一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置及方法与流程

1.本发明属于放牧强度评估技术领域，具体涉及一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置及方法。


背景技术：

2.放牧强度，又称放牧压，是指单位草地面积在一定时间内放牧家畜的头数。对放牧强度的研究主要集中于不同放牧强度对草原植被群落特征和草地生产力多样性的影响。现有估算放牧强度的方法主要是通过调查统计牲畜的数量与分布，对比草地的理论载畜量与实际载畜量的差异。
3.随着卫星遥感技术的发展，已有一些国内外学者将卫星遥感应用于草地放牧强度的估测，但卫星估测易受天气影响，误差大，且其数据采集过程存在延时的弊端；现有技术中也常用无人机对观测区的牧群进行跟踪拍摄，再通过软件来对观测区的图片位置进行统计计算，来得知牧群的放牧强度，但由于一些草场区域的面积较大，牲畜数量较多，在无人机拍摄过程中常出现图像上牲畜出现重叠的情况，需要无人机同时携带扩音设备进行驱赶，而常规无人机的续航难以满足上述要求。
4.基于此，亟需设计一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了提供一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置及方法，以解决背景技术中提出现有卫星遥感影像识别放牧强度易受云层干扰、无人机平台的识别装置续航难以满足要求的问题。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，包括无人机本体、观测模块及其连接件，其中，
8.所述观测模块包括：由上结合部和下结合部构成的喇叭状筒体、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体宽口端的安装座和设于安装座上的观测部、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体窄口端的联动架以及驱动所述观测部移动的直线驱动件；
9.所述观测部和所述联动架之间通过反向传动机构连接，所述观测部和所述联动架在所述喇叭状筒体内移动方向相反；
10.所述连接件包括：设于所述无人机本体下端的直板件、设于直板件上的u型卡件以及开设于直板件中心处的通孔；
11.所述联动架上端对应所述通孔位置设有凸出部，凸出部上端开设有贯穿孔。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述直线驱动件位于所述喇叭状筒体的一侧内壁，所述喇叭状筒体的另一侧内壁设有导杆，所述安装座侧边设有导向套，导向套套设于导杆上。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述反向传动机构包括设于所述喇叭状筒体内侧
壁的双槽卷盘及其安装支座，还包括缠绕于双槽卷盘上的两根钢丝绳，两根钢丝绳的缠绕方向相同，其中一根钢丝绳向下延伸并与所述安装座上端面连接、其中另一根钢丝绳向上延伸并与所述联动架下端面连接；所述联动架与所述喇叭状筒体内顶部间设有弹簧件，所述双槽卷盘与所述安装支座间套设有扭簧。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述观测部具体为可见光云台摄像机，且其像素≥2000万。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述装置还包括设于所述无人机本体下端的控制器模块和无线通信模块，所述观测部的信号输出端与所述控制器模块、所述无线通信模块的输入端连接，控制器模块的输出端与所述直线驱动件的控制端连接，无线通信模块的输出端与控制终端连接。
16.作为本发明的进一步优化方案，所述上结合部靠近所述无人机本体的端面设有与所述u型卡件配合进行螺栓安装的安装耳。
17.作为本发明的进一步优化方案，所述上结合部和所述下结合部采用一体化注塑成型得到所述喇叭状筒体。
18.一种根据上述装置快速评估人工放牧强度的方法，包括如下步骤：
19.s1：首先通过连接件固定于无人机本体下端，再将观测模块上的安装耳通过螺栓固定于u型卡件中，安装完成后再启动直线驱动件使得观测部滑动收进所述喇叭状筒体宽口端、联动架滑动收进所述喇叭状筒体窄口端；
