边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统的制作方法

本发明涉及生态保护领域，具体涉及边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统。

背景技术：

1、对于面积广阔、地形复杂、通信条件受限的国家级自然保护区，现有监测手段主要依赖人工巡检、孤立运行的电子设备及简单物联网传感器，普遍存在数据传输延迟大、算力资源浪费、异常响应滞后和全局调度混乱等痛点。

2、具体而言，由于边缘端设备算力不足，无法实时处理高清视频等高通量数据，而将所有原始数据回传云端的集中推理模式又受限于弱网、无网区域的带宽瓶颈，导致对非法入侵、火情隐患等突发事件的发现严重滞后。此外，传统方案缺乏从监测识别到预警响应及复盘的自动化闭环机制，从异常发现到任务调度高度依赖人工研判和电话通知，难以在事件萌芽阶段进行快速、有效的全局干预。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其解决了现有生态监测系统难以针对自然保护区特殊环境，实现边缘端实时响应、云端智能决策、全流程闭环应急的一体化的问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，包括：

4、边缘端，用于采集保护区的生态监测数据，对生态监测数据执行预处理和异常初步识别，判断异常事件的类型，以获得并上传关键信息，所述关键信息包括异常事件的类型、事发地坐标和生态监测数据；

5、边云协同传输模组，用于接收并上传所述关键信息；

6、云端，用于根据接收关键信息，基于异常事件的类型确定研判模型，进行全局风险分析与评估，生成应急处置指令，并构建保护区的生态态势图谱；

7、应急调度执行模组，具有任务调度追踪模块和多个巡护终端，用于接收应急处置指令，并根据异常事件的类型、事发地坐标向巡护终端发送应急处置指令，报警并显示生态态势图谱。

8、作为发明的进一步优化方案，所述边云协同传输模组包括通信控制器，所述通信控制器采用自适应通信协议，所述自适应通信协议根据自然保护区内的网络信号强度，在有线通信、无线通信和卫星通信模式之间进行动态切换。

9、作为发明的进一步优化方案，所述边云协同传输模组还包括数据加密模块，所述数据加密模块用于将所述关键信息加密传输至云端。

10、作为发明的进一步优化方案，所述监测模块由分布式部署的红外相机、无人机巡检终端、环境传感器和声学监测设备组成。

11、作为发明的进一步优化方案，当边缘端判断异常事件的类型为非法入侵时：基于所述红外相机获取关键信息；所述云端调用非法入侵研判模型，生成参考位置，输出综合风险评分，基于综合风险评分和参考位置生成非法入侵应急处置指令；所述应急调度执行模组基于非法入侵应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端搜寻非法入侵者。

12、作为发明的进一步优化方案，当边缘端判断异常事件的类型为火情隐患时：基于所述红外相机和环境传感器获取关键信息；所述云端调用火情隐患研判模型，预测火势蔓延区域，输出综合风险评分，基于火势蔓延区域和综合风险评分生成火情隐患应急处置指令；所述应急调度执行模组基于火情隐患应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端进行火灾扑救和人员疏散。

13、作为发明的进一步优化方案，当边缘端判断异常事件的类型为物种异常时：基于红外相机、声学监测设备和无人机巡检终端获取关键信息；所述云端调用物种异常研判模型，生成物种异常坐标，输出综合风险评分，基于物种异常坐标和综合分析评分生成物种异常应急处置指令；应急调度执行模组基于物种异常应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端，对事件发生地进行采样任务及核验。

14、作为发明的进一步优化方案，当边缘端判断异常事件的类型为栖息地破坏时：基于无人机巡检终端和环境传感器获取关键信息；所述云端调用栖息地破坏研判模型，生成核验坐标和栖息地变化类型，输出综合风险评分，基于核验坐标、栖息地变化类型和综合风险评分生成栖息地破坏应急处置指令；所述应急调度执行模组基于栖息地破坏应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端前往核验坐标处取证。

15、边云协同自然保护区生态监测与应急响应方法，包括以下步骤：

16、步骤一：所述边缘端采集多源生态监测数据，并执行数据预处理和异常初识别，筛选出关键信息；

17、步骤二：所述边云协同传输模组将所述步骤一识别出的关键信息上传至所述云端；

18、步骤三：所述云端汇聚来自多个边缘端的关键信息，调用多场景异常研判模块进行全局异常研判和风险等级评估，并构建保护区的生态态势图谱，生成应急处置指令；

19、步骤四：所述应急调度执行模组接收所述应急处置指令，执行巡护资源调度，推送处置任务，报警并显示生态态势图谱。

20、作为发明的进一步优化方案，还包括步骤五：所述应急调度执行模组实时追踪任务处置进度，并将现场核查数据回传至所述云端，由所述云端更新生态态势图谱并生成复盘档案。

