CN219738538U - 一种物候语音观测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种物候语音观测仪，包括用于采集观测区域物候语音的拾音传感器、与拾音传感器通信连接的数据采集终端、与数据采集终端通信连接的通讯传输单元和供电单元；数据采集终端用于将采集的物候语音原始数据保存为物候音频数据文件，所述通讯传输单元用于将物候音频数据文件发送到远端；所述供电单元供电连接拾音传感器、数据采集终端和通讯传输单元。本实用新型可以直接实现对观测仪近地场区域物候语音的长期、连续、自动采集和监测，实现了非接触式观测，对观测区域内植被生长、动物活动没有破坏性，使用简便、抗干扰性强且稳定性高，提高了观测效率和观测数据的客观性和可靠性。

Description

一种物候语音观测仪

技术领域

本实用新型涉及一种物候语音观测仪，属于物候自动观测技术领域；具体是针对物候语音采集和识别的自动观测仪。

背景技术

物候学对生产和生活都有重要的意义。物候现象的交替是气象要素变化的综合反应,故亦可视为气象和气候的指标,借此来判断不同地区或同一地区不同年份气候的冷暖差异,以及不同微地形条件下小气候的差异。自然物候主要观测方法就是物候语音观测，即观测家燕、布谷鸟等候鸟，蟋蟀、蝉等昆虫和青蛙、蟾蜍等两栖动物的始见或始鸣及终见或终鸣的时间，此外，还观测霜、雪、雷鸣、风鸣等气象、水文现象的初终日期，以此研究生物随气候周年变化而发生的季节现象，为观测气象变化提供科学依据。

目前我国主要利用现场人工观测，对物候语音进行了监测估算。但人工观测法因对观测区域内植被生长、动物活动破坏大，人为主观性强，耗费人力、物力多，数据处理繁琐且无法进行大面积测量，正在被业务部门逐渐淘汰。且对于林地、沼泽地方建立观测鸟类的环志站，使用望远镜来观察鸟类时，受天气环境影响较大而且观测范围小耗费大量人力。在一些沙漠，高山，湖泊等观测人员不宜接近的特殊环境和对一些珍稀濒危鸟类、昆虫、两栖动物等无法连续观测。

随着现代电子、通讯和计算机技术的发展，气象观测方法正在发生变革，从复杂到简便，从手动到自动，越来越多的动物、植物、气象观测数据都是通过自动化观测获取，较人工观测方法展现出了很强的优越性，这使得实现物候语音自动化观测成为可能。

目前，对鸟类、昆虫、两栖动物的鸣声的研究已经应用到很多领域。例如对某一地区鸟类、昆虫、两栖动物等的鸣叫的监测统计是保护鸟类、昆虫、两栖动物的一个实际可行的方法。由于鸟类、昆虫、两栖动物的叫声和其形态特征一样都是重要的生物学特征，有很好的区分度。因此可以对鸣声进行捕捉以得到大量的信息实现对声音来源的物候种类进行判别，例如利用标记的声音训练机器学习模型，通过人工智能对捕捉的鸣声进行分析，实现物候监测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种物候语音观测仪，用以实现捕捉物候声音特征以便进行物候检测，解决现有物候语音的采集在部分地区耗费大、难以持续的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种物候语音观测仪的技术方案，包括用于采集观测区域物候语音的拾音传感器、与拾音传感器通信连接的数据采集终端、与数据采集终端通信连接的通讯传输单元和供电单元；数据采集终端用于将采集的物候语音原始数据保存为物候音频数据文件，所述通讯传输单元用于将物候音频数据文件发送到远端；所述供电单元供电连接拾音传感器、数据采集终端和通讯传输单元。

本装置可以直接实现对观测仪近地场区域物候语音的长期、连续、自动采集和监测，并在数据采集终端内置语音识别算法后，可在前端直接输出识别的物种信息，采集精度高、速度快，达到了非接触式观测，对观测区域内植被生长、动物活动没有破坏性，使用简便、抗干扰性强且稳定性高，提高了观测效率和观测数据的客观性和可靠性。

