CN114296367A - 一种土地治理用远程遥测采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土地治理用远程遥测采集装置，包括安装于治理土地上并采用太阳能发电的若干土地信息采集箱，无人机***，远程服务器，以及使得土地信息采集箱和无人机***之间相互供应电能的无线充电装置；所述土地信息采集箱在采集土地数据期间实时获取自身剩余电容量数据，即第一电容量数据，并将第一电容量数据发送至远程服务器。本发明通过在治理土地中设置若干土地信息采集箱，能够多点采集土地信息并通过无线通信基站与远程服务器连接通信，在此过程中利用无人机对土地信息采集箱及治理土地进行巡逻检查，并通过太阳能发电技术和无线充电技术结合，保证整个采集装置的稳定运行。

Description

一种土地治理用远程遥测采集装置
技术领域
本发明属于土地治理领域，具体涉及一种土地治理用远程遥测采集装置。
背景技术
土地因受到采矿或工业废弃物或农用化学物质的侵入，恶化了土壤原有的理化性状，使土地生产潜力减退、产品质量恶化并对人类和动植物造成危害。因此需要对土地进行治理，但是在土地治理之前以及过程中，均需要对土地数据进行采集，一般的方法是在治理土地上安装各种采集探头，即各种传感器设备，并利用遥测技术(将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的技术，是利用传感技术、通信技术和数据处理技术的一门综合性技术)将采集数据远程输送，但是传感器设备供电是一个问题，特别是在户外，若是采用太阳能发电，则供电稳定性易受到天气影响，另一问题是采集设备在户外使用过程中其本身无法得到安全保障，易受到自然因素和人为因素的破坏，致使整个采集装置无法得到有效全面的土地数据，不利于后续的快速治理。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种土地治理用远程遥测采集装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种土地治理用远程遥测采集装置，包括安装于治理土地上并采用太阳能发电的若干土地信息采集箱，无人机***，远程服务器，以及使得土地信息采集箱和无人机***之间相互供应电能的无线充电装置；
所述土地信息采集箱在采集土地数据期间实时获取自身剩余电容量数据，即第一电容量数据，并将第一电容量数据发送至远程服务器；
所述无人机***在巡逻检查各土地信息采集箱期间实时获取自身剩余电容量数据，即第二电容量数据，并将第二电容量数据发送至远程服务器；
所述远程服务器接收第一电容量数据和第二电容量数据并分别将其与低电容量阈值比较，在无人机***和土地信息采集箱之间任一方的电容量数据达到低电容量阈值时，控制另一方通过无线充电装置向该方供应电能。
作为本发明的进一步优化方案，所述土地信息采集箱、无人机***均通过无线模块与远程服务器通信连接，所述土地信息采集箱采集的土地数据存储至远程服务器中，所述无人机***包括摄像机，所述摄像机内集成图像识别模块，用于将摄像机采集的巡逻检查图像分析处理，所得巡逻检查数据存储至远程服务器中，远程服务器基于土地数据和巡逻检查数据向工作人员终端发送控制指令。
作为本发明的进一步优化方案，所述土地信息采集箱上安装太阳能供电***，所述太阳能供电***将太阳能板收集的太阳能经太阳能控制器转换为电能存储在一号蓄电池内，所述无人机***包括无人机和其底部安装的二号蓄电池，所述一号蓄电池和二号蓄电池均连接用于获取蓄电池电容量数据的电池管理***，所述一号蓄电池和二号蓄电池之间通过无线充电装置连接，所述土地信息采集箱、无人机***内均设置有GPS***。
作为本发明的进一步优化方案，所述二号蓄电池还可以由治理土地内的无线通信基站供电，所述无线通信基站连接市电，且其上安装有三号无线充电器，三号无线充电器给二号蓄电池无线充电。
作为本发明的进一步优化方案，所述无线充电装置包括一号无线充电器和二号无线充电器，其中一号无线充电器和二号无线充电器分别安装于土地信息采集箱和无人机上且分别通过导线与一号蓄电池和二号蓄电池连接，一号无线充电器向二号蓄电池供应电能，二号无线充电器向一号蓄电池供应电能。
作为本发明的进一步优化方案，所述土地信息采集箱包括机壳、设置于机壳顶部且外侧壁安装有太阳能板的保护罩、安装桩体、安装于机壳内部的磁场屏蔽板、以及安装于磁场屏蔽板底部的机壳内腔中的采集组件，所述一号无线充电器和一号蓄电池均安装于磁场屏蔽板顶部的机壳内腔中。
作为本发明的进一步优化方案，所述保护罩底部两侧固定设有定位杆，所述定位杆外部设置有弹簧，所述定位杆对应的机壳两侧表面固定设有限位套，所述定位杆底端贯穿限位套并与限位套活动套接。
作为本发明的进一步优化方案，所述机壳顶部表面开设有通孔，通孔内活动设置有挡板，所述挡板顶部通过连杆与保护罩固定连接，底部两侧固定设有散热窗结构，所述机壳两侧壁开设有窗口，所述窗口外侧对应的保护罩侧壁上开设有若干斜孔。