20.s2：启动所述无人机本体飞向待评估牧区的上空，同时启动所述观测部获取待评估牧区的图像数据，并将所述图像数据传递至控制器模块和无线通信模块；
21.s3：无线通信模块将所述图像数据传递至所述控制终端，所述控制终端对图像数据进行识别以获取牧区的放牧强度。
22.作为本发明的进一步优化方案，步骤s3中，当所述控制终端识别到所述图像数据中牲畜存在重叠时，所述控制终端启动所述直线驱动件使得所述观测部伸出所述喇叭状筒体宽口端外侧、所述联动架滑动伸出所述喇叭状筒体窄口端，且所述联动架上端突出部贯穿所述通孔与所述无人机本体下端抵接。
23.本发明的有益效果在于：
24.(1)本发明中上结合部和下结合部采用一体化注塑成型得到喇叭状筒体，其不仅是本发明中观测部的安装结构，还能作为该装置的扩音结构，一举两得，一体注塑成型实现了无人机下方结构的轻量化，提高了无人机的续航；
25.(2)本发明中喇叭状筒体在扩音过程中，联动架上端突出部贯穿通孔与无人机本体下端抵接，此时通孔能够对突出部进行限位，观测部伸出喇叭状筒体下端，便于收声的同时还能够提高装置的稳定性，在大风环境下的稳定性更高。
附图说明
26.图1是本发明的整体结构示意图；
27.图2是本发明中连接件的结构示意图；
28.图3是本发明中观测模块的剖面结构示意图；
29.图4是本发明中双槽卷盘的机构示意图；
30.图5是本发明中观测模块仰视侧结构示意图；
31.图6是本发明中联动架的俯视侧结构示意图。
32.图中：1、无人机本体；2、观测模块；3、连接件；4、弹簧件；21、上结合部；22、下结合部；23、安装座；24、观测部；25、直线驱动件；26、导向套；27、联动架；28、双槽卷盘；29、钢丝绳；31、u型卡件；32、通孔；271、贯穿孔。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
34.实施例1
35.如图1-6所示，本发明提供了一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，包括无人机本体1、观测模块2及其连接件3，其中，
36.观测模块2包括：由上结合部21和下结合部22构成的喇叭状筒体、滑动伸出或收进喇叭状筒体宽口端的安装座23和设于安装座23上的观测部24、滑动伸出或收进喇叭状筒体窄口端的联动架27以及驱动观测部24移动的直线驱动件25；观测部24和联动架27之间通过反向传动机构连接，观测部24和联动架27在喇叭状筒体内移动方向相反；连接件3包括：设于无人机本体1下端的直板件、设于直板件上的u型卡件31以及开设于直板件中心处的通孔32；联动架27上端对应通孔32位置设有凸出部，凸出部上端开设有贯穿孔271，贯穿孔271的设置便于收集无人机本体1的环境噪音。
37.本发明中直线驱动件25可选用滚珠丝杆或电动推杆，优先选用整体质量较轻的驱动件，以降低装置整体的重量。
38.本发明中上结合部21和下结合部22构成的喇叭状筒体在装置使用时，观测部24可正对下方进行拍摄，在拍摄过程中发现图像上的牲畜出现重叠或牧群转移至牧区外时，启动直线驱动件25，使得观测部24伸出喇叭状筒体宽口端外侧、联动架27滑动伸出喇叭状筒体窄口端，且联动架27上端突出部贯穿通孔32与无人机本体1下端抵接，便于喇叭状筒体上端收集无人机本体1的噪声，经喇叭状筒体的扩音作用，对无人机本体1的噪音进行有效扩音，同时可配合降低无人机本体1的飞行高度，对牧群进行驱赶，使牧群进行移动，防止牧群出现重叠，以便于更好的收集牲畜的数量数据。
39.另外，该装置在正常进行拍摄时，观测部24位于喇叭状筒体宽口端的内部，若观测图像反馈牧群出现重叠或牧群需要进行驱赶时，则驱动时观测部24伸出宽口端下方，喇叭状筒体的上端窄口端实现收音、宽口端实现扩音，无需携带蜂鸣器或驱赶其他设备，且该扩音结构无需供电，对无人机飞行环境的现场噪声进行收集，实现对牧群驱赶的效果。
40.本发明中上结合部21和下结合部22采用一体化注塑成型得到喇叭状筒体，其不仅是本发明中观测部24的安装结构，还能作为该装置的扩音结构，一举两得，一体注塑成型实现了无人机下方结构的轻量化，提高无人机的续航。
41.为进一步提高安装座23和观测部24移动的稳定性，直线驱动件25位于喇叭状筒体的一侧内壁，喇叭状筒体的另一侧内壁设有导杆，安装座23侧边设有导向套26，导向套26套设于导杆上。
