一种矿山生态修复植被成活率监测装置的制作方法

本技术涉及生态环境监测的，尤其是涉及一种矿山生态修复植被成活率监测装置。

背景技术：

1、矿山生态修复植被成活率监测装置属于矿山生态修复工程监测技术领域，是矿山破损山体、岩质坡面生态修复工程中用于长期监测植被存活状态与坡面水土保持效果的专用监测装备，通过多视角图像采集、环境参数感知与水土流失量化监测相结合，实时掌握修复区域植被生长动态与坡面侵蚀状况，为生态修复效果评估与后期养护决策提供数据支撑，广泛应用于废弃矿山、采石场、工矿边坡等各类生态修复工程的长期跟踪监测场景。

2、目前，矿山生态修复后的植被成活率监测多采用人工定期现场踏勘配合样方调查的常规方式，工作人员沿坡面布设固定监测样方，周期性现场清点植被存活数量、测量株高并记录生长状态，以此推算整体成活率；部分条件较好的修复区域会在坡面安装固定式单点监控摄像头，通过远程采集坡面图像辅助判断植被长势，水土流失情况则多依靠简易径流池人工取样称重进行粗略估算。

3、现有的矿山植被成活率监测方式存在明显缺陷：其一，人工现场监测效率低、监测周期长，无法实现实时连续监测，且矿山坡面多地形陡峭、路况复杂，恶劣天气条件下人员难以抵达现场，监测数据时效性差，难以及时发现植被退化、坡面侵蚀等问题；其二，缺乏自动化的镜头清洁维护机构，镜头脏污后需人工登高清洁，运维成本高、作业风险大，长期无人维护则监测设备逐步失效；其三，植被长势监测与水土流失监测相互独立，无法同步采集、关联分析，难以准确量化水土流失对植被存活的影响程度，也无法为修复效果综合评估提供完整数据支撑。

技术实现思路

1、为了实现矿山坡面植被成活率的自动化连续监测，降低现场运维成本，同时实现植被长势监测与水土流失监测的联动分析，本技术提供一种矿山生态修复植被成活率监测装置。

2、本技术提供的一种矿山生态修复植被成活率监测装置，采用如下的技术方案：

3、一种矿山生态修复植被成活率监测装置，包括安装架、多视角监测单元、清洁单元和水土流失监测单元；所述安装架通过锚杆固定设置在坡体上；所述多视角监测单元设置在所述安装架的上部，且用于多角度采集坡面植被的图像数据；所述清洁单元设置在所述安装架的上部，且用于对所述多视角监测单元进行清洁维护；所述水土流失监测单元设置在坡体上，且用于监测坡面的水土流失量。

4、通过采用上述技术方案，使用时，将安装架通过锚杆锚固在待监测的矿山坡体上，日常运行中，多视角监测单元按设定周期对坡面进行循环图像采集，清洁单元按预设时长定时启动对监测镜头进行清洁维护，水土流失监测单元持续承接坡面径流并监测泥沙累积量；单套装置即可同步完成植被长势监测、镜头自维护与水土流失量化监测，无需人工频繁赴现场踏勘与清洁设备，可实现长期无人值守连续运行，大幅提升监测数据的时效性，降低现场运维成本与登高作业风险，同时植被监测与水土流失数据同源采集、可关联分析，为矿山生态修复效果评估提供完整的数据支撑。

5、可选的，所述多视角监测单元包括安装盒、驱动电机和转动杆；所述安装架上安装有控制器；所述安装盒固定设置在所述安装架上；所述驱动电机固定设置在安装盒内，所述驱动电机的输出轴上固定设置有驱动齿轮；所述转动杆转动插设在所述安装盒上，所述转动杆的顶端固定设置有摄像采集件，所述摄像采集件用于对坡面植被进行拍照采集，且与所述控制器电连接，所述转动杆上固定套设有从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动齿轮啮合。