进一步地，为了增加采集范围，所述拾音传感器采用全向型，内置麦克风阵列；为了增加拾音传感器在恶劣环境下的可靠性和耐久性，麦克风音腔设置PDE防水膜和不锈钢防爆网膜。

进一步地，所述通讯传输单元包括移动通信模块和定向WIFI模块。

通过移动通信模块，例如5G/4G路由器接入互联网，通过互联网与远端设备客户端通信；在本地传输时采用WIFI模块通信，提高观测仪的适应性和兼容性。

进一步地，供电单元包括太阳能电池板和蓄电池。

在远离电网的区域，本实用新型的观测仪可以通过太阳能板供电。增加观测仪的适应性，降低了部署难度。

进一步地，还包括设置于观测区域的立杆，所述拾音传感器、移动通信模块、定向WIFI模块和太阳能电池板设置于立杆之上；定向WIFI的配套天线也设置于立杆上。

观测仪的各部件集成在一个立杆上，通过将立杆设置在观测区域，实现对观测区域的物候语音的采集，降低部署难度。

进一步地，在所述立杆上部和下部分别设置两个拾音传感器。

设置高低两个拾音传感器，降低拾音的盲区，更加全面充分的采集物候语音。

进一步地，所述拾音传感器通过一个垂直于立杆设置的横臂固定在立杆上。

通过横臂固定拾音传感器，避免立杆杆体对拾音造成遮挡影响。

进一步地，为了方便扩展，例如增加拾音传感器，在所述立杆上预留若干个横臂接口。

进一步地，为了避免雷击损害，所述立杆顶端设置有避雷装置。

附图说明

图1是本实用新型的物候语音观测仪的结构框图；

图2是本实用新型的物候语音观测仪的观测原理图；

图3是本实用新型的物候语音观测仪的结构示意图。

其中包括：1、电池箱基础；2、电池箱；3、机箱；4、配套天线；5、太阳能板；6、横臂接口；7、定向WIFI模块；8、第一横臂；9、第一拾音传感器；10、立杆；11、第二横臂；12、第二拾音传感器；13、立柱基础；14、避雷装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的一种物候语音观测仪，包括物候语音采集装置和识别部分。观测仪通过自动获取观测区域内物候语音数据，以此实现观测区域内物候语音的长期、连续、自动监测，减轻了人工现场观测的劳动强度，提高了物候观测能力。

按照本实用新型提供的技术方案，物候语音观测仪包括：拾音传感器、数据采集终端、通讯传输单元、供电单元四部分。

如图1所示，拾音传感器布置在观测区域，通过信号线连接数据采集终端，将采集的物候语音原始数据传输到数据采集终端。拾音传感器采用全向型，内置高保真、低音噪、宽动态、全降噪的麦克风阵列，可360°全向拾音，音腔内置PDE防水膜和不锈钢防爆网膜设计。拾音距离远场30米，音频传输距离1000米。当外界物候语音强度＜36dB时，拾音传感器处于休眠状态，当外界物候语音强度≥36dB时，拾音传感器被唤醒，开始进行物候语音采集。

数据采集终端如图2所示，内部嵌有语音采集程序和现有技术中基于机器学习的语音识别算法，对采集的原始数据进行两方面的处理：一是通过语音采集程序，对原始数据添加时间戳等信息，对采集的原始物候音频原始数据进行统一命名，并转换为通用的文件格式形成物候音频数据保存到数据采集终端中；二是将物候音频数据送入数据采集终端的语音识别算法进行处理分析，获得观测仪近地场区域物种信息，形成物候音频识别结果，并保存到数据采集终端中。

数据采集终端还通过网口与通讯传输单元相连，通过通讯传输单元输出采集的物候音频数据和物候音频识别结果；通讯传输单元将数据采集终端接收处理得到的物候音频数据和物候音频识别结果通过无线网络传输至客户端。通讯传输单元采用无线通讯的方式与互联网连接，客户端也接入互联网，实现数据到客户端的传输。通讯传输单元包括5G/4G路由器和定向WIFI模块，根据客户端接收数据情况选择相应的无线通讯方式，即远距离传输选用5G/4G路由器通过互联网接收，近距离传输或本地传输可以选用定向WIFI。