42.本发明中反向传动机构包括设于喇叭状筒体内侧壁的双槽卷盘28及其安装支座，还包括缠绕于双槽卷盘28上的两根钢丝绳29，两根钢丝绳29的缠绕方向相同，其中一根钢丝绳29向下延伸并与安装座23上端面连接、其中另一根钢丝绳29向上延伸并与联动架27下端面连接；联动架27与喇叭状筒体内顶部间设有弹簧件4，双槽卷盘28与安装支座间套设有扭簧。
43.参考图3和图4，若直线驱动件25带动安装座23下移时，此时钢丝绳29拉动双槽卷盘28转动，由于双槽卷盘28与安装支座间套设有扭簧，此时双槽卷盘28积蓄有复位的势能，且联动架27与喇叭状筒体内顶部间设有弹簧件4，在弹簧件4的弹力作用下，联动架27会发生上移，直至联动架27上端的突出部与贯穿通孔32与无人机本体1下端抵接。
44.进一步的，观测部24具体为可见光云台摄像机，且其像素≥2000万。
45.本发明中装置还包括设于无人机本体1下端的控制器模块和无线通信模块，观测部24的信号输出端与控制器模块、无线通信模块的输入端连接，控制器模块的输出端与直线驱动件25的控制端连接，无线通信模块的输出端与控制终端连接。控制终端具体收远程技术人员控制操作，且控制终端与控制器模块电连接，远程技术人员将接收到的图像数据进行反馈，通过控制器模块实现对无人机本体1、直线驱动件25以及观测部24的控制。
46.进一步的，上结合部21靠近无人机本体1的端面设有与u型卡件31配合进行螺栓安装的安装耳。
47.本发明还提供了一种根据上述装置进行快速评估人工放牧强度的方法，包括如下步骤：
48.s1：首先通过连接件3固定于无人机本体1下端，再将观测模块2上的安装耳通过螺栓固定于u型卡件31中，安装完成后再启动直线驱动件25使得观测部24滑动收进喇叭状筒体宽口端、联动架27滑动收进喇叭状筒体窄口端；
49.s2：启动无人机本体1飞向待评估牧区的上空，同时启动观测部24获取待评估牧区的图像数据，并将图像数据传递至控制器模块和无线通信模块；
50.s3：无线通信模块将图像数据传递至控制终端，控制终端对图像数据进行识别以获取牧区的放牧强度。
51.需要说明的是，本发明中观测部24所拍摄到的图像数据传输给控制终端进行进一步的处理，这其中包括牧群数量以及草场面积等，识别出待监测牧区的草场的地表植被类型、植被覆盖度、植被长势及其被啃食程度等，然后通过无线通信模块将处理得到的牧场的相关信息传输给远程控制终端，便于用户对牧场的放牧强度、植被生长情况等进行监测，上述如何对数据进行处理得到放牧强度为成熟的现有技术，通过常规的公式计算便可得到，不是本发明的改进点所在，本技术中并未进一步详述。
52.进一步的，步骤s3中，当控制终端识别到图像数据中牲畜存在重叠时，控制终端启动直线驱动件25使得观测部24伸出喇叭状筒体宽口端外侧、联动架27滑动伸出喇叭状筒体窄口端，且联动架27上端突出部贯穿通孔32与无人机本体1下端抵接,位于突出部上端的贯穿孔271收集无人机本体1的环境噪声，通过喇叭状筒体的内部空间后实现扩音，能对牧群进行有效的驱赶。
53.参考图2和图3，本发明喇叭状筒体在扩音过程中，联动架27上端突出部贯穿通孔32与无人机本体1下端抵接，此时通孔32能够对突出部进行限位，观测部24伸出喇叭状筒体
下端，便于收声的同时还能够提高装置的稳定性，在大风环境下的稳定性更高。
54.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：包括无人机本体(1)、观测模块(2)及其连接件(3)，其中，所述观测模块(2)包括：由上结合部(21)和下结合部(22)构成的喇叭状筒体、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体宽口端的安装座(23)和设于安装座(23)上的观测部(24)、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体窄口端的联动架(27)以及驱动所述观测部(24)移动的直线驱动件(25)；所述观测部(24)和所述联动架(27)之间通过反向传动机构连接，所述观测部(24)和所述联动架(27)在所述喇叭状筒体内移动方向相反；所述连接件(3)包括：设于所述无人机本体(1)下端的直板件、设于直板件上的u型卡件(31)以及开设于直板件中心处的通孔(32)；所述联动架(27)上端对应所述通孔(32)位置设有凸出部，凸出部上端开设有贯穿孔(271)。