环境监测设备和相关设备

1.本公开总体上涉及环境监测技术领域，并且更具体而言，本公开涉及一种环境监测设备、一种用于监测昆虫对植物的授粉的设备以及一种用于监测夜间飞行的昆虫及其捕食者的设备。


背景技术：

2.在很多应用场景中，需要监测环境并从环境收集数据，以帮助用户进行分析和决策。但是，待监测的不同环境可能因分布于各种地理位置而特性各异。因此，期望一种能够适用于多种不同环境的环境监测设备。


技术实现要素：

3.根据本公开的一方面，提供了一种环境监测设备，包括：防水的壳体；成像传感器，所述成像传感器设置在所述壳体内部；可更换的透镜，所述透镜被安装到所述壳体上并且被定位成将来自外部环境的光投射到所述成像传感器上，使得所述成像传感器能够捕获所述外部环境的图像；以及电源模块，被配置为对所述环境监测设备的部件供电。
4.根据本公开的另一方面，提供了一种用于监测昆虫对植物的授粉的设备，包括：防水的壳体；控制器，所述控制器设置在所述壳体内部；成像传感器，所述成像传感器设置在所述壳体内部并且与所述控制器通信；可更换的透镜，所述透镜被安装到所述壳体上并且被定位成将来自外部环境的光投射到所述成像传感器上，使得所述成像传感器能够捕获所述外部环境中的包括植物的图像；以及电源模块，被配置为对所述设备的部件供电，其中，所述控制器被配置为从所述成像传感器接收图像数据并通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是否有昆虫在对植物授粉。
5.根据本公开的又一方面，提供了一种用于监测夜间飞行的昆虫及其捕食者的设备，包括：防水的壳体；控制器，所述控制器设置在所述壳体内部；成像传感器，所述成像传感器设置在所述壳体内部并且与所述控制器通信；可更换的透镜，所述透镜被安装到所述壳体上并且被定位成将来自外部环境的光投射到所述成像传感器上，使得所述成像传感器能够捕获所述外部环境中的包括夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的图像；安装到所述壳体上的照明模块，所述照明模块被配置为对所述成像传感器的视场进行照明；以及电源模块，被配置为对所述设备的部件供电，其中，所述控制器被配置为从所述成像传感器接收图像数据并通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是否有夜间飞行的昆虫和/或其捕食者。
6.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
附图说明
7.从结合附图示出的本公开的实施例的以下描述中，本公开的前述和其它特征和优
点将变得清楚。附图结合到本文中并形成说明书的一部分，进一步用于解释本公开的原理并使本领域技术人员能够制造和使用本公开。其中：
8.图1是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的示意性框图；
9.图2是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的示意性框图；
10.图3和图4分别是示意性示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的一个示例的侧视图及正视图；
11.图5是示意性示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的另一个示例的立体图；
12.图6是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的电源模块的示例性电路图；
13.图7是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的照明模块的示例性电路图；
14.图8是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备的实时时钟模块的示例性电路图；
15.图9是示出根据本公开的一些实施例的用于监测昆虫对植物的授粉的设备的示意性框图；
16.图10和图11分别示出了利用图9的设备捕获的示例图像；
17.图12是示出根据本公开的一些实施例的用于监测夜间飞行的昆虫及其捕食者的设备的示意性框图；
18.图13示出了利用图12的设备捕获的示例图像。
19.注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
20.为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
21.下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
22.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
23.另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
24.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不
是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
25.本公开提供了一种环境监测设备，其能够在各种各样的环境下监测各种各样的对象。下面将结合附图详细描述根据本公开的各种实施例的环境监测设备。可以理解，实际的环境监测设备可能还存在其它部件，而为了避免模糊本公开的要点，附图没有示出且本文也不去讨论其它部件。
26.图1是示出根据本公开的一些实施例的环境监测设备100的示意性框图。如图1所示，环境监测设备100可以包括防水的壳体110、设置在壳体110内部的成像传感器120以及可更换的透镜130。透镜130可以被安装到壳体110上并且被定位成将来自外部环境的光投射到成像传感器120上，使得成像传感器120能够捕获外部环境的图像。环境监测设备100还包括被配置为对环境监测设备100的部件(例如，成像传感器120)供电的电源模块140。
27.壳体110例如可以由任何合适的防水材料构成。对于任何安装在壳体110上(不在壳体110所限定的内部空间中，而是例如被安装在壳体110上的开口中)的部件，在该部件与壳体110之间均可以设置防水密封(例如橡胶圈等)，以防止水气从该部件与壳体110之间的缝隙进入壳体110内部。壳体110可以被设计为坚固耐久的。在一些实施例中，壳体110可以包括金属材料，并且涂覆有保护涂层以防腐蚀。在一些实施例中，壳体110可以具有多件式结构，例如壳体110可以由前壳体部分和后壳体部分组合而成(如稍后将描述的)，并且在各部分的接合处设有防水密封。防水的壳体110使得环境监测设备100能够部署于各种各样的环境条件(无论是陆上环境系统还是水下环境系统)，并且使得环境监测设备100能够抵御各种各样的天气条件(无论晴雨)。
28.透镜130和成像传感器120的组合使得环境监测设备100能够捕获外部环境的图像。在一些实施例中，透镜130相对于成像传感器120可移动以进行调焦。这使得环境监测设备100不仅能够清晰地捕获近的和/或大的对象(例如植物)的图像，也能够清晰地捕获远的和/或小的对象(例如昆虫)的图像，从而能够从所监测的环境中收集不同尺度下的视觉数据。在一些实施例中，透镜130可以被配置为通过螺纹连接安装到壳体110上。作为非限制性示例，在壳体110上可以设有m12
×
0.5内螺纹的透镜安装座，而透镜130可以通过m12
×
0.5外螺纹安装到该透镜安装座中。由此，可以通过旋进/旋出螺纹的方式来实现透镜130的调焦过程。此外，透镜130是可更换的，并且可以选自多个具有不同光学特性(例如但不限于，不同焦距)的透镜，从而允许针对特定成像目标选择合适的透镜。在一些实施例中，透镜130可以包括一个或多个透镜的组合。成像传感器120可以包括现在已知或以后开发的任何合适的成像传感器，例如互补金属氧化物半导体(cmos)成像传感器、全局快门传感器、热成像传感器等。
