基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测装置及方法与流程

本发明涉及动物监测领域，具体涉及基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测装置及方法。

背景技术：

1、夜行野生动物（包括夜行性鸟类、哺乳类、两栖类等）是生态系统的重要组成部分，对其种群动态、行为节律和分布范围进行监测是生物多样性保护的关键任务。然而，现有监测技术存在以下缺陷：

2、视觉监测手段受限：红外触发相机虽广泛使用，但在夜间依赖热源或运动触发，对冷血动物（如蛙类）响应差，同时受限于相机视场角、遮挡物及光照条件，容易漏拍或空拍；

3、人工调查干扰大：夜间人工巡查需携带强光源，不仅效率低下，还会惊扰动物，导致行为异常或逃避反应，获取的数据偏离真实状态；

4、射频或gps追踪成本高：对个体佩戴追踪器仅适用于少数大型动物，且涉及捕捉、麻醉等侵入性操作，不适合大规模或长期监测；

5、虽然市面上出现了声学监测技术，即利用自动录音设备（如声学记录仪）实现非视觉监测，但这类设备通常固定在户外某一指定高度，无法根据动物活动层（地面或树冠）灵活调整采集位置，同时若设备处于离地较低位置，还容易导致户外小型动物（如蚂蚁、蜘蛛、老鼠等）攀爬进入内部对设备造成损坏或污染，难以实现对夜行野生动物的自动化、长期化、高精度的非视觉监测，为此，我们提出夜行野生动物非视觉监测装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测装置及方法，其解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测装置，包括安装柱，所述安装柱上活动套设有防护外壳，所述防护外壳内设有用于采集动物声音数据的声学传感模块，所述安装柱上设有用于驱使防护外壳沿安装柱升降的升降驱动装置；

4、所述防护外壳底部设有防攀爬机构，所述防攀爬机构用于防止小型动物攀爬进入防护外壳内。

5、进一步的改进在于，所述安装柱顶部通过支架设有用于提供电能的能源管理模块，以及用于采集光照强度数据的夜间唤醒模块，能源管理模块、夜间唤醒模块和声学传感模块均电性连接边缘计算单元，边缘计算单元用于接收动物声音数据和光照强度数据，并在光照强度数据低于设定阈值时控制声学传感模块工作，所述边缘计算单元电性连接有提取识别模块，提取识别模块用于对动物声音数据进行处理识别分析，得到分析结果，所述提取识别模块电性连接有存储模块以及通信模块。

6、进一步的改进在于，所述声学传感模块包括设于防护外壳内的若干组麦克风，所述防护外壳外壁对应麦克风的位置开设有声学窗口，所述能源管理模块包括太阳能板和储电池，所述夜间唤醒模块包括环境光传感器。

7、进一步的改进在于，所述防攀爬机构包括设于防护外壳底部且活动套设于安装柱外壁的防攀爬座，所述防攀爬座和防护外壳之间设有转动润滑涂抹件，所述转动润滑涂抹件转动连接有海绵辊，所述转动润滑涂抹件用于在防护外壳沿安装柱向下移动时带动海绵辊沿防攀爬座外壁周向转动并向海绵辊供入润滑油液。

8、进一步的改进在于，所述转动润滑涂抹件包括转动设于防攀爬座顶部的连接环，连接环顶部开设有环形置液腔，置液腔内转动设有固定环，固定环固定嵌设于防护外壳底部，固定环上设有储存有润滑液的储液筒，储液筒输出端与置液腔连通，连接环一侧插设有与置液腔连通的连通管，连通管另一端与海绵辊转动连通，海绵辊圆周外壁开设有若干组渗液孔，连接环内壁设有齿环，齿环通过传动件与一轴部传动连接，轴部转动设于防护外壳内壁开设的活动口内并设有随动齿轮，安装柱外壁设有用于与随动齿轮配合的齿条，随动齿轮通过单向轴承设于轴部上，单向轴承用于限制防护外壳向上时随动齿轮带动轴部反向旋转。

