一种牧区草原生态评估系统及方法与流程

1.本技术涉及生态评估技术领域，特别涉及一种牧区草原生态评估系统及方法。


背景技术：

2.草原是我国生态系统的重要组成部分，草原不仅为保持生态多样性提供了帮助，而且其产出的牧草也为牧区的牲畜提供了饲料来源，对牧区发展提供了重要帮助。
3.由于生态环境对牧区草原的影响非常明显，因此在牧区草原保护的过程中需要对其进行生态评估，以制定相应的保护策略。而在进行生态评估时，需要采集的数据比较多，而其中的很多数据虽然能够通过一些渠道获取，但是这些获取的数据更新速度比较慢。例如基于卫星遥感图像的数据，分辨率满足评估要求的卫星遥感数据更新周期普遍需要数月，而经过数月的发展，牧区草原的生态已经发生了巨大变化，无法及时获得准确的评估结果。针对这个问题，现有技术提出了采用无人机获取牧区草原图像的方法，这种方法可以大大缩短获取数据的周期，提高环境评估的实时性。
4.然而，牧区草原的范围非常大，而无人机的运行续航普遍偏短，导致需要多次往返充电才能完成一次数据采集工作，效率仍然比较低下。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种牧区草原生态评估系统及方法，用以解决现有技术中无人机续航时间短导致需要频繁返回充电的问题。
6.一方面，本技术实施例提供了一种牧区草原生态评估系统，包括：
7.数据采集装置，用于采集牧区草原的遥感图像；
8.数据处理装置，用于提取遥感图像中的遥感数据，并根据遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得评估结果；
9.结果展示装置，用于展示评估结果；
10.数据采集装置包括：
11.空中设备，用于在空中采集遥感图像，并实时检测剩余电量；
12.地面设备，用于跟随空中设备在一定距离范围内移动，地面设备包括充电车和停机平台，停机平台上设置有充电插座，空中设备上连接有充电线，充电线的末端设置有充电插头；空中设备的剩余电量低于警戒阈值时，降落在停机平台上，空中设备将充电插头插接在充电插座上，并重新起飞采集遥感图像。
13.另一方面，本技术实施例提供了一种牧区草原生态评估方法，包括：
14.空中设备在空中采集遥感图像，并实时检测剩余电量；
15.地面设备跟随空中设备在一定距离范围内移动；
16.空中设备的剩余电量低于警戒阈值时降落在地面设备的停机平台上，空中设备将充电插头插接在停机平台的充电插座上，并重新起飞采集遥感图像；
17.数据处理装置提取遥感图像中的遥感数据，并根据遥感数据对牧区草原的生态进
行评估，获得评估结果；
18.结果展示装置展示评估结果。
19.本技术中的一种牧区草原生态评估系统及方法，具有以下优点：
20.采用地面设备跟随空中设备在一定距离范围内移动，当空中设备需要充电时只需要降落在地面设备上，并通过拉绳和充电线与地面设备连接，而空中设备可以重新起飞并进行数据采集作业，对正常的数据采集工作几乎没有影响，确保空中设备能够在短时间内完成数据采集工作，提高了牧区草原生态评估的效率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种牧区草原生态评估系统的组成示意图；
23.图2为本技术实施例提供的数据采集装置的组成示意图；
24.图3为本技术实施例提供的空中设备和地面装备的连接结构示意图；
25.图4为本技术实施例提供的连接组件的结构示意图；
26.图5为本技术实施例提供的停机平台的结构示意图；
27.图6为本技术实施例提供的充电插头和充电插座的结构示意图。
28.附图标号说明：100-数据采集装置，200-数据处理装置，300-结果展示装置，110-空中设备，111-无人机，112-连接组件，1120-拉绳，1121-限位单元，1122-充电线，1123-充电插头，1124-副吸附单元，1125-副充电单元，120-地面设备，121-充电车，122-停机平台，1220-定位台，1221-定位标记，1222-充电插座，1223-充电腔，1224-主吸附单元，1225-主充电单元。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
30.图1-6为本技术实施例提供的一种牧区草原生态评估系统的组成和结构示意图。本技术实施例提供了一种牧区草原生态评估系统，包括：
31.数据采集装置100，用于采集牧区草原的遥感图像；
32.数据处理装置200，用于提取遥感图像中的遥感数据，并根据遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得评估结果；