29.虽然图1仅示出了一对透镜与成像传感器，但是在一些实施例中，环境监测设备100可以在壳体110的一个或多个侧中的每一侧上的一个或多个位置处分别设置一对透镜与成像传感器，以相对于环境监测设备100在不同方向上监测外部环境。当环境监测设备100具有多对透镜与成像传感器时，每个透镜的光学特性可以各不相同。另外，虽然附图未示出，但是环境监测设备100还可以可选地包括附加的光学元件以优化透镜与成像传感器之间的光路设计。
30.在一些实施例中，在壳体110上还可以设置有位于透镜130上方的挡雨板。在一些实施例中，在壳体110上还可以设置有罩设于透镜130上的透明保护罩。这样，可以尽量避免
透镜130被弄脏、破坏等，从而尽量长时间地维持成像质量，降低维护频率和维护成本。
31.除了图1中所示的那些部件之外，环境监测设备100还可以可选地具有一个或多个附加部件。下面结合图2来描述根据一些实施例的环境监测设备100a，其可以在环境监测设备100所包括的部件的基础上进一步包括一个或多个附加部件。
32.如图2所示，在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括设置在壳体110内部的控制器150。控制器150可以与成像控制器120通信并且被配置为从成像传感器120接收图像数据并通过机器学习模型分析图像数据。控制器150例如可以包括但不限于中央处理单元(cpu)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等、其组合、或本领域已知的任何其他合适的计算设备。在一些实施例中，控制器150可以通过机器学习模型分析图像数据以识别图像中的对象。在一些实施例中，控制器150中的机器学习模型可以是二分类模型或多分类模型，控制器150可以通过二分类模型或多分类模型对图像中的对象进行分类来识别对象。例如，可以利用本领域已知的技术来构建、训练和应用机器学习模型，以识别期望的对象。可以利用稍后描述的数据连接器将机器学习模型配置在控制器150中，也可以在组装环境监测设备前，将机器学习模型配置在控制器150中。
33.在一些实施例中，控制器150可以包括专用于分析来自成像传感器120的图像数据的基于stm32微控制器的核嵌入式机器视觉板，例如由openmv提供的h7 机器视觉板。在使用openmv h7 机器视觉板的实施例中，还可以选择被设计用于与该机器视觉板兼容的成像传感器板(例如，由omnivision提供的ov5645)来与该机器视觉板组合使用。该机器视觉板可以通过开源的openmv集成开发环境(ide)利用micropython语言容易地编程，从而允许使用各种各样的机器视觉算法，诸如但不限于帧差法、斑点检测和tensorflow lite模型等。
34.在环境监测设备100a的壳体110中嵌入控制器150允许对所检测到的图像数据的实时分析。通过设置控制器150，可以使环境监测设备100a在从环境采集数据的基础上，进一步具有计算能力。
35.在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括安装到壳体110上的可更换的麦克风160。麦克风160可以被配置为捕获外部环境的声音。通过将成像传感器120和麦克风160二者集成于环境监测设备100a，使得环境监测设备100a能够从所监测的环境中收集视觉数据和听觉数据两者。在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，控制器150还可以与麦克风160通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从麦克风160接收音频数据并通过机器学习模型分析音频数据；从麦克风160接收音频数据并利用音频数据来辅助通过机器学习模型分析来自成像传感器120的图像数据。在一些实施例中，控制器150可以通过机器学习模型对麦克风160的音频数据进行声音事件检测(sed)，以对音频中出现的对象进行分类和识别。在一些示例中，音频数据可以辅助机器学习模型对图像中的对象的识别与分类。例如，可以在图像数据和音频数据中同时识别出某对象时确定该对象在外部环境中的存在。此外，麦克风160是可更换的，并且可以选自多个具有不同声学特性的麦克风(例如但不限于，一些麦克风可以具有在超声频率处的较好敏感度或较低噪声，一些麦克风可以具有压电设计以具有更高鲁棒性，等等)，从而允许针对特定环境选择合适的麦克风。在一些实施例中，环境监测设备100a可以在壳体110的一个或多个侧中的每一侧上的一个或多个位置处分别设置麦克风，以相对于环境监测设备100在不同方向上监测外部环境。当环境监测设备100a具有多个麦克风时，每个麦克风的声学特性可以各不相同。
36.在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括一个或多个环境传感器1130。环境传感器1130可以被配置为感测外部环境的性质。在一些实施例中，环境传感器1130可以包括用于感测空气性质的传感器(例如但不限于温度传感器、湿度传感器、pm2.5传感器等)、用于感测土壤性质的传感器(例如但不限于温度传感器、湿度传感器、ph传感器等)、用于感测水源性质的传感器(例如但不限于温度传感器、湿度传感器、ph传感器等)、用于感测地理位置的传感器(例如但不限于gps传感器等)中的一个或多个。通过将成像传感器120、(如果有的话)麦克风160、以及各种各样的环境传感器集成于环境监测设备100a，使得环境监测设备100a能够从所监测的环境中收集各种类型的数据。另外，在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，控制器150还可以与所述一个或多个环境传感器1130通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从所述一个或多个环境传感器1130接收环境数据并分析环境数据；从所述一个或多个环境传感器1130接收环境数据并利用环境数据来辅助通过机器学习模型分析图像数据。在一些示例中，环境数据可以辅助机器学习模型对图像中的对象的识别与分类。例如，假设控制器150通过机器学习模型分析图像数据得出外部环境中可能出现了加拉帕戈斯企鹅(其生活在热带)或帝企鹅(其生活在南极)，但是从gps传感器数据来看环境监测设备100a所处的地理位置在热带，那么控制器150可以结合环境数据与图像数据的分析结果判断外部环境中出现的是加拉帕戈斯企鹅。
37.在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括安装到壳体110上的照明模块170。照明模块170可以被配置为对成像传感器120的视场进行照明。这也意味着，成像传感器120能够检测到照明模块170发射的光。在一些实施例中，照明模块170可以被配置为能够发射一种或多种不同波长的光，并且可以在不同波长的光之间进行切换。例如，照明模块170可以包括红外或近红外光源、可见光源、以及紫外光源中的一种或多种。在一些实施例中，照明模块170可以包括发光二极管(led)，例如可以包括多个led的阵列。图7示出了照明模块170的一种非限制性示例实现方式，其电路可以包括串联的9个led。通过设置照明模块170，可以允许环境监测设备100a在白天和夜间都能工作。在一些实施例中，照明模块170可以具有单独的控制电路来控制其自己的操作。在一些示例中，该控制电路可以包括定时电路以在预设时间段内开启照明。在一些示例中，该控制电路可以包括诸如光敏电阻之类的光强检测电路以响应于检测到的光强低于预设阈值时开启照明。另外，在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，控制器150可以用于控制照明模块170的操作。
