发明的进一步改进，所述容置结构具有用于供所述装置本体容置的容置槽以及盖设于该容置槽上的密封盖。

本发明的进一步改进，所述能量供应装置包括蓄电池和太阳能板，所述太阳能板通过导线将电流导入所述蓄电池，用于电力供给。

本发明的进一步改进，所述装置本体还包括土壤检测仪及与所述土壤检测仪组合的水质检测仪，所述土壤检测仪与水质检测仪之间通过链接件活动连接；

所述土壤检测仪与所述水质检测仪在所述链接件的作用下能使两者作出相对的旋转运动。

本发明的进一步改进，所述土壤检测仪靠近所述链接件的一侧开设有多个第一插孔，所述水质检测仪靠近所述土壤检测仪一侧具有多个与各所述第一插孔对应的第一插块；

当所述土壤检测仪与所述水质检测仪旋转相互聚拢时，所述第一插块与第一插孔卡接，以使两者限位固定，且使两者连接形成同一平面。

本发明的进一步改进，所述土壤检测仪背面具有多个第二插块，所述水质检测仪背面具有多个与所述第二插块对应的第二插孔；

所述土壤检测仪相对所述水质检测仪旋转，使两者的背面相对时，所述第二插块能与所述第二插孔插接；以使两者限位固定。

本发明的进一步改进，所述土壤检测仪及与所述土壤检测仪组合的水质检测仪上端分别连接有第一信号线及第二信号线，所述第一信号线末端连接有土壤PH传感器，所述土壤PH传感器上固定有连接轴；

所述土壤检测仪下端具有螺帽，所述连接轴与螺帽可固定连接；

所述第二信号线末端连接有水质PH传感器，所述水质检测仪下端固定有用于供所述第二信号线卡接的卡接结构。

本发明的另一个目的在于提出一种林业自然资源资产数据采集系统，包括：数据采集单元、与所述数据采集单元连接的地理信息定位单元、与所述地理信息定位单元连接的无线通信单元以及与所述无线通信单元通信连接的后台管理系统和如权利要求1-7任一项所述的林业自然资源资产数据采集装置；

所述地理信息定位单元用于向该后台管理系统提供并发送被测区域的定位数据及状态；

所述数据采集单元通过所述无线通信单元与所述后台管理系统通信连接；

所述数据采集单元包括土壤监测模块、空气监测模块、水质监测模块以及控制模块，所述土壤监测模块、所述空气监测模块以及所述水质监测模块均与所述控制模块电连接。

本发明的进一步改进，所述后台管理系统包括数据存储单元、人机界面、森林资源数据库及主控单元；所述数据存储单元用于存储无线通信单元传输的数据；所述人机界面用于工作人员查看被测区域的环境数据，并结合当前环境数据及时给出处理方案，并将方案发送给主控单元；所述森林资源数据库用于存储若干植物种类的数据信息。

本发明的又一个目的在于提出一种林业自然资源资产数据采集方法，所述方法包括：获取被测区域的数据，移动客户端通过无线通信单元无线传输方式发送指令控制数据采集单元的开始和停止检测，并接收数据采集单元和后台管理系统传输的数据；以获取被测区域对应的水质检测数据，以及获取对应的空气质量检测数据，以及获取对应的土壤温湿度检测数据；

利用无线通信单元将所获取被测区域的数据，上传到云端，并通过移动客户端的APP应用单元向用户展示后台管理系统的各种工作状态和参数，便于进行人机交互。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

该种林业自然资源资产数据采集装置，它包括：装置本体、用于供所述装置本体放置的、并固定在被测区域的支撑结构以及装配于所述支撑结构上的、用于为该装置本体提供电源的能量供应装置；所述支撑结构包括支撑柱及与所述支撑柱可拆卸连接的容置结构；通过上述设计，方便了装置本体在被测区域的使用及安装，具有结构简单合理，使用方便的特点；并且通过能量供应装置，有效的解决了偏僻的被测区域难以接通市电的问题；

在被测区域使用装置本体时，由于土壤检测仪与水质检测仪通过链接件活动连接，可以在使用土壤检测仪时，将水质检测仪活动至土壤检测仪背部，而使用水质检测仪时，将土壤检测仪活动至水质检测仪背部，而且土壤检测仪与水质检测仪背靠背时稳定，同时使用土壤检测仪及水质检测仪时，将土壤检测仪与水质检测仪旋转相互聚拢时，通过第一插块与第一插孔卡接，以使两者限位固定，且使两者连接形成同一平面；操作时，这样便于了使用者同时进行对多台检测仪在被测区域的操作使用；从而提高了便利性，具有灵活的特性，更方便了用户的操作使用；