6、通过采用上述技术方案，使用时，控制器按预设巡检周期向驱动电机发送正向转动指令，驱动齿轮随电机输出轴同步转动，经大直径从动齿轮减速增扭后带动转动杆转动；转动杆顶端的摄像采集件随杆体依次转动至各预设监测点位，到位后电机暂停，摄像采集件完成对应区域的植被图像采集，随后继续转动至下一点位，直至完成全坡面巡检；由此实现坡面多点位的循环自动巡检，单台设备覆盖范围广，拍摄角度可通过电机转动圈数精准控制，各点位重复拍摄视角一致，便于后期植被状态对比分析。

7、可选的，所述安装架上安装有土壤传感器，所述土壤传感器插入坡体的土壤内部，且与所述控制器电连接，所述土壤传感器用于采集土壤的湿度与紧实度参数。

8、通过采用上述技术方案，使用时，土壤传感器随安装架下部插入坡面植被根际区域的土壤内，持续采集土壤湿度、紧实度等环境参数，并将数据实时传输至控制器；由此可同步获取植被生长的土壤环境数据，与坡面图像数据结合后能够更全面地分析植被存活状态的影响因素，提升监测数据的维度与评估结果的准确性。

9、可选的，所述清洁单元包括同步部和清洁部；所述同步部和所述清洁部位于所述安装盒上，所述同步部用于驱使所述清洁部和所述转动杆同步工作；所述同步部包括内棘轮、棘爪、传动齿轮、中转齿轮、传动齿环和隔绝密封架；所述转动杆上开设有容纳槽；所述内棘轮同轴套设在所述转动杆上，且位于所述安装盒的上方；所述棘爪转动设置在所述容纳槽内，且与所述内棘轮啮合，所述棘爪与所述容纳槽的内壁之间设置有复位弹簧；所述传动齿轮固定套设在所述内棘轮上；所述中转齿轮转动安装在所述安装盒的上方，且与所述传动齿轮相啮合；所述传动齿环位于所述安装盒的上方，且与所述中转齿轮相啮合；所述隔绝密封架位于所述安装盒上，所述中转齿轮和所述传动齿环均位于所述隔绝密封架内，所述隔绝密封架与所述传动齿环固定连接。

10、通过采用上述技术方案，使用时，日常巡检状态下驱动电机正向转动，转动杆同步正转，内棘轮的内齿斜面持续将棘爪向容纳槽内挤压，复位弹簧处于压缩状态，棘爪与内棘轮之间为滑动接触，内棘轮保持静止，清洁单元整体不随转动杆动作，不干扰图像采集；当达到预设清洁周期时，控制器控制驱动电机反向转动，转动杆同步反转，复位弹簧回弹将棘爪顶出容纳槽，使棘爪卡入内棘轮的齿槽内，二者形成啮合状态，内棘轮随转动杆同步反转；动力经传动齿轮、中转齿轮传递至传动齿环，带动传动齿环与隔绝密封架同步正向转动，为清洁部提供动力；由此依靠棘轮棘爪的单向传动特性，复用巡检用的驱动电机作为清洁动力源，无需额外增设驱动元件，整体结构更紧凑、功耗更低；正向巡检与反向清洁两种工况互不干扰，隔绝密封架可将同步部封闭在内，阻挡坡面泥沙、粉尘侵入传动副，降低卡滞故障风险，延长设备使用寿命。

11、可选的，所述清洁部包括承载壳体、滑动杆和坡面导向环；所述承载壳体固定在所述隔绝密封架上，所述承载壳体的内壁开设有竖向的导向槽；所述滑动杆滑动插设在所述承载壳体内，所述滑动杆的侧壁固定有导向块，所述导向块嵌设在所述导向槽内；所述滑动杆靠近所述摄像采集件的一侧设置有纤维绒布；所述坡面导向环固定设置在所述安装盒上，所述坡面导向环的顶面为连续起伏坡面，所述导向块的底部抵接在所述坡面导向环的顶面。