38.在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括与控制器150通信的实时时钟模块1100。实时时钟模块1100可以被配置为响应于控制器150的请求而(例如，经由i2c)向控制器150提供时间数据。替代地，实时时钟模块1100也可以被配置为持续地或定期地向控制器150提供时间数据。在一些实施例中，控制器150可以被配置为基于来自实时时钟模块1100的时间数据(例如，是否进入夜间)控制是否开启照明模块170，从而允许成像传感器120在夜间成像。图8示出了实时时钟模块1100的一种非限制性示例实现方式，其可以是基于ds3231mz 芯片的电路，在该示例中，实时时钟模块1100具有自己的电源，而不需要来自电源模块140的电力。
39.在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括与控制器150通信的一个或多个致动器180，控制器150可以被配置为基于图像数据的分析结果指示一个或多个致动器180执行动作。致动器180例如可以直接安装在壳体110上
或以其它方式与壳体110耦接(例如，经由稍后描述的附件安装部)。在一些实施例中，致动器180可以包括开关和/或马达。
40.在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括通信模块190。通信模块190可以被配置为(例如经由通信网络310)与外部设备320通信。通信模块190可以被配置为将图像数据(如果有的话，还将音频数据和/或环境数据)传输到外部设备320。在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，控制器150还可以与通信模块190通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：指示通信模块190将图像数据(如果有的话，还将音频数据和/或环境数据)和/或其分析结果传输到外部设备320；基于图像数据的分析结果经由通信设备190指示外部设备320执行动作。外部设备320例如可以是致动器设备、计算设备、或者其组合。例如，控制器150可以在本地对图像数据执行初步处理(例如，粗糙分类)，然后可以指示通信模块190将图像数据及其初步处理结果传输到外部计算设备(例如，云服务器等)以进行进一步处理(例如，精细分类)。在这样的情况下，控制器150可以具有适当的计算能力，其既不会导致控制器150的设计复杂、计算负荷大、功耗高，又能帮助用户预先进行一些初步处理，从而减轻用户后期处理数据的负担。在一些实施例中，诸如云服务器之类的外部设备320还可以经由通信模块190对环境监测设备100a或者其控制器150进行诊断。通信模块190可以例如但不限于被实施为进行wlan、wifi、gsm/gprs、蓝牙、lora等通信方式中的一种或多种的无线网络模块。
41.由此，通过设置控制器150以及致动器180和/或通信模块190，使得环境监测设备100a不仅仅止步于实时采集数据，还可以实时分析数据，并且可以基于数据的分析结果实时进行响应。另外，在没有控制器150时，通信模块190可能需要把环境监测设备100a所捕获到的所有数据(图像数据和音频数据(无论其中是否包含感兴趣对象的信息)、环境数据)都传输到外部计算设备进行进一步处理，使得通信模块190的传输负担较大，并且也增加了外部计算设备的处理负担和处理时间。但是，在有控制器150时，通信模块190可以不再需要把环境监测设备100a所捕获到的所有数据(图像数据和音频数据(无论其中是否包含感兴趣对象的信息)、环境数据)都传输到外部计算设备，而是可以将控制器150的部分或全部分析结果和/或相关重要数据(其中包含感兴趣对象的信息的图像数据和音频数据、环境数据)传输到外部计算设备，使得通信模块190的传输负担降低，并且也减少了外部计算设备的处理负担和处理时间。换言之，环境监测设备100a允许用户跳过人工筛选(剔除不相关数据，即假阳性)和分类过程，提高工作效率。
42.在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括存储装置1110。存储装置1110可以被配置为存储图像数据(如果有的话，音频数据和/或环境数据)。在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，存储装置1110还可以耦接到控制器150并且被配置为存储图像数据(如果有的话，音频数据和/或环境数据)和/或其分析结果。存储装置1110可以采取任何合适的形式，包括但不限于sd卡等。在一些实施例中，存储装置1110可以将图像数据(如果有的话，音频数据和/或环境数据)一起集成到数据库中，以供终端用户使用。在一些实施例中，存储装置1110可以将图像数据与相应的音频数据和/或环境数据相关联地存储。在一些实施例中，存储装置1110可以是可移除的。在一些实施例中，存储装置1110可以是不可移除的。在一些实施例中，环境监测设备100a还可以包括设置在壳体110上并且耦接到存储装置1110的数据连接器1120。数据连接器1120可以采取任何合适的形式，包括但不限于
例如usb接口等。数据连接器1120可以被配置为允许外部设备经由数据连接器1120访问存储装置1110。在环境监测设备100a具有控制器150的一些实施例中，数据连接器1120还可以耦接到控制器150并且被配置为允许外部设备经由数据连接器1120配置控制器150。在一些示例中，用户可以经由数据连接器1120将预先针对特定用途训练好的机器学习模型配置到控制器150中。
43.在一些实施例中，环境监测设备还可以包括罩设于数据连接器1120上的保护盖。由此，可以防止灰尘、水气等进入数据连接器1120甚至经由数据连接器1120进入壳体110。
44.在一些实施例中，环境监测设备100a在壳体110上还可以设置有一个或多个附件安装部1140，所述一个或多个附件安装部1140可以被配置为将环境监测设备100a与附件耦接。在一些实施例中，附件可以是用于支撑环境监测设备100a的支撑架。可以在壳体110的不同侧上的不同位置处设置各种各样的附加安装部1140，以便允许环境监测设备100a以不同姿态附接到各种各样的支撑架，包括但不限于三脚架、吊架、夹具、柔性臂等等，这可以便于环境监测设备100a的灵活部署。在一些示例中，附件还可以是用于与环境监测设备100a协同工作的其它设备(例如前述与控制器150经由通信模块190通信的外部设备320、致动器180、环境传感器1130、外部电源143等)。例如，附件可以是诸如采样器之类的致动器设备等。附件安装部1140可以采取适于安装所需附件的形式。例如，为了通用，附件安装部1140可以包括规格在m1/4至m20之间的螺套。附件安装部1140可以仅提供机械连接。另外，在一些示例中，附件安装部1140也可以进一步被配置为允许所附接的附件(例如，致动器180、环境传感器1130、外部电源143等)经由该附件安装部1140与壳体110内部的部件或电路电耦接。
45.在一些实施例中，还可以在壳体110上设置一个或多个状态指示灯，用于指示环境监测设备100a的部件(例如，控制器150、成像传感器120、通信模块190等)的工作状态。
