(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211158372.8 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 海南省林业科 学研究院 （海南省红 树林研究院） 地址 571100 海南省海口市琼 山区桂林下 路141号 (72)发明人 陈宗铸　雷金睿　陈小花　李苑菱　 吴庭天　 (74)专利代理 机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 专利代理师 赵红霞 (51)Int.Cl. G06F 16/2458(2019.01) G06N 3/04(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种森林生态观测站大数据的标准化管理 系统及方法 (57)摘要 本发明属于森林生态观测技术领域， 公开了 一种森林生态观测站大数据的标准化管理系统 及方法， 所述森 林生态观测站大数据的标准化管 理系统包括： 森林面积测量模块、 森林温湿度采 集模块、 水分采集模块、 中央控制模块、 森 林空气 监测模块、 森 林水文监测模块、 数据统计模块、 大 数据处理模块、 显示模块。 本发明通过森林空气 监测模块通过爬行机器人进行传感器的布置和 回收， 使用方便的同时， 灵活性高； 采用北斗短报 文通讯技术进行数据的传输， 无需架设通讯线 路； 以带北斗定位的监测数据以及天气数据作为 评估基准， 大大提高了检测结果的精确度； 省时 省力； 同时， 通过森林水文监测模块能够提高准 确度。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115510124 A 2022.12.23 CN 115510124 A 1.一种森林生态观测站大数据的标准化管理系统， 其特征在于， 所述森林生态观测站 大数据的标准 化管理系统包括： 森林面积测量模块、 森林温湿度采集模块、 水分采集模块、 中央控制模块、 森林空气监 测模块、 森林 水文监测模块、 数据统计模块、 大 数据处理模块、 显示模块； 森林面积测量模块， 与中央控制模块连接， 用于测量森林面积； 森林温湿度采集模块， 与中央控制模块连接， 用于采集森林温度、 湿度数据； 水分采集模块， 与中央控制模块连接， 用于采集森林土壤水分数据； 中央控制模块， 与森林面积测量模块、 森林温湿度采集模块、 水分采集模块、 森林空气 监测模块、 森林水文监测模块、 数据统计模块、 大数据处理模块、 显示模块连接， 用于控制各 个模块正常工作； 森林空气监测模块， 与中央控制模块连接， 用于监测森林空气质量数据； 森林水文监测模块， 与中央控制模块连接， 用于监测森林 水文数据； 数据统计模块， 与中央控制模块连接， 用于统计森林监测数据； 大数据处理模块， 与中央控制模块连接， 用于通过大数据计算对森林生态数据进行标 准化处理； 显示模块， 与中央控制模块连接， 用于通过显示器显示森林面积、 温湿度、 水分、 森林空 气质量、 水文信息 。 2.一种如权利要求1所述森林生态观测 站大数据的标准化管理系统的森林生态观测 站 大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法包 括以下步骤： 步骤一， 通过森林面积测量模块测量森林面积； 通过森林温湿度采集模块采集森林温 度、 湿度数据； 通过 水分采集模块采集森林土壤水分数据； 步骤二， 中央控制模块通过森林空气监测模块监测森林空气质量数据； 通过森林水文 监测模块 监测森林 水文数据； 步骤三， 通过数据统计模块统计森林监测数据； 通过大数据处理模块利用大数据计算 对森林生态数据进行 标准化处理； 步骤四， 通过显示模块利用显示器显示森林面积、 温湿度、 水分、 森林空气质量、 水文信 息。 3.如权利要求2所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述森林 空气监测模块 监测方法如下： (1)配置爬树机器人参数， 通过测试设备测试爬树机器人工作状态； 在森林生态环境中 通过爬树机器人进行传感器组的布置； 在爬树机器人上安装带伺 服装置的夹持机械臂， 并通过无线通讯模块实现该伺 服装置 的驱动器与遥控器的通讯； 在第一蛇形机械臂的首端安装一内载有传感器的检测头； 通过遥控控制夹持机械臂完 成第一蛇形机 械臂的夹持操作； 通过遥控控制爬树机器人携带第一蛇形机械臂进行爬行操作， 直至其达到指定位置 后， 夹持机械臂带动第一蛇形机械臂到达指 定树枝旁， 第一蛇形机械臂启动， 实现树枝的缠 绕， 完成缠绕后， 手动遥控夹持机械臂松开第一蛇形机械臂， 并复位， 然后手动遥控第一蛇权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510124 A 2形机械臂带动检测头 到达检测点； 重复步骤， 直至 完成所有传感器的布置； (2)基于所述传感器组进行所述森林生态环境内空气颗粒物浓度参数及气体污染物浓 度参数的采集， 并经 北斗模块将所述 参数发送到监控终端； (3)所述监控终端基于预设的BP神经网络模型进行当前空气质量的评估； 通过爬树机 器人实现传感器组的回收。 4.如权利要求3所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述检测 头内载有北斗模块和太阳能充电板 。 5.如权利要求3所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述夹持 机械臂由第二蛇形机械臂以及安装在第二蛇形机械臂首端的夹持机械手构成， 所述第一蛇 形机械臂由若干呈 首尾连接的机 械单元及位于 机械单元之间的舵机组件构成。 6.如权利要求3所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述基于 所述传感器组进行所述森林生态环境内空气颗粒物浓度参数及气体污染物浓度参数的采 集， 并经北斗模块将所述 参数发送到监控终端具体包括如下步骤： 通过遥控控制爬树机器人携带夹持机械臂进行爬行操作， 直至其达到指定位置后， 控 制夹持机械臂的夹持机械手移动到第一蛇形机械臂处， 完成第一蛇形机械臂的夹持操作， 控制第一蛇形机械臂启动， 松 开对树枝的缠绕操作， 夹持机械臂复位， 然后控制爬行机器人 复位即可。 7.如权利要求3所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述所述 监控终端基于预设的BP神经网络模型进 行当前空气质量的评估； 通过爬树机器人实现传感 器组的回收具体包括如下步骤： 所述监控终端接收传感器组发送的数据， 并将这些数据用其对应的北斗定位数据 标记 后存储在对应的数据库内； 通过网络 爬虫模块在各天气预报基站上进行实时天气数据的挖掘； 将完成标记后的数据及其对应的实时天气数据输入预设的BP神经网络模型中进行当 前空气质量的评估。 8.如权利要求1所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述森林 水文监测模块 监测方法如下： 1)获取历史目标森林生态水文数据； 根据 所述历史目标森林生态水文数据构建并训练 生态水文预测模型； 2)利用当前目标森林生态水文数据导入所述生态水文预测模型， 获得预测值； 根据所 述预测值 监测当前目标森林生态水文数据。 9.如权利要求8所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述目标 森林生态水文数据包括： 目标森林斑块数据、 林线变化数据、 植被数据、 径流量、 降雨量、 土 壤数据。 10.如权利要求8所述森林生态观测站大数据的标准化管理方法， 其特征在于， 所述生 态水文预测模型的构建步骤 包括： 所述历史目标森林生态水文数据根据获取内容进行分类； 根据分类结果分别构建生态子模型和水文子模型；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510124 A 3