通过采用林业自然资源资产数据采集系统及其方法的设计，这样一来就可以直观了解到被测区域的情况，大大减少人力监控成本，以及人为判断造成的调度资源的浪费的问题，且可大大提高数据采集的效率，实现林业自然资源资产数据采集的全程无纸化作业。

附图说明

图1为本发明装置本体、能源装置及支撑结构的组合使用状态示意图；

图2为本发明装置本体的立体结构示意图；

图3为本发明图2的A局部放大结构示意图；

图4为本发明图2的B局部放大结构示意图；

图5为本发明卡接结构立体结构示意图；

图6为本发明土壤检测仪与水质检测仪的组合使用状态背面示意图；

图7为本发明支撑结构的爆炸结构示意图；

图8为本发明林业自然资源资产数据采集系统的控制原理图。

图中：1、土壤检测仪；2、水质检测仪；3、链接件；4、第一信号线；5、第二信号线；6、土壤PH传感器；7、水质PH传感器；8、卡接结构；9、第一插孔；11、第一插块；13、连接轴；14、螺帽；15、固定板；16、第二插孔； 17、第二插块；21、装置本体；22、能量供应装置；232、太阳能板；23、支撑结构；231、支撑柱；232、容置结构；233、容置槽；234、通孔；235、密封盖； a1、数据采集单元；a11、土壤监测模块；a12、空气监测模块；a13、水质监测模块；a14、控制模块；a2、地理信息定位单元；a3、无线通信单元；a4、后台管理系统；a5、远程管理中心；a51、数据存储单元；a52、人机界面；a53、森林资源数据库；a54、主控单元；a6、移动客户端；a7、云端。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合具体实施例对本发明作更详细的描述，但本发明的实施方式不限于此，实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于未特别注明的工艺参数或条件，可参照常规技术进行。

请参阅图1-图7所示，本具体实施方式涉及一种林业自然资源资产数据采集装置，它包括：装置本体21、用于供装置本体21放置的、并固定在被测区域的支撑结构23以及装配于支撑结构23上的、用于为该装置本体21提供电源的能量供应装置22；支撑结构23包括支撑柱231及与支撑柱231可拆卸连接的容置结构232；

容置结构232的上端部具有用于供能量供应装置22安装的安装槽，以及在安装槽上盖设有安装盖；通过该安装盖，可以起到防护的作用，降低了外界因素导致能量供应装置22损坏现象；该安装盖的材质为透明材质，通过采用透明材质，利于能量供应装置22对太阳光源的充分吸收。该被测区域可以为森林区域。

容置结构232具有用于供装置本体21容置的容置槽233以及盖设于该容置槽233上的密封盖235；该密封盖235的材质可以为透明材料，这样可以直接看容置槽233的内部，便于使用者观察；该容纳槽的开口开设在侧面，而且在容纳槽的槽壁上开有多个用于供各信号线穿设的通孔234。需要说明的是，该容置结构232的大小尺寸可以根据使用者的需求定制。

能量供应装置22包括蓄电池和太阳能板232，太阳能板232通过导线将电流导入蓄电池，用于电力供给；有效的解决了偏僻的被测区域难以接通市电的问题。

装置本体21还包括土壤检测仪1及与土壤检测仪1组合的水质检测仪2，土壤检测仪1与水质检测仪2之间通过链接件3活动连接；土壤检测仪1与水质检测仪2在链接件3的作用下能使两者作出相对的旋转运动；具体的，土壤检测仪1靠近链接件3的一侧开设有多个第一插孔9，水质检测仪2靠近土壤检测仪1一侧具有多个与各第一插孔9对应的第一插块11；当土壤检测仪1与水质检测仪2旋转相互聚拢时，第一插块11与第一插孔9卡接，以使两者限位固定，且使两者连接形成同一平面；操作时，这样便于了使用者同时进行对多台检测仪在被测区域的操作使用；从而提高了便利性，具有灵活的特性，更方便了用户的操作使用。

土壤检测仪1背面具有多个第二插块17，水质检测仪2背面具有多个与第二插块17对应的第二插孔16；土壤检测仪1相对水质检测仪2旋转，使两者的背面相对时，第二插块17能与第二插孔16插接；以使两者限位固定；操作时，使用者可以单手进行操作测试多台检测仪，进一步提高了灵活性。

上述的两种使用方式，大大提高了使用者的便利性，有效的解决了使用者分开进行对检测仪的操作使用，不易同时操作使用多台检测仪的情况，例如，在操作使用其中一台的时，不能同时操作使用另一台，需将其中一台放下，再进行另一台的操作使用，这样操作繁琐，导致使用者在操作使用的过程带来大大的不便。