作为本发明的进一步优化方案，所述散热窗结构包括设置于窗口处的窗板、连接窗板和挡板的L型杆，所述窗板靠近窗口的一侧壁边缘固定设有密封垫。
作为本发明的进一步优化方案，所述采集组件包括与一号蓄电池连接的电路板、安装于电路板上的单片机、以及安装于机壳下表面的若干采集探头，若干采集探头将采集的土地信息发送至单片机，处理后得到的土地数据经电路板上的无线模块发送至远程服务器。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过在治理土地中设置若干土地信息采集箱，能够多点采集土地信息并通过无线通信基站与远程服务器连接通信，在此过程中利用无人机对土地信息采集箱及治理土地进行巡逻检查，并通过太阳能发电技术和无线充电技术结合，保证整个采集装置的稳定运行；
2)本发明无人机和土地信息采集箱通过无线充电装置进行相互的电量供应，无人机只需停留在保护罩上即可进行充电或放电，并且利用无人机的重力，能够开启土地信息采集箱内的窗口，实现充电时高热量的快速散出，保证充电工作和采集工作均稳定运行。
附图说明
图1是本发明的整体***拓扑图。
图2是本发明的土地信息采集箱、无人机***结构示意图。
图3是本发明的无人机落在土地信息采集箱上的剖面结构示意图。
图4是本发明的无人机离开土地信息采集箱的剖面结构示意图。
图中：1、土地信息采集箱；2、无人机***；21、摄像机；22、无人机；23、二号蓄电池；3、远程服务器；4、无线充电装置；41、一号无线充电器；42、二号无线充电器；5、太阳能板；6、一号蓄电池；7、无线通信基站；8、三号无线充电器；9、散热窗结构；91、窗板；92、L型杆；10、GPS***；11、机壳；111、窗口；12、保护罩；121、斜孔；13、安装桩体；14、磁场屏蔽板；15、采集组件；151、电路板；152、单片机；153、采集探头；16、定位杆；17、弹簧；18、限位套；19、挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1-4所示，一种土地治理用远程遥测采集装置，包括安装于治理土地上并采用太阳能发电的若干土地信息采集箱1，无人机***2，远程服务器3，以及使得土地信息采集箱1和无人机***2之间相互供应电能的无线充电装置4；
所述土地信息采集箱1在采集土地数据期间实时获取自身剩余电容量数据，即第一电容量数据，并将第一电容量数据发送至远程服务器3；
所述无人机***2在巡逻检查各土地信息采集箱1期间实时获取自身剩余电容量数据，即第二电容量数据，并将第二电容量数据发送至远程服务器3；
所述远程服务器3接收第一电容量数据和第二电容量数据并分别将其与低电容量阈值比较，在无人机***2和土地信息采集箱1之间任一方的电容量数据达到低电容量阈值时，控制另一方通过无线充电装置4向该方供应电能；
所述土地信息采集箱1、无人机***2均通过无线模块与远程服务器3通信连接，所述土地信息采集箱1采集的土地数据存储至远程服务器3中，所述无人机***2包括摄像机21，所述摄像机21内集成图像识别模块，用于将摄像机21采集的巡逻检查图像分析处理，所得巡逻检查数据存储至远程服务器3中，远程服务器3基于土地数据和巡逻检查数据向工作人员终端发送控制指令。
所述土地信息采集箱1上安装太阳能供电***，所述太阳能供电***将太阳能板5收集的太阳能经太阳能控制器转换为电能存储在一号蓄电池6内，所述无人机***2包括无人机22和其底部安装的二号蓄电池23，所述一号蓄电池6和二号蓄电池23均连接用于获取蓄电池电容量数据的电池管理***，所述一号蓄电池6和二号蓄电池23之间通过无线充电装置4连接，所述土地信息采集箱1、无人机***2内均设置有GPS***10；所述无线充电装置4包括一号无线充电器41和二号无线充电器42，其中一号无线充电器41和二号无线充电器42分别安装于土地信息采集箱1和无人机22上且分别通过导线与一号蓄电池6和二号蓄电池23连接，一号无线充电器41向二号蓄电池23供应电能，二号无线充电器42向一号蓄电池6供应电能。
所述二号蓄电池23还可以由治理土地内的无线通信基站7供电，所述无线通信基站7连接市电，且其上安装有三号无线充电器8，三号无线充电器8给二号蓄电池23无线充电。
需要说明的是，在整个采集装置安装时，可以在治理土地内安装若干个土地信息采集箱1，对治理土地进行多点采集，采集的土地数据经无线模块发送至远程服务器3，远程服务器3将土地数据存储并可以呈现给管理人员进行观看，管理人员通过采集的土地数据，可以向工作人员终端发送后续的控制指令，具体的可以基于采集的数据指挥工作人员进行治理工作的进行、终止或是改变治理方式等工作；