46.在一些实施例中，电源模块140可以包括内部电源142(其位于壳体110内部)以及被配置为与外部电源143(其位于壳体110外部)和内部电源142耦接的电源管理电路141，电源管理电路141被配置为管理内部电源142对环境监测设备100a的部件的供电、外部电源143对环境监测设备100a的部件的供电和外部电源143对内部电源142的充电。在图2所示的示例中，电源模块140可以向控制器150直接供电并经由控制器150向环境监测设备100a的其它需要供电的部件供电。替代地，电源模块140也可以分别直接向环境监测设备100a的各个需要供电的部件供电。在一些实施例中，通过将电源管理电路141配置为具有宽广的可接受输入电压范围，可以允许电源管理电路141适配各种各样的外部电源143，从而使外部电源143的选择更灵活。例如，外部电源143可以是提供在7.5v-28v之间的输出电压的任何合适电压源。在一些实施例中，电源模块140还可以包括所述外部电源143。外部电源143例如可以是设置在壳体110上的太阳能电池或太阳能电池组(例如，太阳能面板)。内部电源142例如可以是设置在壳体110内部的锂离子电池或锂离子电池组(例如，彼此并联的三个锂离子电池)。可以理解，外部电源143和内部电源142也不限于是前述太阳能电池和锂离子电池，而是可以采取任何合适的形式，例如内部电源142还可以是镍氢电池、碱性电池等，在此不做特别限制。
47.在一些实施例中，电源管理电路141可以包括充电电路和切换电路，充电电路耦接在外部电源143和内部电源142之间，切换电路耦接在内部电源142和环境监测设备100a的
部件之间，切换电路被配置为在电源管理电路141的第一操作状态和第二操作状态之间进行切换，在第一操作状态中内部电源142对环境监测设备100a的部件供电，在第二操作状态中外部电源142对环境监测设备100a的部件供电并且经由充电电路对内部电源142充电。在一些实施例中，充电电路可以被配置为管理外部电源143对内部电源142的充电，并且提供可选择的多种不同充电电流。在一些实施例中，电源管理电路141还可以包括第一变压电路，第一变压电路耦接在切换电路和环境监测设备100a的部件之间，使得在第一操作状态中内部电源142经由第一变压电路对环境监测设备100a的部件供电，第一变压电路被配置为将内部电源142的输出电压转换为环境监测设备100a的部件的操作电压。在一些示例中，当内部电源142的输出电压低于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第一变压电路可以为升压电路；当内部电源142的输出电压高于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第一变压电路可以为降压电路；当内部电源142的输出电压等于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第一变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第一变压电路。在一些实施例中，电源管理电路141还可以包括耦接在外部电源143和环境监测设备100a的部件之间的第二变压电路，使得在第二操作状态中外部电源143经由第二变压电路对环境监测设备100a的部件供电，第二变压电路被配置为将外部电源143的输出电压转换为环境监测设备100a的部件的操作电压。在一些示例中，当外部电源143的输出电压低于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第二变压电路可以为升压电路；当外部电源143的输出电压高于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第二变压电路可以为降压电路；当外部电源143的输出电压等于环境监测设备100a的部件的操作电压时，第二变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第二变压电路。在一些实施例中，电源管理电路141还可以包括耦接在第二变压电路和环境监测设备100a的部件之间的二极管，二极管被配置为防止在第一操作状态下内部电源142对外部电源143充电。在一些实施例中，切换电路可以包括背靠背串联的第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)和第二p型mosfet，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极均耦接在第二变压电路的输出与二极管的正极之间，第一p型mosfet的漏极耦接到内部电源142，第一p型mosfet的源极耦接到第二p型mosfet的源极，第二p型mosfet的漏极耦接到第一变压电路的输入。另外，可以理解，在没有二极管时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在第二变压电路的输出与环境监测设备100a的部件之间；在没有第二变压电路时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源143的输出与二极管的正极之间；在没有第二变压电路和二极管二者时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源143的输出与环境监测设备100a的部件之间；在没有第一变压电路时，第二p型mosfet的漏极可以耦接到环境监测设备100a的部件。
48.图6示出了电源模块140的一个具体示例的电路图。如图6所示，电源管理电路141包括充电电路1411、切换电路1412和第一变压电路1413。
49.充电电路1411可以采用cn3722芯片并且耦接在外部电源143和内部电源142之间。外部电源143(由p1指示)耦接在充电电路1411的输入vin与地gnd之间，其例如可以是太阳能电池。内部电源142(由p3指示)耦接在充电电路1411的输出bt 与gnd之间，其例如可以是锂离子电池。cn3722芯片是脉冲宽度调制(pwm)切换模式充电控制器，其特别适合于利用太阳能电池对锂离子电池进行充电。充电电路1411可以用于优化充电参数并保护内部电源142。例如，充电电路1411可以提供对外部电源143的最大功率点跟踪(例如，当外部电源143
是太阳能电池时，这允许充电电路1411在无论何种光照条件下都能跟踪并汲取外部电源143能提供的最大功率)，还可以提供电池过压保护和电池放电保护，并且可以在输入电压低于预设阈值时停止充电。充电电路1411还可以提供诸如恒压充电模式和恒流充电模式等多种充电模式。在如图6所示的实施例中，充电电路1411可以设置有多种不同大小的检测电阻rcs，从而能够提供多种不同的恒流充电电流，这种充电电流的灵活性能够允许在多种情况下对内部电源142实现有效充电。此外，充电电路1411还可以设置有负温度系数(ntc)热敏电阻，以监测电池温度，使得仅当电池温度在预设范围内时才允许充电。
50.切换电路1412耦接在内部电源142和第一变压电路1413之间。切换电路1412可以包括反接的第一p型mosfet和第二p型mosfet。第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极均耦接在第二变压电路1414的输出与二极管1415的正极之间，第一p型mosfet的漏极耦接到内部电源142，第一p型mosfet的源极耦接到第二p型mosfet的源极，第二p型mosfet的漏极耦接到第一变压电路1413的输入。二极管1415的负极耦接到环境监测设备100a的部件。环境监测设备100a的部件(由p2指示)耦接在第一变压电路的输出vout与gnd之间。切换电路1412被配置为在电源管理电路141的第一操作状态和第二操作状态之间进行切换，在第一操作状态中内部电源142经由第一变压电路1413对环境监测设备100a的部件供电，在第二操作状态中外部电源142经由第二变压电路1414和二极管1415对环境监测设备100a的部件供电并且经由充电电路1411对内部电源142充电。
