CN219656827U - 一种排土场植被覆盖度监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体为一种排土场植被覆盖度监测系统，解决了地表实测法无法对植被覆盖度进行实时监测的问题。一种植被覆盖度监测系统，包括立杆、避雷针、支架、摄像头，摄像头经支架固定在立杆上；控制箱固定在立杆中部，控制箱内放置数据采集控制器、数据传输模块；供电系统包括光伏板、风力发电机、充放电控制器、蓄电池，为监测系统运行提供稳定电源供给；固定样方框位于摄像头正下方，固定样方框包括样桩和样绳，样绳围绕四根样桩组成1m*1m的正方形样方框；监测云平台包括前端和后端，负责数据分析和展示。本实用新型结构合理、实用可靠，自动化程度显著提高，减少了外业工作的成本，方便植被覆盖度监测工作的实施。

Description

一种排土场植被覆盖度监测系统

技术领域

本实用新型涉及植被覆盖度测量技术领域，更具体地说，涉及一种排土场植被覆盖度监测装置。

背景技术

植被覆盖度是表征植被的重要参数，植被覆盖度指单位面积内植被在地面的投影面积占统计区域面积的百分比，是反映生态环境状况和气候环境的重要指标，能够一定程度上反映植被的生长状态和生长趋势。植被覆盖度的测量方法主要为地表实测和遥感监测两种，遥感监测适用于较大尺度区域的覆盖度测量，但实时监测与处理能力不足，地表实测适用于较小范围内的植被覆盖度监测，测量精度更高。在地表实测中，目估法简单易行，但主观随意性大，估算精度受人为的影响较大；采样法操作复杂，费时费力，但精度有所提高；仪器法利用感光传感器记录植被冠层情况，最常见的是使用数码相机成像结合计算机软件的方式，经济高效，且精度较高。在排土场植被覆盖度测量时，地表实测法需要研究人员赴现场进行实地测量，外业条件艰苦，测量成本高，人为误差大，且只能获取特定时间的覆盖度信息，无法实现植被覆盖度的实时监测。

实用新型内容

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种排土场植被覆盖度监测系统，该系统利用视频监控摄像头代替数码相机采集植被图像，并与传统样方法相结合，可以用于排土场植山顶植被覆盖度的实时监测，减少人工外业负担，提高测量精度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种排土场植被覆盖度监测系统，包括立杆、避雷针、支架、摄像头、天线、控制箱、数据采集控制器、数据传输模块、供电系统、固定样方框、监测云平台；

所述立杆底部由混凝土底座固定，所述避雷针固定在立杆顶部，所述支架通过螺栓固定在立杆上；所述摄像头通过螺钉固定在支架下方，所述摄像头经线缆与数据采集控制器相连；所述控制箱通过螺栓固定在立杆中部，所述天线固定在控制箱顶部，所述数据采集控制器、数据传输模块位于控制箱内；所述数据采集控制器包括主控模块、电源管理模块，所述主控模块与数据传输模块经线缆相连，所述电源管理模块与供电系统经线缆相连；所述固定样方框位于摄像头正下方；所述监测云平台与数据传输模块无线连接，所述监测云平台包括前端和后端，后端接收、存储和分析数据，前端进行展示。

进一步的，所述摄像头包括镜头、云台、机芯、主板及相关电路。

进一步的，所述供电系统包括光伏板、风力发电机、充放电控制器、蓄电池；其中，光伏板固定在立杆上，风力发电机固定在支架上，蓄电池埋在地面下1m处；所述光伏板、风力发电机、蓄电池与充放电控制器相连，所述充放电控制器输出端经线缆与数据采集控制器连接。进一步的，所述固定样方框包括四根尺寸相同的样桩和样绳，所述样桩底部为锥状，相邻样桩之间间隔1m插入土壤中，所述样绳围绕在样桩四周形成1m*1m样方框。

进一步的，所述监测云平台前端为网页端，后端由服务器和数据库组成，服务器接收经无线传输的植被图像并计算植被覆盖度，数据库存储图像及覆盖度数据，网页端对图像和覆盖度数据进行展示。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型将植被样方调查工作与无线传输技术及图像分割方法相结合，通过设计合理的系统结构和工作流程，实现了植被覆盖度实时自动监测，风光互补供电系统可以保证监测系统长期稳定工作，减少了人工外业负担，节省了人力物力。监测人员可通过监测云平台随时查看当前植被生长状况，获取植被覆盖度数据，掌握植被覆盖度动态变化趋势。

本实用新型结构合理、实用可靠，解决了实地测量工作繁琐，测量结果存在人为误差，不能获取实时植被覆盖度的问题，实现了排土场植被覆盖度的动态监测。

附图说明

图1为本实用新型专利的总体结构示意图；

图2为本实用新型的系统结构示意图；

图3为本实用新型专利的工作流程图。

其中：1-立杆，2-光伏板，3-风力发电机，4-避雷针，5-支架，6-摄像头，7-天线，8-控制箱，9-固定样方框，10-蓄电池。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1是本使用新型实施例提供的排土场植被覆盖度监测系统的整体结构示意图。

本实施例中提供了一种植被覆盖度监测系统，所述监测系统包括1-立杆，2-光伏板，3-风力发电机，4-避雷针，5-支架，6-摄像头，7-天线，8-控制箱，9-固定样方框，10-蓄电池。