在各土地信息采集箱1使用过程中，可以通过远程服务器3派遣无人机22携带摄像机21进行巡逻检查，一方面可以检查土地信息采集箱1是否损坏、遮挡等，另一方面可以通过摄像机21拍摄治理土地地面，通过图像识别模块对土地地面图像进行分析处理，基于数据库内存储的正常土地地面图像，确定出土地地面异常的图像，并发送至远程服务器3，还可以通过远程服务器3内的报警信息进行报警，提醒管理人员查看，并向工作人员终端发送现场查看或是改变治理策略的指令。
在整个采集装置运行过程中，由无线通信基站7覆盖无线网络，供土地信息采集箱1和无人机***2与远程服务器3进行通信交互，避免偏远的户外无法通讯；另外只需要一个无线通讯基站连接市电即可给整个采集装置进行电量补充供应。
在整个采集装置运行时，土地信息采集箱1由太阳能***供电，无人机22内的二号蓄电池23可以由无线通信基站7上的三号无线充电器8进行充电，供无人机22使用；在无人机22巡逻过程中，可能会出现电量较低的情况，此时就可以利用每个土地信息采集箱1内一号蓄电池6的电量：
电池管理***实时获取一号蓄电池6和二号蓄电池23的剩余电容量数据，并将该数据实时发送至远程服务器3，GPS***10将土地信息采集箱1和无人机22的位置信息发送至远程服务器3，当无人机22电量低于低电容量阈值时，就向远程服务器3发送电量较低的充电信号，远程服务器3将距离无人机22最近的电量充足的土地信息采集箱1的位置信息发送至无人机22，并远程控制开启该土地信息采集箱1内的一号无线充电器41，无人机22根据该位置信息找到对应的土地信息采集箱1，并落在该土地信息采集箱1上进行充电；
反之，当受到天气影响，所有土地信息采集箱1无充足电量供应，或是受到环境影响，部分土地信息采集箱1无充足电量供应时，无人机22可以在无线通信基站7充足电量后，开启二号无线充电器42，给土地信息采集箱1内的一号蓄电池6充电，保证土地信息采集箱1的稳定采集工作。
如图2-4所示，所述土地信息采集箱1包括机壳11、设置于机壳11顶部且外侧壁安装有太阳能板5的保护罩12、安装桩体13、安装于机壳11内部的磁场屏蔽板14、以及安装于磁场屏蔽板14底部的机壳11内腔中的采集组件15，所述一号无线充电器41和一号蓄电池6均安装于磁场屏蔽板14顶部的机壳11内腔中。
所述保护罩12底部两侧固定设有定位杆16，所述定位杆16外部设置有弹簧17，所述定位杆16对应的机壳11两侧表面固定设有限位套18，所述定位杆16底端贯穿限位套18并与限位套18活动套接。
所述机壳11顶部表面开设有通孔，通孔内活动设置有挡板19，所述挡板19顶部通过连杆与保护罩12固定连接，底部两侧固定设有散热窗结构9，所述机壳11两侧壁开设有窗口111，所述窗口111外侧对应的保护罩12侧壁上开设有若干斜孔121。
所述散热窗结构9包括设置于窗口111处的窗板91、连接窗板91和挡板19的L型杆92，所述窗板91靠近窗口111的一侧壁边缘固定设有密封垫。
所述采集组件15包括与一号蓄电池6连接的电路板151、安装于电路板151上的单片机152、以及安装于机壳11下表面的若干采集探头153，若干采集探头153将采集的土地信息发送至单片机152，处理后得到的土地数据经电路板151上的无线模块发送至远程服务器3。
需要说明的是，在土地信息采集箱1使用时，先将其底部的安装桩体13***土地内实现整体固定，再将若干采集探头153安装至合适位置，即可进行数据采集；
当无人机22和土地信息采集箱1之间通过无线充电装置4充电时，无人机22落在保护罩12顶部，保护罩12受到无人机22重力影响带动定位杆16下移并将弹簧17压缩，同时保护罩12通过连杆带动挡板19和散热窗结构9下移，即L型杆92和窗板91下移，暴露出窗口111，此时机壳11通过窗口111和斜孔121与外部空气连通，实现无线充电时高热量的快速散热；当充电结束，无人机22飞离时，保护罩12不受重力影响，并在弹簧17的作用下上移，保护罩12通过连杆和挡板19带动散热窗结构9上移，窗板91带动密封垫将窗口111封堵，挡板19将通孔封堵，保证机壳11内的密封，不易受潮。
在无线充电过程中，为保证若干采集探头153的稳定工作和数据传输，利用磁场屏蔽板14将采集组件15和无线模块隔离，避免信号被干扰。
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。

Claims (10)

1.一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：包括安装于治理土地上并采用太阳能发电的若干土地信息采集箱(1)，无人机***(2)，远程服务器(3)，以及使得土地信息采集箱(1)和无人机***(2)之间相互供应电能的无线充电装置(4)；
所述土地信息采集箱(1)在采集土地数据期间实时获取自身剩余电容量数据，即第一电容量数据，并将第一电容量数据发送至远程服务器(3)；
所述无人机***(2)在巡逻检查各土地信息采集箱(1)期间实时获取自身剩余电容量数据，即第二电容量数据，并将第二电容量数据发送至远程服务器(3)；