51.第一变压电路1413可以采用tsp61202芯片并且耦接在切换电路1412和环境监测设备100a的部件之间。tsp61202drcr芯片是低输入电压同步第一变压变流器。tsp61202drcr芯片的uvlo管脚的输入可以用于在输入电压过低时切断主输出。第二变压电路1414可以采用l7805芯片并且耦接在外部电源143和二极管1415的正极之间。例如，第一变压电路1413和第二变压电路1414可以被配置为使得，无论是内部电源142经由第一变压电路1413向环境监测设备100a的部件供电，还是外部电源143经由第二变压电路1414向环境监测设备100a的该部件供电，都向环境监测设备100a的该部件提供同一稳定电压(其为该部件的操作电压)。因此就算切换电路1412在第一操作状态和第二操作状态之间切换，也可以保持对环境监测设备100a的部件稳定电压供应，从而防止该部件因电压不稳而发生故障或损坏。在一些实施例中，第一变压电路1413和/或第二变压电路1414可以被配置为提供针对热过载、短路和/或过电流的保护。
52.当环境监测设备100a需要执行成像任务、录音任务和/或计算任务时，其能耗将较高，导致其部署时间可能不得不减短。而具有上述配置的电源模块140为环境监测设备100a提供了改进的供电方案，既可以尽可能保证不间断供电从而允许环境监测设备100a持续工作，又可以可持续地从外部电源获取电能，从而大大延长了环境监测设备100a的部署时间。
53.图3和图4分别是示意性示出根据一些实施例的环境监测设备的一个非限制性示例100b的侧视图及正视图。从图3可以看出，环境监测设备100b的壳体110包括前壳体部分111和后壳体部分112。另外，结合图3和图4可以看出，环境监测设备100b的透镜130上方设有挡雨板131，下方设有包括第一麦克风161和第二麦克风162的多个麦克风160，麦克风160下方设有由led 171的阵列形成的照明模块170。在照明模块170旁边设置有数据连接器1120。此外，环境监测设备100b还包括两个环境传感器1130，分别是位于壳体110上部的天气传感器1131和位于壳体110下部的可伸入土壤中的土壤传感器1132。环境监测设备100b
还具有位于壳体下方的附件安装部1140。环境监测设备100b还具有作为外部电源143的太阳能面板。图5是示意性示出根据一些实施例的环境监测设备的另一个非限制性示例100c的立体图。如图5所示，环境监测设备100c的壳体110包括前壳体部分111和后壳体部分112，透镜130上方设有挡雨板131并且下方设有照明模块170。特别地，环境监测设备100c具有罩设于数据连接器(未示出)上的保护盖1121。另外，环境监测设备100c的附件安装部1140上安装有三脚架1141，以将环境监测设备100c支撑于地面上。此外，如图5所示，壳体110上还设有附加的附件安装部1140’、1140”，用于连接附加的附件。
54.应理解，图3-图5仅仅是示例性的而非限制性的，根据本公开的环境监测设备可以包括前述部件中的任何一个或多个的组合。
55.由此，根据本公开的环境监测设备可以应用于各种各样的环境以监测各种各样的对象，并且可以从环境中采集各种各样的数据，并且还可以对采集的数据进行实时分析和响应。
56.下面结合图9进一步描述根据本公开的环境监测设备在监测植物授粉领域的应用。图9示出了一种用于监测昆虫对植物的授粉的设备200。应理解，设备200的各个部件的具体实施例可以参考环境监测设备的前述实施例，在此可以不多赘述，并且主要描述设备200如何用于监测昆虫对植物的授粉。
57.设备200可以包括防水的壳体210、设置在壳体210内部的控制器250、设置在壳体210内部并且与控制器250通信的成像传感器220、以及可更换的透镜230，透镜230被安装到壳体220上并且被定位成将来自外部环境的光投射到成像传感器220上，使得成像传感器220能够捕获外部环境中的包括植物的图像。设备200还可以包括被配置为对设备200的部件(例如，控制器250、成像传感器220)供电的电源模块240。控制器250可以被配置为从成像传感器接收图像数据并通过机器学习模型分析图像数据，以确定是否有昆虫在对植物授粉。在一些实施例中，控制器250还可以被配置为通过机器学习模型分析图像数据，以确定昆虫的类型和/或植物的类型。
58.在一个非限制性示例中，控制器250和成像传感器220可以采取集成在一起使用的openmv h7 机器视觉板和omnivision的ov5645成像传感器板(五百万像素的片上系统soc)，并且透镜230的焦距可以在3.6mm至12mm之间(具体取决于所需的工作距离)。设备200可以捕获到如图10和图11所示的图像。例如，可以用专用训练图像集(包含昆虫在对植物进行授粉的图像和没有昆虫在对植物进行授粉的图像)预先训练tensorflow lite模型，然后控制器250可以执行训练好的tensorflow lite模型确定图10中有蜜蜂对花进行授粉，图11中没有昆虫在对花进行授粉。
59.在一些实施例中，透镜230可以是相对于成像传感器220以进行调焦。在一些实施例中，透镜230可以通过螺纹连接安装到壳体210上。可以将透镜230的光学特性选择为适于拍摄植物上的昆虫。在一些实施例中，在壳体210上还可以设置有位于透镜230上方的挡雨板。在一些实施例中，在壳体210上还可以设置有罩设于透镜230上的透明保护罩。
60.在一些实施例中，设备200还可以包括安装到壳体210上的可更换的麦克风260。麦克风260可以被配置为捕获外部环境的声音。在一些实施例中，控制器250还可以与麦克风260通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从麦克风260接收音频数据并通过机器学习模型分析音频数据，以确定是否有昆虫的声音；从麦克风260接收音频数据并利用音频
数据来辅助通过机器学习模型分析图像数据，以确定是否有昆虫在对植物授粉。在一些实施例中，控制器250还可以与麦克风260通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从麦克风260接收音频数据并通过机器学习模型分析音频数据，以确定是什么昆虫的声音；从麦克风接收音频数据并利用音频数据来辅助通过机器学习模型分析图像数据，以确定是什么昆虫在对什么植物授粉。例如，在成像传感器220捕获到图10的同时，麦克风260可以捕获到蜜蜂的“嗡嗡”声。可以将麦克风260的声学特性选择为适于记录昆虫发出的声音。
61.在一些实施例中，设备200还可以包括一个或多个环境传感器2130，所述一个或多个环境传感器2130可以被配置为感测外部环境的性质。在一些实施例中，控制器250还可以与所述一个或多个环境传感器2130通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从所述一个或多个环境传感器2130接收环境数据并分析所述环境数据；从所述一个或多个环境传感器2130接收环境数据并利用所述环境数据来辅助通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是否有昆虫在对植物授粉。在一些实施例中，控制器250还可以被配置为利用所述环境数据来辅助通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是什么昆虫在对什么植物授粉。
62.在一些实施例中，设备200还可以还包括安装到壳体210上的照明模块270。照明模块270可以被配置为对成像传感器220的视场进行照明。可以将照明模块270配置为发射昆虫不敏感的波长的光，使得避免因昆虫趋向于或逃避于照明模块270所发射的光而干扰监测。在一些实施例中，照明模块270可以被配置为发射红外光或近红外光。