供电单元，用于向拾音传感器、数据采集终端、通讯传输单元供电。具体包含太阳能市电互补控制器、太阳能板和蓄电池。

具体的，如图3所示，本实用新型的一种物候语音观测仪，在观测区域观测点地面下用混凝土浇筑打下立柱基础13，用于固定立杆10，本实施例中立杆10高10米，并安装两个拾音传感器。

第一拾音传感器9安装在立杆10距地面9.8米处的第一横臂8上，第一横臂8长1.5米；第二拾音传感器12安装在立杆10距地面1米处的第二横臂11上，第二横臂11长1.5米。

数据采集终端、作为通讯传输单元一部分的5G/4G路由器、作为供电单元一部分的太阳能市电互补控制器等电路元件封装在机箱3内，机箱3安装在立杆10距地面1.5米位置，便于运维人员检修。

作为通讯传输单元另一部分的定向WIFI模块7安装在立杆10距地面10米即顶端的位置，WIFI的配套天线4安装在立杆10中部距地面3米的位置。

作为供电单元一部分的太阳能板5安装在立杆10距地面4.5米位置，立杆上还预留有横臂接口6方便扩展，立杆10顶端还设置有观测仪的避雷装置14。

在水平距离立杆0.5米的地面下用混凝土浇筑打下电池箱基础1，用于固定作为供电单元一部分的电池箱2。

作为其他实施方式，本实用新型的物候语音观测仪也可仅进行物候语音的采集，作为一种物候语音采集装置，即去掉数据采集终端的语音识别算法模块。物候语音采集装置通过拾音传感器采集观测区域的物候语音，并通过数据采集终端增加时间戳、统一命名存储成固定格式的音频文件，作为物候音频数据，再通过通讯传输单元传输出去，供后方分析检测，提取物候信息实现物候观测。即实现物候语音的采集功能，解决偏远环境下物候观测难度大、物候信息难以收集的问题。

本装置可在数据采集终端直接输出物候音频数据和物候音频识别结果，测量精度高、速度快；本装置具备数据存储和管理功能，能够存储最近六个月的物候音频数据和物候音频识别结果，并具备检索和查询功能；本装备可以连接互联网，将获取的物候音频数据和物候音频识别结果通过无线网传输到远程终端，无需使用者到设备端导出数据，使用简便、快捷。本实用新型通过一种非接触式的方式采集物候语音数据并监测观测仪近地场区域物种信息，抗干扰性强且稳定性高，可以减少人为观测量和人为误差，提高观测效率。

Claims (9)

1.一种物候语音观测仪，其特征在于，包括用于采集观测区域物候语音的拾音传感器、与拾音传感器通信连接的数据采集终端、与数据采集终端通信连接的通讯传输单元和供电单元；数据采集终端用于将采集的物候语音原始数据保存为物候音频数据文件，所述通讯传输单元用于将物候音频数据文件发送到远端；所述供电单元供电连接拾音传感器、数据采集终端和通讯传输单元。

2.根据权利要求1所述的物候语音观测仪，其特征在于，所述拾音传感器采用全向型，内置麦克风阵列，音腔设置PDE防水膜和不锈钢防爆网膜。

3.根据权利要求1所述的物候语音观测仪，其特征在于，所述通讯传输单元包括移动通信模块和定向WIFI模块。

4.根据权利要求3所述的物候语音观测仪，其特征在于，供电单元包括太阳能电池板和蓄电池。

5.根据权利要求4所述的物候语音观测仪，其特征在于，还包括设置于观测区域的立杆，所述拾音传感器、移动通信模块、定向WIFI模块和太阳能电池板设置于立杆之上；定向WIFI的配套天线也设置于立杆上。

6.根据权利要求5所述的物候语音观测仪，其特征在于，在所述立杆上部和下部分别设置两个拾音传感器。

7.根据权利要求6所述的物候语音观测仪，其特征在于，所述拾音传感器通过一个垂直于立杆设置的横臂固定在立杆上。

8.根据权利要求7所述的物候语音观测仪，其特征在于，所述立杆上预留若干个横臂接口。

9.根据权利要求5所述的物候语音观测仪，其特征在于，所述立杆顶端设置有避雷装置。