33.结果展示装置300，用于展示评估结果；
34.数据采集装置100包括：
35.空中设备110，用于在空中采集遥感图像，并实时检测剩余电量；
36.地面设备120，用于跟随空中设备110在一定距离范围内移动，地面设备120包括充
电车121和停机平台122，停机平台122上设置有充电插座1222，空中设备110上连接有充电线1122，充电线1122的末端设置有充电插头1123；空中设备110的剩余电量低于警戒阈值时，降落在停机平台122上，空中设备110将充电插头1122插接在充电插座1222上，并重新起飞采集遥感图像。
37.示例性地，数据处理装置200可以采用云服务器，空中设备110在采集遥感图像后可以通过4g或5g网络发送至云服务器，云服务器将多张遥感图像进行拼接处理后即可提取需要的遥感数据，然后基于这些遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得相应的评价结果。
38.充电车121可以采用有人驾驶或无人驾驶的地面车辆，其上设置有用于向空中设备110充电的蓄电池以及通信单元，该通信单元可以和空中设备110通信，以跟随空中设备110的位置进行移动。而且，充电车121上的通信单元可以接收空中设备110采集的遥感图像，并转发给数据处理装置200，以减少空中设备110因通信消耗的电量。
39.在一种可能的实施例中，充电插头1123上设置有副吸附单元1124，充电插座1222上设置有主吸附单元1224，副吸附单元1124和主吸附单元1224吸附连接在一起使充电插头1122插接在充电插座1222上。
40.示例性地，副吸附单元1124和主吸附单元1224可以通过磁吸的方式连接在一起。在本技术的实施例中，停机平台122为顶面开口的空心箱体结构，空中设备110可以降落在其内底面上，而且停机平台122的内底面上设置有凹陷的充电腔1223，充电插座1222设置在该充电腔1223的底面上。为使充电插头1123能够顺利插入充电插座1222，充电腔1223的侧面设置为斜面，使充电腔1223形成上大下小的喇叭结构。
41.进一步地，充电插头1123上设置有副充电单元1125，充电插座1222上设置有主充电单元1225，副吸附单元1124和主吸附单元1224吸附连接在一起后副充电单元1125和主充电单元1225接触并电连接。
42.由于充电插头1123插入充电腔1223的方向无法确定，为使充电插头1123无论以任何方向插入充电腔1223均可以和充电插座1222正常连接，主吸附单元1224为圆形导电环，副吸附单元1124为导电片，至少两个副吸附单元1124位于充电插头1123上以充电插头1123的中心为圆心，以主吸附单元1224的半径为半径的圆上；主充电单元1225为圆形导电环，副充电单元1125为导电片，副充电单元1125与主充电单元1225的数量相同且一一对应，至少两个副充电单元1125与充电插头1123的中心的距离与主充电单元1225的半径一一对应相同。
43.采用上述结构后，充电插头1123一旦插入充电腔1223，则副吸附单元1124可以与主吸附单元1224正对并吸附在一起，而且此时副充电单元1125也和主充电单元1225正对并接触，使充电车121上的蓄电池和空中设备110的电池接通，开始进行充电。
44.在一种可能的实施例中，主吸附单元1224为电磁铁，副吸附单元1124为铁磁性金属片，空中设备110在剩余电量达到一定值后，主吸附单元1224断电使副吸附单元1124和主吸附单元1224脱离连接。
45.示例性地，由于副吸附单元1124和主吸附单元1224之间需要较大的吸附力才能确保充电插头1123和充电插座1222稳定连接，而在副吸附单元1124和主吸附单元1224脱离连接时又需要吸附力尽可能小或者没有，因此本技术中的主吸附单元1224采用电磁铁，当空
中设备110在剩余电量达到一定值后，例如充满或剩余的电量足够进行剩余的图像采集工作，则空中设备110向地面设备120发送控制信号，地面设备120响应该控制信号对主吸附单元1224断电，使副吸附单元1124和主吸附单元1224脱离连接。
46.在一种可能的实施例中，空中设备110包括无人机111和连接组件112，连接组件112的一端连接在无人机111上，连接组件112包括充电线1122，无人机111上设置有卷收单元，充电线1122卷收在卷收单元上。
47.示例性地，由于在采集遥感图像时需要保持在一个位置固定不动，因此本技术中的无人机111优选为旋翼式无人机，其机体的侧下方可以设置卷收单元，充电线1122和电池连接后其余部分即可卷收在卷收单元上。该卷收单元可以采用电机驱动，以实现受控的卷收和释放。