土壤检测仪1及与土壤检测仪1组合的水质检测仪2上端分别连接有第一信号线4及第二信号线5，第一信号线4末端连接有土壤PH传感器6，土壤PH 传感器6上固定有连接轴13；土壤检测仪1下端具有螺帽14，连接轴13与螺帽14可固定连接；连接轴13呈L型，且其末端表面设有外螺纹；螺帽14内壁具有内螺纹，外螺纹与内螺纹相适配；当对土壤进行检测时，可使土壤PH传感器66限位于土壤检测仪11下方，从而起到限位固定作用。

第二信号线5末端连接有水质PH传感器7，水质检测仪2下端固定有用于供第二信号线5卡接的卡接结构8，且该卡接结构8呈C形状；其中，卡接结构 8的两端边缘具有与其融为一体的固定板15，该卡接结构8的固定板15通过固定件与水质检测仪2固定连接；通过卡接结构8，可以将第二信号线5卡接于卡接结构8上，以起到收纳的作用，避免了信号线凌乱的放置而影响使用的作用，进一步提高了实用性。

请参阅图8所示，本具体实施方式还涉及一种林业自然资源资产数据采集系统，包括：数据采集单元a1、与数据采集单元a1连接的地理信息定位单元 a2、与地理信息定位单元a2连接的无线通信单元a3以及与无线通信单元a3通信连接的后台管理系统a4；无线通信单元a3包括与外部设备信号发射装置及信号接收装置；地理信息定位单元a2用于向该后台管理系统a4提供并发送被测区域的定位数据及状态；数据采集单元a1通过无线通信单元a3与后台管理系统a4通信连接；数据采集单元a1包括土壤监测模块a11、空气监测模块a12、水质监测模块a13以及控制模块a14，土壤监测模块a11、空气监测模块a12以及水质监测模块a13均与控制模块a14电连接。

后台管理系统a4包括数据存储单元a51、人机界面a52、森林资源数据库 a53及主控单元a54；数据存储单元a51用于存储无线通信单元a3传输的数据；人机界面a52用于工作人员查看被测区域的环境数据，并结合当前环境数据及时给出处理方案，并将方案发送给主控单元a54；森林资源数据库a53用于存储若干植物种类的数据信息。

本具体实施方式还涉及一种林业自然资源资产数据采集方法，方法包括：获取被测区域的数据，移动客户端a6通过无线通信单元a3无线传输方式发送指令控制数据采集单元a1的开始和停止检测，并接收数据采集单元a1和后台管理系统a4传输的数据；以获取被测区域对应的水质检测数据，以及获取对应的空气质量检测数据，以及获取对应的土壤温湿度检测数据；

利用无线通信单元a3将所获取被测区域的数据，上传到云端a7，并通过移动客户端a6的APP应用单元向用户展示后台管理系统a4的各种工作状态和参数，便于进行人机交互。

具体的，无线通信单元a3可以为Wi-Fi或NB-IOT模块，可供远程监控；移动客户端a6可以为智能手机或平板电脑；主控单元a54可以采用单片机为主控芯片；在本实施例中，移动客户端a6通过Wi-Fi或NB-IOT无线传输方式发送指令控制后台管理系统a4的主控单元a54，其该数据采集单元a1的控制模块 a14接受后台管理系统a4的主控单元a54的指令进行输出，其对土壤监测模块 a11、空气监测模块a12及水质监测模块a13发出指令并根据指令作出相应的执行，同时为该主控单元a54采集输入信号；而移动客户端a6的APP应用单元通过与其通信连接的主控单元a54信号传输，以获取被测区域传输的数据。

然而，地理信息定位单元a2包括GIS地理信息模块，用于获取被测区域的空间地理信息，并将被测区域的空间地理信息发送给主控单元a54；并通过主控单元a54向移动客户端a6发送被测区域的空间地理信息。

具体的，地理信息定位单元a2与无线通信模块通信连接，可以将数据采集单元a1的位置信息通过无线通信发送到后台管理系统a4，实现数据采集单元 a1的地理信息的远程监管。森林资源数据库a53可以将无人机拍摄拍摄图像资料进行全方位分析研判，确定植物种类的数据信息，将数据导入森林资源数据库a53进行存储管理。

此外，该地理信息定位单元a2还包括地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和数字地球技术，其中，地理信息系统(GIS)以其获取、存储、编辑、处理、分析和显示地理信息数据的优越性、先进性，不仅广泛应用于军事领域、资源调查、环境评估等诸多方面，在自然资源资产审计中也发挥着不可或缺、不可替代的作用。在土地、林业、草原、矿产等资源审计中，运用ArcGIS 软件，对采集的森林资源数据库a53信息进行查询、筛选、计算、分析，与卫星遥感影像(简称卫片)进行图斑比对，可快速发现疑点，明确审计方向和重点，以其准确性、可靠性、高效性起到事半功倍的效果。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。