9、进一步的改进在于，连接环内且位于置液腔的下方开设有压缩腔，压缩腔通过一通口与置液腔连通，压缩腔外端与连通管远离海绵辊的一端连通，压缩腔内可移动设有相适配的压缩块，压缩块内端设有贯穿连接环内壁的弹簧磁性杆，所述防攀爬座顶部且位于连接环内侧设有与连接环共轴心的磁性块，所述磁性块处于弹簧磁性杆随连接环转动的路径上，用于吸附弹簧磁性杆驱使压缩块向内侧移动，以使得置液腔内的润滑液通过通口进入压缩腔。

10、进一步的改进在于，所述防攀爬座竖截面呈梯形，防攀爬座圆周外壁上开设有用于收集液体的环形集液口，集液口与开设于防攀爬座壁厚内的储液腔连通，防攀爬座底部均匀开设有与储液腔连通的出液微孔，储液腔内滑动设有用于封闭出液微孔的环形封板，封板通过拉绳连接一活动环，活动环活动设于防攀爬座底部开设的环形槽内并通过弹性件与环形槽槽底连接，安装柱外壁且位于齿条的下方设有用于与防攀爬座底部接触的底部限位环，底部限位环上设有用于顶动活动环向上移动的插柱，活动环在向上移动时通过拉绳同步拉动封板向上以打开出液微孔。

11、进一步的改进在于，所述防攀爬座底部开设有大于安装柱外径的活动口，活动口内设有环形密封气囊，所述密封气囊进气端通过管路一供气设备输出端连通，所述供气设备设于防攀爬座内腔，所述管路一上设有排气阀和电磁阀一，所述安装柱外壁且位于防护外壳的上方设有用于与防护外壳接触的顶部限位环，所述顶部限位环上设有接触传感器，所述接触传感器在与防护外壳接触时控制排气阀关闭，电磁阀一打开以及供气设备工作。

12、进一步的改进在于，所述防攀爬座内且位于集液口的上方开设有环形腔，所述防攀爬座外壁开设有若干组与环形腔连通的排气微孔，所述环形腔通过一排气支管与供气设备输出端连通，所述排气支管内设有电磁阀二；

13、在接触传感器未与防护外壳接触时控制排气阀打开，电磁阀一关闭，电磁阀二打开以及供气设备工作。

14、基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测方法，利用上述的装置，包括以下步骤：

15、s1：在待监测区域布设装置，通过将安装柱固定在待监测区域内；

16、s2：通过升降驱动装置可驱使防护外壳沿安装柱升降，以利用声学传感模块采集不同位置的动物声音数据；

17、s3：在该装置使用期间，防护外壳底部的防攀爬机构防止小型动物攀爬进入防护外壳内。

18、本发明的有益效果在于：

19、本发明通过设置升降驱动装置可驱使防护外壳沿安装柱升降，以使得防护外壳中的声学传感模块采集高处夜行野生动物或低处夜行野生动物的动物声音数据，能够根据动物活动层灵活调整采集位置，提高了声学监测的适应性和信噪比；

20、其次，同时在防护外壳底部设置防攀爬机构，当防护外壳下降至低处位置时，能自动在防攀爬座上形成一层液态阻隔膜，并在防攀爬座底部形成环形液幕，有效阻止小型动物攀爬进入在防护外壳内部，避免了设备损坏和污染，降低了设备故障率和现场维护频次，提升了野外长期无人值守监测的可靠性和稳定。