48.当无人机111降落在停机平台122上后，卷收单元即可释放一部分充电线1122，当充电线1122上的充电插头1123和充电插座1222稳定连接后，在重新起飞，在起飞的同时也继续释放充电线1122。而充电插头1123和充电插座1222脱离连接后，卷收单元需要将充电线1122完全收回。
49.在一种可能的实施例中，连接组件112还包括拉绳1120，拉绳1120的两端分别连接在无人机111和充电插头1123上，充电线1122的长度大于拉绳1120。
50.示例性地，无人机111在飞行过程中难免会将充电线1122拉紧，这就导致充电线1122存在被拉扯损坏的安全隐患，因此本技术在无人机111和充电插头1123之间还设置了拉绳1120，该拉绳1120可以采用尼龙绳或细钢丝绳，由于拉绳1120的长度比充电线1122短，因此当拉绳1120被拉紧后，充电线1122仍为松弛状态，有效解决了充电线1122被损坏的问题。
51.进一步地，拉绳1120上设置有限位单元1121，充电线1122滑动连接在限位单元1121上。限位单元1121可以采用一端带有圆环的连接杆，充电线1122穿过圆环后即可使充电线1122和拉绳1120之间的距离可控，方便对充电线1122和拉绳1120进行卷收。
52.在一种可能的实施例中，停机平台122上设置有定位标记1221，空中设备110上设置有图像采集单元、控制单元和驱动单元，图像采集单元采集定位标记1221的图像后，由控制单元根据图像中定位标记1221的位置对驱动单元进行控制，使空中设备110降落在停机平台122上。
53.示例性地，由于无人机111在降落到停机平台122上后，其充电插头1123需要和充电插座1222正对才能完成连接，因此本技术实施例中的定位标记1221含有方向指示功能，例如图5所示的等腰不等边三角形。通过该定位标记1221不仅可以使无人机111确定和停机平台122之间相对方向，而且可以指定无人机111的朝向，使无人机111降落后充电插头1123处在充电插座1222的正上方。
54.本技术实施例还提供了一种牧区草原生态评估方法，该方法包括：
55.空中设备110在空中采集遥感图像，并实时检测剩余电量；
56.地面设备120跟随空中设备110在一定距离范围内移动；
57.空中设备110的剩余电量低于警戒阈值时降落在地面设备120的停机平台122上，空中设备110将充电插头1122插接在停机平台122的充电插座1222上，并重新起飞采集遥感图像；
58.数据处理装置200提取遥感图像中的遥感数据，并根据遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得评估结果；
59.结果展示装置300展示评估结果。
60.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
61.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，包括：数据采集装置(100)，用于采集牧区草原的遥感图像；数据处理装置(200)，用于提取所述遥感图像中的遥感数据，并根据所述遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得评估结果；结果展示装置(300)，用于展示所述评估结果；所述数据采集装置(100)包括：空中设备(110)，用于在空中采集所述遥感图像，并实时检测剩余电量；地面设备(120)，用于跟随所述空中设备(110)在一定距离范围内移动，所述地面设备(120)包括充电车(121)和停机平台(122)，所述停机平台(122)上设置有充电插座(1222)，所述空中设备(110)上连接有充电线(1122)，所述充电线(1122)的末端设置有充电插头(1123)；所述空中设备(110)的剩余电量低于警戒阈值时，降落在所述停机平台(122)上，所述空中设备(110)将所述充电插头(1122)插接在所述充电插座(1222)上，并重新起飞采集所述遥感图像。2.根据权利要求1所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述充电插头(1123)上设置有副吸附单元(1124)，所述充电插座(1222)上设置有主吸附单元(1224)，所述副吸附单元(1124)和主吸附单元(1224)吸附连接在一起使所述充电插头(1122)插接在所述充电插座(1222)上。3.