21、本发明的有益效果在于：

22、1）本发明通过分层算力解耦将轻量化推理模块前置部署于边缘端，对生态监测数据进行本地化实时清洗、降噪压缩与异常初筛；云端则集中算力负责多场景异常研判与全局态势分析，打破了传统方案中边缘与云端的算力壁垒，在降低无效数据传输量与带宽占用的同时，实现了边缘实时响应与云端智能决策的高效分工协同；

23、2）本发明构建了“监测-识别-预警-响应-复盘”的全流程自动化闭环应急联动机制，针对非法入侵、栖息地破坏、物种异常、火情隐患多类突发事件，系统预设多级研判模型与应急指令，可在秒级内自动完成从事件发现、云端综合风险评分、处置指令生成到巡护任务推送的全过程，并对处置进行全程追踪与复盘，改变了传统人工研判、电话调度的滞后模式，实现突发事件的秒级响应与高效处置；

24、3）本发明通过边云协同传输模组中的自适应通信协议、数据加密模块与本地缓存机制，实现了多源异构数据的安全融合与可靠传输，能够在有线、无线和卫星通信模式间动态切换，并对关键数据进行加密与本地缓存，确保了数据在复杂网络环境下的实时性、安全性与全局可用性，同时通过生态态势图谱，使管理人员能全面掌握保护区实时态势，为智能化、精细化的管理决策提供支撑。

1.边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：所述边云协同传输模组包括通信控制器，所述通信控制器采用自适应通信协议，所述自适应通信协议根据自然保护区内的网络信号强度，在有线通信、无线通信和卫星通信模式之间进行动态切换。

3.根据权利要求2所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：所述边云协同传输模组还包括数据加密模块，所述数据加密模块用于将所述关键信息加密传输至云端。

4.根据权利要求1所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：边缘端包括用于采集生态监测数据的监测模块，所述监测模块由分布式部署的红外相机、无人机巡检终端、环境传感器和声学监测设备组成。

5.根据权利要求4所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：当边缘端判断异常事件的类型为非法入侵时：基于所述红外相机获取关键信息；所述云端调用非法入侵研判模型，生成参考位置，输出综合风险评分，基于综合风险评分和参考位置生成非法入侵应急处置指令；所述应急调度执行模组基于非法入侵应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端搜寻非法入侵者。

6.根据权利要求4所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：当边缘端判断异常事件的类型为火情隐患时：基于所述红外相机和环境传感器获取关键信息；所述云端调用火情隐患研判模型，预测火势蔓延区域，输出综合风险评分，基于火势蔓延区域和综合风险评分生成火情隐患应急处置指令；所述应急调度执行模组基于火情隐患应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端进行火灾扑救和人员疏散。

7.根据权利要求4所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：当边缘端判断异常事件的类型为物种异常时：基于红外相机、声学监测设备和无人机巡检终端获取关键信息；所述云端调用物种异常研判模型，生成物种异常坐标，输出综合风险评分，基于物种异常坐标和综合分析评分生成物种异常应急处置指令；应急调度执行模组基于物种异常应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端，对事件发生地进行采样任务及核验。

8.根据权利要求1所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应系统，其特征在于：当边缘端判断异常事件的类型为栖息地破坏时：基于无人机巡检终端和环境传感器获取关键信息；所述云端调用栖息地破坏研判模型，生成核验坐标和栖息地变化类型，输出综合风险评分，基于核验坐标、栖息地变化类型和综合风险评分生成栖息地破坏应急处置指令；所述应急调度执行模组基于栖息地破坏应急处置指令调度巡护终端和无人机巡检终端前往核验坐标处取证。

9.边云协同自然保护区生态监测与应急响应方法，基于权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求1所述的边云协同自然保护区生态监测与应急响应方法，其特征在于，还包括步骤五：所述应急调度执行模组实时追踪任务处置进度，并将现场核查数据回传至所述云端，由所述云端更新生态态势图谱并生成复盘档案。