63.在一些实施例中，设备200还可以包括与控制器250通信的一个或多个致动器280。控制器250可以被配置为基于图像数据的分析结果指示所述一个或多个致动器280执行动作。在一些示例中，所述一个或多个致动器280可以包括样本采集器，并且控制器250可以被配置为基于确定有昆虫在对植物授粉，指示样本采集器采集所述昆虫的物理样本，以供后续识别与分析。
64.在一些实施例中，设备200还可以包括通信模块290。通信模块290可以被配置为将图像数据(如果有的话，还将音频数据、环境数据)和/或其分析结果传输到外部设备。在一些实施例中，控制器250还可以与通信模块290通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：指示所述通信模块将图像数据(如果有的话，还将音频数据、环境数据)和/或其分析结果传输到外部设备420；基于图像数据(如果有的话，音频数据、环境数据)的分析结果经由通信设备290指示外部设备420执行动作。在一些实施例中，外部设备420包括计算设备(例如云服务器)，其例如可以进一步根据控制器250基于图像数据所确定的植物授粉情况以及环境传感器所收集的环境数据(例如指示空气质量、土壤质量等)确定植物的生长状况。例如，当所述植物是庄稼时，外部设备420可以进一步分析预测庄稼的收成。在一些实施例中，外部设备420包括样本采集器，并且控制器250被配置为基于确定有昆虫在对植物授粉，经由通信设备290指示样本采集器采集所述昆虫的物理样本。
65.在一些实施例中，设备200还可以包括与控制器通信的实时时钟模块2100。实时时钟模块2100可以被配置为响应于控制器250的请求而向控制器250提供时间数据。替代地，实时时钟模块2100也可以被配置为持续地或定期地向控制器250提供时间数据。
66.在一些实施例中，设备200还可以包括存储装置2110。存储装置2110可以与控制器250耦接并且被配置为存储图像数据(如果有的话，音频数据、环境数据)和/或其分析结果。
在一些实施例中，设备200还可以包括设置在壳体210上并且耦接到存储装置2110的数据连接器2120。数据连接器2120可以被配置为允许外部设备经由数据连接器2120访问存储装置2110。在一些实施例中，数据连接器2120还可以耦接到控制器250并且被配置为允许外部设备经由数据连接器2120配置控制器250。在一些示例中，用户可以经由数据连接器1120将针对诸如判断昆虫是否在对植物授粉的目的之类的目的预先训练好的机器学习模型配置到控制器150中。在一些实施例中，设备200还可以包括罩设于数据连接器2120上的保护盖。
67.在一些实施例中，在壳体210上还可以设置有一个或多个附件安装部2140，所述一个或多个附件安装部2140可以被配置为将设备200与附件耦接。
68.在一些实施例中，电源模块240可以包括内部电源242以及被配置为与外部电源243和内部电源242耦接的电源管理电路241，电源管理电路241被配置为管理内部电源242对设备200的部件的供电、外部电源243对设备200的部件的供电和外部电源243对内部电源242的充电。在一些实施例中，电源模块240还可以包括所述外部电源243。外部电源243例如可以是设置在壳体210上的太阳能电池或太阳能电池组。内部电源242例如可以是设置在壳体210内部的锂离子电池或锂离子电池组。在一些实施例中，外部电源243可以作为附件经由相应的附件安装部与设备200耦接。
69.在一些实施例中，电源管理电路241可以包括充电电路和切换电路，所述充电电路耦接在外部电源243和内部电源242之间，所述切换电路耦接在内部电源242和设备200的部件之间，所述切换电路被配置为在电源管理电路241的第一操作状态和第二操作状态之间进行切换，在所述第一操作状态中内部电源242对设备200的部件供电，在所述第二操作状态中外部电源243对设备200的部件供电并且经由充电电路对内部电源242充电。在一些实施例中，充电电路可以被配置为管理外部电源243对内部电源242的充电，并且提供可选择的多种不同充电电流。在一些实施例中，电源管理电路241还可以包括第一变压电路，第一变压电路耦接在切换电路和设备200的部件之间，使得在第一操作状态中内部电源242经由第一变压电路对设备200的部件供电，第一变压电路被配置为将内部电源242的输出电压转换为设备200的部件的操作电压。在一些示例中，当内部电源242的输出电压低于设备200的部件的操作电压时，第一变压电路可以为升压电路；当内部电源242的输出电压高于设备200的部件的操作电压时，第一变压电路可以为降压电路；当内部电源242的输出电压等于设备200的部件的操作电压时，第一变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第一变压电路。在一些实施例中，电源管理电路还可以包括耦接在外部电源243和设备200的部件之间的第二变压电路，使得在第二操作状态中外部电源243经由第二变压电路对设备200的部件供电，所述第二变压电路被配置为将外部电源243的输出电压转换为设备200的部件的操作电压。在一些示例中，当外部电源243的输出电压低于设备200的部件的操作电压时，第二变压电路可以为升压电路；当外部电源243的输出电压高于设备200的部件的操作电压时，第二变压电路可以为降压电路；当外部电源243的输出电压等于设备200的部件的操作电压时，第二变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第二变压电路。在一些实施例中，电源管理电路241还可以包括耦接在第二变压电路和设备200的部件之间的二极管，所述二极管被配置为防止在第一操作状态下内部电源242对外部电源243充电。在一些实施例中，切换电路可以包括背靠背串联的第一p型mosfet和第二p型mosfet，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极均耦接在第二变压电路的输出与二极管的正极之间，第一p型mosfet的
漏极耦接到内部电源242，第一p型mosfet的源极耦接到第二p型mosfet的源极，第二p型mosfet的漏极耦接到第一变压电路的输入。另外，可以理解，在没有二极管时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在第二变压电路的输出与设备200的部件之间；在没有第二变压电路时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源243的输出与二极管的正极之间；在没有第二变压电路和二极管二者时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源243的输出与设备200的部件之间；在没有第一变压电路时，第二p型mosfet的漏极可以耦接到设备200的部件。
70.由此，设备200可以应用于各种各样的环境以监测该环境中昆虫对植物的授粉情况，并且可以从环境中采集各种各样的数据，并且还可以对采集的数据进行实时分析和动作响应。
71.下面结合图12进一步描述根据本公开的环境监测设备在监测夜间生物活动的领域的应用。图12示出了一种用于监测夜间飞行的昆虫及其捕食者的设备300。应理解，设备300的各个部件的具体实施例可以参考环境监测设备的前述实施例，在此可以不多赘述，并且主要描述设备300如何用于监测夜间飞行的昆虫及其捕食者。作为非限制性示例，夜间飞行的昆虫及其捕食者可以是稻田中的害虫及其调节体(control agent)，例如蝗虫和蝙蝠。