根据权利要求2所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述充电插头(1123)上设置有副充电单元(1125)，所述充电插座(1222)上设置有主充电单元(1225)，所述副吸附单元(1124)和主吸附单元(1224)吸附连接在一起后所述副充电单元(1125)和主充电单元(1225)接触并电连接。4.根据权利要求3所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述主吸附单元(1224)为圆形导电环，所述副吸附单元(1124)为导电片，至少两个所述副吸附单元(1124)位于所述充电插头(1123)上以所述充电插头(1123)的中心为圆心，以所述主吸附单元(1224)的半径为半径的圆上；所述主充电单元(1225)为圆形导电环，所述副充电单元(1125)为导电片，所述副充电单元(1125)与所述主充电单元(1225)的数量相同且一一对应，至少两个所述副充电单元(1125)与所述充电插头(1123)的中心的距离与所述主充电单元(1225)的半径一一对应相同。5.根据权利要求3所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述主吸附单元(1224)为电磁铁，所述副吸附单元(1124)为铁磁性金属片，所述空中设备(110)在剩余电量达到一定值后，所述主吸附单元(1224)断电使所述副吸附单元(1124)和主吸附单元(1224)脱离连接。6.根据权利要求1所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述空中设备(110)包括无人机(111)和连接组件(112)，所述连接组件(112)的一端连接在所述无人机(111)上，所述连接组件(112)包括充电线(1122)，所述无人机(111)上设置有卷收单元，所述充电线(1122)卷收在所述卷收单元上。7.根据权利要求6所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述连接组件(112)还包括拉绳(1120)，所述拉绳(1120)的两端分别连接在所述无人机(111)和充电插头
(1123)上，所述充电线(1122)的长度大于所述拉绳(1120)。8.根据权利要求7所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述拉绳(1120)上设置有限位单元(1121)，所述充电线(1122)滑动连接在所述限位单元(1121)上。9.根据权利要求1所述的一种牧区草原生态评估系统，其特征在于，所述停机平台(122)上设置有定位标记(1221)，所述空中设备(110)上设置有图像采集单元、控制单元和驱动单元，所述图像采集单元采集所述定位标记(1221)的图像后，由所述控制单元根据所述图像中所述定位标记(1221)的位置对所述驱动单元进行控制，使所述空中设备(110)降落在所述停机平台(122)上。10.一种牧区草原生态评估方法，其特征在于，包括：空中设备(110)在空中采集所述遥感图像，并实时检测剩余电量；地面设备(120)跟随所述空中设备(110)在一定距离范围内移动；所述空中设备(110)的剩余电量低于警戒阈值时降落在地面设备(120)的停机平台(122)上，所述空中设备(110)将充电插头(1122)插接在所述停机平台(122)的充电插座(1222)上，并重新起飞采集所述遥感图像；数据处理装置(200)提取所述遥感图像中的遥感数据，并根据所述遥感数据对牧区草原的生态进行评估，获得评估结果；结果展示装置(300)展示所述评估结果。

技术总结
本申请公开了一种牧区草原生态评估系统及方法，系统包括：数据采集装置、数据处理装置和结果展示装置；数据采集装置包括：空中设备，用于在空中采集遥感图像；地面设备，包括充电车和停机平台，停机平台上设置有充电插座，空中设备上连接有充电线；空中设备的剩余电量低于警戒阈值时，降落在停机平台上，空中设备将充电线和充电插座连接，并重新起飞采集遥感图像。本申请中空中设备需要充电时只需要降落在地面设备上，并通过拉绳和充电线与地面设备连接，而空中设备可以重新起飞并进行数据采集作业，对正常的数据采集工作几乎没有影响，确保空中设备能够在短时间内完成数据采集工作，提高了牧区草原生态评估的效率。高了牧区草原生态评估的效率。高了牧区草原生态评估的效率。


技术研发人员：吴英杰 王文君 苗恒录 周泉成 尹航 屈艳萍 王思楠 全强 李玮 赵水霞 陈晓俊 张伟杰 孙立新
受保护的技术使用者：水利部牧区水利科学研究所
技术研发日：2022.11.26
技术公布日：2023/4/4