1.基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测装置，其特征在于，包括安装柱(1)，所述安装柱(1)上活动套设有防护外壳(2)，所述防护外壳(2)内设有用于采集动物声音数据的声学传感模块(3)，所述安装柱(1)上设有用于驱使防护外壳(2)沿安装柱(1)升降的升降驱动装置(4)；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装柱(1)顶部通过支架设有用于提供电能的能源管理模块(5)，以及用于采集光照强度数据的夜间唤醒模块(6)，能源管理模块(5)、夜间唤醒模块(6)和声学传感模块(3)均电性连接边缘计算单元，边缘计算单元用于接收动物声音数据和光照强度数据，并在光照强度数据低于设定阈值时控制声学传感模块(3)工作，所述边缘计算单元电性连接有提取识别模块，提取识别模块用于对动物声音数据进行处理识别分析，得到分析结果，所述提取识别模块电性连接有存储模块以及通信模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述声学传感模块(3)包括设于防护外壳(2)内的若干组麦克风，所述防护外壳(2)外壁对应麦克风的位置开设有声学窗口，所述能源管理模块(5)包括太阳能板和储电池，所述夜间唤醒模块(6)包括环境光传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防攀爬机构(7)包括设于防护外壳(2)底部且活动套设于安装柱(1)外壁的防攀爬座(71)，所述防攀爬座(71)和防护外壳(2)之间设有转动润滑涂抹件，所述转动润滑涂抹件转动连接有海绵辊(77)，所述转动润滑涂抹件用于在防护外壳(2)沿安装柱(1)向下移动时带动海绵辊(77)沿防攀爬座(71)外壁周向转动并向海绵辊(77)供入润滑油液。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转动润滑涂抹件包括转动设于防攀爬座(71)顶部的连接环(72)，连接环(72)顶部开设有环形置液腔，置液腔内转动设有固定环(73)，固定环(73)固定嵌设于防护外壳(2)底部，固定环(73)上设有储存有润滑液的储液筒(74)，储液筒(74)输出端与置液腔连通，连接环(72)一侧插设有与置液腔连通的连通管，连通管另一端与海绵辊(77)转动连通，海绵辊(77)圆周外壁开设有若干组渗液孔，连接环(72)内壁设有齿环(79)，齿环(79)通过传动件与一轴部传动连接，轴部转动设于防护外壳(2)内壁开设的活动口内并设有随动齿轮(78)，安装柱(1)外壁设有用于与随动齿轮(78)配合的齿条(717)，随动齿轮(78)通过单向轴承设于轴部上，单向轴承用于限制防护外壳(2)向上时随动齿轮(78)带动轴部反向旋转。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，连接环(72)内且位于置液腔的下方开设有压缩腔，压缩腔通过一通口与置液腔连通，压缩腔外端与连通管远离海绵辊(77)的一端连通，压缩腔内可移动设有相适配的压缩块(75)，压缩块(75)内端设有贯穿连接环(72)内壁的弹簧磁性杆(76)，所述防攀爬座(71)顶部且位于连接环(72)内侧设有与连接环(72)共轴心的磁性块，所述磁性块处于弹簧磁性杆(76)随连接环(72)转动的路径上，用于吸附弹簧磁性杆(76)驱使压缩块(75)向内侧移动，以使得置液腔内的润滑液通过通口进入压缩腔。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述防攀爬座(71)竖截面呈梯形，防攀爬座(71)圆周外壁上开设有用于收集液体的环形集液口(710)，集液口(710)与开设于防攀爬座(71)壁厚内的储液腔(711)连通，防攀爬座(71)底部均匀开设有与储液腔(711)连通的出液微孔，储液腔(711)内滑动设有用于封闭出液微孔的环形封板(712)，封板(712)通过拉绳(713)连接一活动环(714)，活动环(714)活动设于防攀爬座(71)底部开设的环形槽内并通过弹性件与环形槽槽底连接，安装柱(1)外壁且位于齿条(717)的下方设有用于与防攀爬座(71)底部接触的底部限位环(715)，底部限位环(715)上设有用于顶动活动环(714)向上移动的插柱(716)，活动环(714)在向上移动时通过拉绳(713)同步拉动封板(712)向上以打开出液微孔。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述防攀爬座(71)底部开设有大于安装柱(1)外径的活动口，活动口内设有环形密封气囊(720)，所述密封气囊(720)进气端通过管路一供气设备(721)输出端连通，所述供气设备(721)设于防攀爬座(71)内腔，所述管路一上设有排气阀和电磁阀一，所述安装柱(1)外壁且位于防护外壳(2)的上方设有用于与防护外壳(2)接触的顶部限位环(718)，所述顶部限位环(718)上设有接触传感器(719)，所述接触传感器(719)在与防护外壳(2)接触时控制排气阀关闭，电磁阀一打开以及供气设备(721)工作。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述防攀爬座(71)内且位于集液口(710)的上方开设有环形腔(722)，所述防攀爬座(71)外壁开设有若干组与环形腔(722)连通的排气微孔，所述环形腔(722)通过一排气支管(723)与供气设备(721)输出端连通，所述排气支管(723)内设有电磁阀二；

10.基于声纹传感的夜行野生动物非视觉监测方法，利用如权利要求1-9任意一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：