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述直线驱动件(25)位于所述喇叭状筒体的一侧内壁，所述喇叭状筒体的另一侧内壁设有导杆，所述安装座(23)侧边设有导向套(26)，导向套(26)套设于导杆上。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述反向传动机构包括设于所述喇叭状筒体内侧壁的双槽卷盘(28)及其安装支座，还包括缠绕于双槽卷盘(28)上的两根钢丝绳(29)，两根钢丝绳(29)的缠绕方向相同，其中一根钢丝绳(29)向下延伸并与所述安装座(23)上端面连接、其中另一根钢丝绳(29)向上延伸并与所述联动架(27)下端面连接；所述联动架(27)与所述喇叭状筒体内顶部间设有弹簧件(4)，所述双槽卷盘(28)与所述安装支座间套设有扭簧。4.根据权利要求3所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述观测部(24)具体为可见光云台摄像机，且其像素≥2000万。5.根据权利要求4所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述装置还包括设于所述无人机本体(1)下端的控制器模块和无线通信模块，所述观测部(24)的信号输出端与所述控制器模块、所述无线通信模块的输入端连接，控制器模块的输出端与所述直线驱动件(25)的控制端连接，无线通信模块的输出端与控制终端连接。6.根据权利要求5所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述上结合部(21)靠近所述无人机本体(1)的端面设有与所述u型卡件(31)配合进行螺栓安装的安装耳。7.根据权利要求6所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置，其特征在于：所述上结合部(21)和所述下结合部(22)采用一体化注塑成型得到所述喇叭状筒体。8.根据权利要求7所述装置进行快速评估人工放牧强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：首先通过连接件(3)固定于无人机本体(1)下端，再将观测模块(2)上的安装耳通过螺栓固定于u型卡件(31)中，安装完成后再启动直线驱动件(25)使得观测部(24)滑动收进所述喇叭状筒体宽口端、联动架(27)滑动收进所述喇叭状筒体窄口端；s2：启动所述无人机本体(1)飞向待评估牧区的上空，同时启动所述观测部(24)获取待评估牧区的图像数据，并将所述图像数据传递至控制器模块和无线通信模块；s3：无线通信模块将所述图像数据传递至所述控制终端，所述控制终端对图像数据进
行识别以获取牧区的放牧强度。9.根据权利要求8所述的一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的方法，其特征在于：步骤s3中，当所述控制终端识别到所述图像数据中牲畜存在重叠时，所述控制终端启动所述直线驱动件(25)使得所述观测部(24)伸出所述喇叭状筒体宽口端外侧、所述联动架(27)滑动伸出所述喇叭状筒体窄口端，且所述联动架(27)上端突出部贯穿所述通孔(32)与所述无人机本体(1)下端抵接。

技术总结
本发明属于放牧强度评估技术领域，具体涉及一种基于无人机遥感快速评估人工放牧强度的装置及方法，包括无人机本体、观测模块及其连接件，其中，所述观测模块包括：由上结合部和下结合部构成的喇叭状筒体、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体宽口端的安装座和设于安装座上的观测部、滑动伸出或收进所述喇叭状筒体窄口端的联动架以及驱动所述观测部移动的直线驱动件；本发明中上结合部和下结合部采用一体化注塑成型得到喇叭状筒体，其不仅是本发明中观测部的安装结构，还能作为该装置的扩音结构，一举两得，一体注塑成型实现了无人机下方结构的轻量化，提高了无人机的续航。提高了无人机的续航。提高了无人机的续航。


技术研发人员：单楠 张琨 刘静 李朝晖 曹秉帅 杜薇 李文静 王文林
受保护的技术使用者：生态环境部南京环境科学研究所
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/6/29