72.设备300可以包括防水的壳体310、安装到壳体310上的照明模块370、设置在壳体310内部的控制器350、设置在壳体310内部并且与控制器350通信的成像传感器320、以及可更换的透镜330，透镜330被安装到壳体320上并且被定位成将来自外部环境的光投射到成像传感器320上，使得成像传感器320能够捕获外部环境中的包括夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的图像。设备300还可以包括被配置为对设备300的部件供电的电源模块340。控制器350可以被配置为从成像传感器接收图像数据并通过机器学习模型分析图像数据，以确定是否有夜间飞行的昆虫和/或其捕食者。在一些实施例中，控制器350可以被配置为通过机器学习模型分析图像数据，以确定夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的类型和/或数量。在一些实施例中，还可以确定夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的活动，例如捕食者是否在捕食昆虫。照明模块370可以被配置为对成像传感器320的视场进行照明，从而允许设备300在夜间操作。可以将照明模块370配置为发射昆虫不敏感的波长的光，使得避免因昆虫趋向于或逃避于照明模块370所发射的光而干扰监测。在一些实施例中，照明模块370可以被配置为发射红外光或近红外光。
73.在一个非限制性示例中，控制器350和成像传感器320可以采取集成在一起使用的openmv h7 机器视觉板和omnivision的ov5645成像传感器板(五百万像素的片上系统soc)，并且透镜330的焦距可以在3.6mm至8mm之间(具体取决于所需的工作距离)。设备300可以捕获到如图13所示的图像。例如，可以用专用训练图像集(包含或不包含夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的图像)预先训练tensorflow lite模型，然后控制器350可以执行训练好的tensorflow lite模型确定图13中有夜间飞行的昆虫。
74.在一些实施例中，透镜330可以是相对于成像传感器320以进行调焦。在一些实施例中，透镜330可以通过螺纹连接安装到壳体310上。可以将透镜330的光学特性选择为适于拍摄夜间飞行的昆虫和/或其捕食者。在一些实施例中，在壳体310上还可以设置有位于透镜330上方的挡雨板。在一些实施例中，在壳体310上还可以设置有罩设于透镜330上的透明保护罩。
75.在一些实施例中，设备300还可以包括安装到壳体310上的可更换的麦克风360。麦克风360可以被配置为捕获外部环境的声音。在一些实施例中，控制器350还可以与麦克风360通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从麦克风360接收音频数据并通过机器学习模型分析音频数据，以确定是否有夜间飞行的昆虫和/或其捕食者的声音；从麦克风360接收音频数据并利用音频数据来辅助通过机器学习模型分析图像数据，以确定是否有夜间飞行的昆虫和/或其捕食者。在一些实施例中，控制器350还可以与麦克风360通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从麦克风360接收音频数据并通过机器学习模型分析音频数据，以确定是什么昆虫的声音；从麦克风接收音频数据并利用音频数据来辅助通过机器学习模型分析图像数据，以确定是什么捕食者在捕食什么昆虫。例如，在成像传感器320捕获到蝙蝠在夜间捕食蝗虫的同时，麦克风360可以捕获到蝙蝠发出的超声波和蝗虫的声音。可以将(一个或多个)麦克风360的声学特性选择为适于记录昆虫和/或捕食者发出的声音。
76.在一些实施例中，设备300还可以包括一个或多个环境传感器3130，所述一个或多个环境传感器3130可以被配置为感测外部环境的性质。在一些实施例中，控制器350还可以与所述一个或多个环境传感器3130通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：从所述一个或多个环境传感器3130接收环境数据并分析所述环境数据；从所述一个或多个环境传感器3130接收环境数据并利用所述环境数据来辅助通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是否有夜间飞行的昆虫和/或其捕食者。在一些实施例中，控制器350还可以被配置为利用所述环境数据来辅助通过机器学习模型分析所述图像数据，以确定是什么捕食者在捕食什么昆虫。
77.在一些实施例中，设备300还可以包括与控制器350通信的一个或多个致动器380。控制器350可以被配置为基于图像数据的分析结果指示所述一个或多个致动器380执行动作。在一些示例中，所述一个或多个致动器380可以包括捕虫器，并且控制器350可以被配置为基于确定有昆虫(例如，破坏庄稼的害虫)但是没有昆虫的捕食者时，指示捕虫器捕捉昆虫。
78.在一些实施例中，设备300还可以包括通信模块390。通信模块390可以被配置为将图像数据(如果有的话，还将音频数据、环境数据)和/或其分析结果传输到外部设备520。在一些实施例中，控制器350还可以与通信模块390通信并且被配置为执行以下操作中的至少一个：指示所述通信模块将图像数据(如果有的话，还将音频数据、环境数据)和/或其分析结果传输到外部设备520(例如其可以是计算设备并可以对所接收到的数据进行进一步处理)；基于图像数据(如果有的话，音频数据、环境数据)的分析结果经由通信设备390指示外部设备520(例如其可以是致动器设备)执行动作。
79.在一些实施例中，设备300还可以包括与控制器通信的实时时钟模块3100。实时时钟模块3100可以被配置为响应于控制器350的请求而向控制器350提供时间数据。替代地，实时时钟模块3100也可以被配置为持续地或定期地向控制器350提供时间数据。
80.在一些实施例中，设备300还可以包括存储装置3110。存储装置3110可以与控制器350耦接并且被配置为存储图像数据(如果有的话，音频数据、环境数据)和/或其分析结果。在一些实施例中，设备300还可以包括设置在壳体210上并且耦接到存储装置3110的数据连接器3120。数据连接器3120可以被配置为允许外部设备经由数据连接器3120访问存储装置
3110。在一些实施例中，数据连接器3120还可以耦接到控制器350并且被配置为允许外部设备经由数据连接器3120配置控制器350。在一些实施例中，设备300还可以包括罩设于数据连接器3120上的保护盖。
81.在一些实施例中，在壳体310上还可以设置有一个或多个附件安装部3140，所述一个或多个附件安装部3140可以被配置为将设备300与附件耦接。
82.在一些实施例中，电源模块340可以包括内部电源342以及被配置为与外部电源343和内部电源342耦接的电源管理电路341，电源管理电路341被配置为管理内部电源342对设备300的部件的供电、外部电源343对设备300的部件的供电和外部电源343对内部电源342的充电。在一些实施例中，电源模块340还可以包括所述外部电源343。外部电源343例如可以是设置在壳体310上的太阳能电池或太阳能电池组。内部电源342例如可以是设置在壳体310内部的锂离子电池或锂离子电池组。在一些实施例中，外部电源343可以作为附件经由相应的附件安装部与设备200耦接。