所述避雷针固定在立杆的顶部，所述支架固定在立杆上，所述摄像头固定在支架下方。

所述控制箱经螺栓固定在立杆上，所述天线放置在控制箱顶部，所述数据采集控制器、数据传输模块位于控制箱内。

所述供电系统包括光伏板、风力发电机、充放电控制器、蓄电池，光伏板固定在立杆上，风力发电机经螺栓固定在支架一端，选择无障碍物处向下挖1m安装蓄电池，光伏板、风力发电机、蓄电池经电线连接至充放电控制器，充放电控制器经线缆连接至数据采集控制器。

所述固定样方框包括四根尺寸相同的样桩和样绳，所述样桩为不锈钢材质，底部为锥状，相邻样桩之间间隔1m插入土壤中，所述样绳围绕在样桩四周形成1m*1m样方框。

在上述技术方案中，进一步，所述摄像头与数据采集控制器经线缆连接，所述数据采集控制器包括主控模块和和电源管理模块，电源管理模块连出有供电系统，主控模块连出有数据传输模块。

具体的，摄像头采用海康威视球型摄像机，该摄像头运行最大功耗为16W，休眠模式下功耗为2.6W，传感器采用逐行扫描CMOS，分辨率为4CIF，支持23倍光学变倍，16倍数字变倍，云台水平转动范围为360°，垂直转动范围为90°，支持定时任务，可以通过设置预置点实现植被图像的自动采集。

具体的，数据采集控制器按照野外工作标准，最大限度的降低了功耗并进行了防尘处理，数据采集控制器主控采用DSP芯片。

具体的，电源管理模块对外部和主控模块供电，并对供断电进行控制，为外界提供12V、2A和5V、3A的电源，具有升降压功能，既可以恒压也可以恒流输出，输入电压为5V到32V，输出均可以稳定在设定电压——12V和5V，同时具有短路、防反接、过压、过热保护功能。

所述数据传输模块具体为DTU数据传输单元，DTU通过485总线与数据采集控制器通信模块有线连接。

合理选择布设点位安装监测系统，摄像头自动采集植被图像，向数据采集控制器发送数据，数据采集控制器将图像数据发送至数据传输模块，上传至服务器，经几何校正、滤波处理、阈值分割获得二值化植被图像，遍历统计植被部分的像素点个数，进而得到图像植被覆盖度f，并在前端进行展示。植被覆盖度计算公式如下：

式中：N₁为植被部分的像素点个数，N是图像的总像素点个数。

为了便于理解，图3示出了一种植被覆盖度监测系统的工作流程图，包括以下步骤：

步骤S01，系统初始化；

步骤S02，摄像头拍摄固定样方框处的植被图像；

步骤S03，数据采集控制器通过有线传输的方式将信号传输至DTU；

步骤S04，DTU通过无线传输的方式将信号传输至服务器；

步骤S05，对植被图像进行几何校正；

步骤S06，对植被图像进行滤波处理；

步骤S07，对植被图像进行阈值分割；

步骤S08，统计黑白像素点个数，计算植被覆盖度；

步骤S09，前端展示；

其中，步骤S09结束之后，说明本次覆盖度检测工作结束，可以返回至步骤S02，继续进行下次检测，也可以直接结束。

基于此，本实用新型较之原有技术，自动化程度显著提高，工作效率提升，测量结果误差较小，适用不同工作环境，可靠性好，减少了外业工作的成本，方便植被覆盖度监测工作的实施。

Claims (5)

1.一种排土场植被覆盖度监测系统，其特征在于：包括立杆(1)、避雷针(4)、支架(5)、摄像头(6)、天线(7)、控制箱(8)、固定样方框(9)、数据采集控制器、数据传输模块、供电系统和监测云平台；其中，避雷针(4)固定在立杆(1)顶部，支架(5)固定在立杆(1)上，摄像头(6)固定在支架(5)下方；控制箱(8)固定在立杆(1)中部，天线(7)固定在控制箱(8)顶部，数据采集控制器、数据传输模块位于控制箱(8)内；摄像头(6)与数据采集控制器经线缆连接；其中，数据采集控制器由主控模块和和电源管理模块组成，主控模块连出有数据传输模块，电源管理模块连出有供电系统；监测云平台与数据传输模块无线连接；固定样方框(9)位于摄像头正下方。

2.根据权利要求1所述的排土场植被覆盖度监测系统，其特征在于，所述供电系统包括光伏板(2)、风力发电机(3)、蓄电池(10)和充放电控制器；其中，光伏板(2)固定在立杆(1)上，风力发电机(3)固定在支架(5)上，蓄电池(10)埋在地面下1m处；光伏板(2)、风力发电机(3)、蓄电池(10)经线缆连接至充放电控制器，充放电控制器输出端经线缆连接至数据采集控制器。

3.根据权利要求1所述的排土场植被覆盖度监测系统，其特征在于，所述数据采集控制器主控采用DSP芯片，所述数据传输模块具体为DTU数据传输单元，天线放置于控制箱顶端，以保证通信信号强度。

4.根据权利要求1所述的排土场植被覆盖度监测系统，其特征在于，所述固定样方框(9)包括四根尺寸相同的样桩和样绳；其中，样桩为不锈钢材质，底部为锥状；相邻样桩之间间隔1m插入土壤中，所述样绳围绕在样桩四周形成1m*1m的样方。

5.根据权利要求1所述的排土场植被覆盖度监测系统，其特征在于，所述监测云平台包括网页端、服务器和数据库；其中，服务器接收无线传输的植被图像并计算植被覆盖度，数据库存储图像及覆盖度数据，网页端对图像和覆盖度数据进行展示。