12、通过采用上述技术方案，使用时，隔绝密封架带动承载壳体、滑动杆整体绕转动杆轴线公转；导向块受承载壳体内导向槽的周向限位，随承载壳体同步公转，导向块底部始终抵接在固定的坡面导向环顶面上。公转过程中，导向块先沿坡面导向环的倾斜坡面逐步爬升，推动滑动杆向摄像采集件的方向伸出；当导向块行进至坡面顶端的平直段时，滑动杆伸出至最大行程，纤维绒布稳定贴紧摄像采集件的镜面，随公转沿镜面向前滑动，完成整段擦拭；待导向块转过平直段、沿另一侧斜面回落时，滑动杆同步收回，纤维绒布脱离镜面，完成收纳复位；由此依靠固定斜面的高度变化，将公转运动直接转化为滑动杆的伸缩动作，仅靠一套回转传动即可实现“伸出贴合→擦拭作业→收回收纳”的完整清洁流程，非清洁阶段清洁件收回收纳，不会遮挡拍摄视野，兼顾清洁效果与监测作业的独立性。

13、可选的，所述滑动杆靠近摄像采集件的一侧还设置有清洁毛刷。

14、通过采用上述技术方案，滑动杆伸出擦拭的过程中，清洁毛刷先于纤维绒布接触镜面，扫去表面大颗粒浮尘，随后纤维绒布贴合镜面擦拭去除残留细灰；由此形成先扫后擦的双层清洁工序，避免大颗粒沙粒直接摩擦镜面造成镀膜刮伤，在提升清洁效果的同时延长镜头的使用寿命。

15、可选的，所述水土流失监测单元包括集泥仓和隔绝伸缩杆；所述集泥仓固定在坡体下部，且用于承接坡面径流冲刷的泥沙，所述集泥仓的内部倾斜设置有承泥托板，所述集泥仓的内底壁安装有重量传感器，所述重量传感器位于所述承泥托板的下方，且用于检测所述承泥托板上承载的泥沙重量，所述重量传感器与所述控制器电连接，所述重量传感器将检测信号传输至所述控制器，所述控制器根据泥沙重量阈值控制所述摄像采集件启动图像采集，所述集泥仓的一侧开设有排泥口；所述隔绝伸缩杆设置在所述集泥仓的侧壁，所述隔绝伸缩杆的活动端固定有隔绝板，所述隔绝板用于控制所述排泥口的开合。

16、通过采用上述技术方案，使用时，坡面降雨径流裹挟泥沙向下流动，汇入坡脚的集泥仓内，泥沙逐层堆积在承泥托板上，重量传感器实时检测承泥托板的承载重量并将数据传输至控制器；当泥沙重量达到预设阈值时，控制器触发多视角监测单元启动一次全坡面图像采集，同步复核当前坡面的植被存活状态；积泥排出时，隔绝伸缩杆带动隔绝板向外收缩，打开排泥口，泥沙靠自重排出仓外，排泥完成后隔绝伸缩杆带动隔绝板复位封闭排泥口；由此通过称重法定量监测坡面水土流失量，数据准确稳定；水土流失异常时可自动联动触发植被图像采集，精准捕捉强降雨、坡面侵蚀等特殊工况下的植被状态，无需人工现场复核；自动排泥结构可减少人工清淤的维护频次，适配无人值守的运行需求。

17、可选的，所述集泥仓的顶部设置有挡石架，所述挡石架通过连接杆与所述集泥仓的侧壁固定连接，所述挡石架用于拦截坡面滚落的碎石与枯枝杂物。

18、通过采用上述技术方案，使用时，坡面滚落的碎石、枯枝落叶等大体积杂物随径流向下流动时，先接触顶部的挡石架被拦截，仅细颗粒泥沙随径流进入集泥仓内部；由此可避免大体积杂物落入集泥仓干扰重量检测精度，提升水土流失监测数据的准确性与设备运行的稳定性。

19、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

20、1.通过集成多视角监测单元与水土流失监测单元，实现植被长势与坡面侵蚀的同步监测、联动分析，可无人值守连续运行，大幅提升矿山生态修复监测的时效性与数据完整性；

21、2.通过设置单向传动的清洁单元，复用巡检动力源实现镜头自动清洁，无需额外驱动元件，结构紧凑低功耗，有效降低矿山野外设备的运维成本与作业风险；

22、3.通过设置阈值触发的联动采集逻辑，可在水土流失异常时自动复核坡面植被状态，精准捕捉特殊工况下的植被存活数据，为修复效果评估提供更全面的支撑。