以上结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于，它包括：装置本体(21)、用于供所述装置本体(21)放置的、并固定在被测区域的支撑结构(23)以及装配于所述支撑结构(23)上的、用于为该装置本体(21)提供电源的能量供应装置(22)；所述支撑结构(23)包括支撑柱(231)及与所述支撑柱(231)可拆卸连接的容置结构(232)。

2.如权利要求1所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述容置结构(232)具有用于供所述装置本体(21)容置的容置槽(233)以及盖设于该容置槽(233)上的密封盖(235)。

3.如权利要求1所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述能量供应装置(22)包括蓄电池和太阳能板(232)，所述太阳能板(232)通过导线将电流导入所述蓄电池，用于电力供给。

4.如权利要求1所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述装置本体(21)还包括土壤检测仪(1)及与所述土壤检测仪(1)组合的水质检测仪(2)，所述土壤检测仪(1)与水质检测仪(2)之间通过链接件(3)活动连接；

所述土壤检测仪(1)与所述水质检测仪(2)在所述链接件(3)的作用下能使两者作出相对的旋转运动。

5.如权利要求4所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述土壤检测仪(1)靠近所述链接件(3)的一侧开设有多个第一插孔(9)，所述水质检测仪(2)靠近所述土壤检测仪(1)一侧具有多个与各所述第一插孔(9)对应的第一插块(11)；

当所述土壤检测仪(1)与所述水质检测仪(2)旋转相互聚拢时，所述第一插块(11)与第一插孔(9)卡接，以使两者限位固定，且使两者连接形成同一平面。

6.如权利要求4所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述土壤检测仪(1)背面具有多个第二插块(17)，所述水质检测仪(2)背面具有多个与所述第二插块(17)对应的第二插孔(16)；

所述土壤检测仪(1)相对所述水质检测仪(2)旋转，使两者的背面相对时，所述第二插块(17)能与所述第二插孔(16)插接；以使两者限位固定。

7.如权利要求4所述的一种林业自然资源资产数据采集装置，其特征在于：所述土壤检测仪(1)及与所述土壤检测仪(1)组合的水质检测仪(2)上端分别连接有第一信号线(4)及第二信号线(5)，所述第一信号线(4)末端连接有土壤PH传感器(6)，所述土壤PH传感器(6)上固定有连接轴(13)；

所述土壤检测仪(1)下端具有螺帽(14)，所述连接轴(13)与螺帽(14)可固定连接；

所述第二信号线(5)末端连接有水质PH传感器(7)，所述水质检测仪(2)下端固定有用于供所述第二信号线(5)卡接的卡接结构(8)。

8.一种林业自然资源资产数据采集系统，其特征在于，包括：数据采集单元(a1)、与所述数据采集单元(a1)连接的地理信息定位单元(a2)、与所述地理信息定位单元(a2)连接的无线通信单元(a3)以及与所述无线通信单元(a3)通信连接的后台管理系统(a4)和如权利要求1-7任一项所述的林业自然资源资产数据采集装置；

所述地理信息定位单元(a2)用于向该后台管理系统(a4)提供并发送被测区域的定位数据及状态；

所述数据采集单元(a1)通过所述无线通信单元(a3)与所述后台管理系统(a4)通信连接；

所述数据采集单元(a1)包括土壤监测模块(a11)、空气监测模块(a12)、水质监测模块(a13)以及控制模块(a14)，所述土壤监测模块(a11)、所述空气监测模块(a12)以及所述水质监测模块(a13)均与所述控制模块(a14)电连接。

9.如权利要求8所述的一种林业自然资源资产数据采集系统，其特征在于：所述后台管理系统(a4)包括数据存储单元(a51)、人机界面(a52)、森林资源数据库(a53)及主控单元(a54)；所述数据存储单元(a51)用于存储无线通信单元(a3)传输的数据；所述人机界面(a52)用于工作人员查看被测区域的环境数据，并结合当前环境数据及时给出处理方案，并将方案发送给主控单元(a54)；所述森林资源数据库(a53)用于存储若干植物种类的数据信息。

10.一种林业自然资源资产数据采集方法，所述方法包括：

获取被测区域的数据，移动客户端(a6)通过无线通信单元(a3)无线传输方式发送指令控制数据采集单元(a1)的开始和停止检测，并接收数据采集单元(a1)和后台管理系统(a4)传输的数据；以获取被测区域对应的水质检测数据，以及获取对应的空气质量检测数据，以及获取对应的土壤温湿度检测数据；

利用无线通信单元(a3)将所获取被测区域的数据，上传到云端(a7)，并通过移动客户端(a6)的APP应用单元向用户展示后台管理系统(a4)的各种工作状态和参数，便于进行人机交互。

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