所述远程服务器(3)接收第一电容量数据和第二电容量数据并分别将其与低电容量阈值比较，在无人机***(2)和土地信息采集箱(1)之间任一方的电容量数据达到低电容量阈值时，控制另一方通过无线充电装置(4)向该方供应电能。
2.根据权利要求1所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述土地信息采集箱(1)、无人机***(2)均通过无线模块与远程服务器(3)通信连接，所述土地信息采集箱(1)采集的土地数据存储至远程服务器(3)中，所述无人机***(2)包括摄像机(21)，所述摄像机(21)内集成图像识别模块，用于将摄像机(21)采集的巡逻检查图像分析处理，所得巡逻检查数据存储至远程服务器(3)中，远程服务器(3)基于土地数据和巡逻检查数据向工作人员终端发送控制指令。
3.根据权利要求1所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述土地信息采集箱(1)上安装太阳能供电***，所述太阳能供电***将太阳能板(5)收集的太阳能经太阳能控制器转换为电能存储在一号蓄电池(6)内，所述无人机***(2)包括无人机(22)和其底部安装的二号蓄电池(23)，所述一号蓄电池(6)和二号蓄电池(23)均连接用于获取蓄电池电容量数据的电池管理***，所述一号蓄电池(6)和二号蓄电池(23)之间通过无线充电装置(4)连接，所述土地信息采集箱(1)、无人机***(2)内均设置有GPS***(10)。
4.根据权利要求3所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述二号蓄电池(23)还可以由治理土地内的无线通信基站(7)供电，所述无线通信基站(7)连接市电，且其上安装有三号无线充电器(8)，三号无线充电器(8)给二号蓄电池(23)无线充电。
5.根据权利要求3所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述无线充电装置(4)包括一号无线充电器(41)和二号无线充电器(42)，其中一号无线充电器(41)和二号无线充电器(42)分别安装于土地信息采集箱(1)和无人机(22)上且分别通过导线与一号蓄电池(6)和二号蓄电池(23)连接，一号无线充电器(41)向二号蓄电池(23)供应电能，二号无线充电器(42)向一号蓄电池(6)供应电能。
6.根据权利要求5所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述土地信息采集箱(1)包括机壳(11)、设置于机壳(11)顶部且外侧壁安装有太阳能板(5)的保护罩(12)、固定于机壳(11)底部的安装桩体(13)、安装于机壳(11)内部的磁场屏蔽板(14)、以及安装于磁场屏蔽板(14)底部的机壳(11)内腔中的采集组件(15)，所述一号无线充电器(41)和一号蓄电池(6)均安装于磁场屏蔽板(14)顶部的机壳(11)内腔中。
7.根据权利要求6所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述保护罩(12)底部两侧固定设有定位杆(16)，所述定位杆(16)外部设置有弹簧(17)，所述定位杆(16)对应的机壳(11)两侧表面固定设有限位套(18)，所述定位杆(16)底端贯穿限位套(18)并与限位套(18)活动套接。
8.根据权利要求7所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述机壳(11)顶部表面开设有通孔，通孔内活动设置有挡板(19)，所述挡板(19)顶部通过连杆与保护罩(12)固定连接，底部两侧固定设有散热窗结构(9)，所述机壳(11)两侧壁开设有窗口(111)，所述窗口(111)外侧对应的保护罩(12)侧壁上开设有若干斜孔(121)。
9.根据权利要求8所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述散热窗结构(9)包括设置于窗口(111)处的窗板(91)、连接窗板(91)和挡板(19)的L型杆(92)，所述窗板(91)靠近窗口(111)的一侧壁边缘固定设有密封垫。
10.根据权利要求6所述的一种土地治理用远程遥测采集装置，其特征在于：所述采集组件(15)包括与一号蓄电池(6)连接的电路板(151)、安装于电路板(151)上的单片机(152)、以及安装于机壳(11)下表面的若干采集探头(153)，若干采集探头(153)将采集的土地信息发送至单片机(152)，处理后得到的土地数据经电路板(151)上的无线模块发送至远程服务器(3)。
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