83.在一些实施例中，电源管理电路341可以包括充电电路和切换电路，所述充电电路耦接在外部电源343和内部电源342之间，所述切换电路耦接在内部电源342和设备300的部件之间，所述切换电路被配置为在电源管理电路341的第一操作状态和第二操作状态之间进行切换，在所述第一操作状态中内部电源342对设备300的部件供电，在所述第二操作状态中外部电源343对设备300的部件供电并且经由充电电路对内部电源342充电。在一些实施例中，充电电路可以被配置为管理外部电源343对内部电源342的充电，并且提供可选择的多种不同充电电流。在一些实施例中，电源管理电路341还可以包括第一变压电路，第一变压电路耦接在切换电路和设备300的部件之间，使得在第一操作状态中内部电源342经由第一变压电路对设备300的部件供电，第一变压电路被配置为将内部电源342的输出电压转换为设备300的部件的操作电压。在一些示例中，当内部电源342的输出电压低于设备300的部件的操作电压时，第一变压电路可以为升压电路；当内部电源342的输出电压高于设备300的部件的操作电压时，第一变压电路可以为降压电路；当内部电源342的输出电压等于设备300的部件的操作电压时，第一变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第一变压电路。在一些实施例中，电源管理电路还可以包括耦接在外部电源343和设备300的部件之间的第二变压电路，使得在第二操作状态中外部电源343经由第二变压电路对设备300的部件供电，所述第二变压电路被配置为将外部电源343的输出电压转换为设备300的部件的操作电压。在一些示例中，当外部电源343的输出电压低于设备300的部件的操作电压时，第二变压电路可以为升压电路；当外部电源343的输出电压高于设备300的部件的操作电压时，第二变压电路可以为降压电路；当外部电源343的输出电压等于设备300的部件的操作电压时，第二变压电路可以省略，或者电路可以被配置为绕过第二变压电路。在一些实施例中，电源管理电路341还可以包括耦接在第二变压电路和设备300的部件之间的二极管，所述二极管被配置为防止在第一操作状态下内部电源342对外部电源343充电。在一些实施例中，切换电路可以包括背靠背串联的第一p型mosfet和第二p型mosfet，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极均耦接在第二变压电路的输出与二极管的正极之间，第一p型mosfet的漏极耦接到内部电源342，第一p型mosfet的源极耦接到第二p型mosfet的源极，第二p型mosfet的漏极耦接到第一变压电路的输入。另外，可以理解，在没有二极管时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在第二变压电路的输出与设备300的部件之间；
在没有第二变压电路时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源343的输出与二极管的正极之间；在没有第二变压电路和二极管二者时，第一p型mosfet和第二p型mosfet的栅极可以均耦接在外部电源343的输出与设备300的部件之间；在没有第一变压电路时，第二p型mosfet的漏极可以耦接到设备300的部件。
84.在一些实施例中，设备300可以在夜间收集数据，并在白天分析数据。
85.在一些实施例中，设备300还可以包括与控制器350通信的警报模块(未示出)，该警报模块被配置为响应于控制器350确定昆虫数量超过阈值数量而发出警报。替代地，控制器350也可以在确定昆虫数量超过阈值数量时经由通信模块390通知用户，或采取诸如触发致动器380等其它响应动作。在一些示例中，所述阈值数量可以根据捕食者数量设置。例如，可以与不同捕食者数量对应地设置多个不同的阈值数量，并且捕食者数量越高，所对应设置的阈值数量越高。具体地，例如，当控制器350确定没有蝙蝠时，可以在控制器350确定有超过5个蝗虫时触发警报；当控制器350确定有1个蝙蝠时，可以在控制器350确定有超过10个蝗虫时触发警报；当控制器350确定有2个蝙蝠时，可以在控制器350确定有超过20个蝗虫时触发警报；等等。
86.由此，设备300可以应用于各种各样的环境以监测该环境中夜间飞行的昆虫和/或其捕食者，并且可以从环境中采集各种各样的数据，并且还可以对采集的数据进行实时分析和动作响应。
87.可以理解，设备200、300仅仅是根据本公开的各种实施例的环境监测设备的非限制性示例应用，根据本公开的各种实施例的环境监测设备可以在各种期望的环境下执行期望的监测任务。例如，根据本公开的环境监测设备还可以用于监测非法捕猎或捕捞行为，并基于监测到的非法捕猎或捕捞行为经由通信模块向有关部门及时报警并递交犯罪证据。又例如，根据本公开的环境监测设备还可以用于空中、陆上或水下无人机，以监测追踪感兴趣对象。
88.在说明书及权利要求中的词语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“高”、“低”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其它取向上操作。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“之上”的特征，此时可以描述为在其它特征“之下”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。
89.在说明书及权利要求中，称一个元件位于另一元件“之上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、“耦接”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件之上、直接附接至另一元件、直接连接至另一元件、直接耦合至另一元件、直接耦接至另一元件或直接接触另一元件，或者可以存在一个或多个中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“之上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件、“直接耦接”至另一元件或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书及权利要求中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。
90.如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被
精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
91.如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
92.另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
93.还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
94.在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
95.如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。
96.本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其它各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。可以以任何方式和/或与其它实施例的方面或元件相结合地组合以上公开的所有实施例的方面和元件，以提供多个附加实施例。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
97.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。