一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，包括上位机和驱鸟机构、目标探测系统，所述上位机根据目标探测系统的输出信号得到鸟类信息，控制、记录驱鸟机构动作，所述驱鸟机构包括超声波驱鸟装置和辅助驱鸟装置，所述超声波驱鸟装置包括由底座、横向旋转机构和纵向旋转机构组成的云台，所述云台的末端连接有基柱，所述基柱上连接有超声波集束器，所述超声波集束器由反射筒、超声波发送器和衬底组成，所述反射筒成喇叭形，其小口连接衬底正面，所述衬底背面连接基柱，所述超声波发送器设有多个发射功率大于100W的振子，所述多个振子连接于反射筒中的衬底上，所述多个振子频率范围递增，且频率相邻两个振子的频率范围有重叠。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声波驱鸟系统，具体涉及一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统。
技术介绍
近年来，随着国内外生态环境的改善和人们保护鸟类的意识的提高，鸟类越来越多。但是鸟类的大量出现也带来了很多问题甚至严重的安全灾难，在航空领域，因为飞鸟撞击飞机造成的航空灾难比比皆是；在农、林业领域，飞鸟损害树木嫩芽、果实造成的经济损失累以数亿计。驱鸟又称之为赶鸟，广义上说，农场、果园、风力发电厂和军民用机场等一切防止有害鸟类侵入自己领地，从而危害自己劳动成果或设备安全的手段都叫驱鸟。传统的驱鸟方法包括声音驱鸟、视觉驱鸟、物理驱鸟、化学驱鸟四种，都存在较大的局限性，随着人们生态意识的增强和科技水平的提高，高科技元素不断出现在新型驱鸟设备中，如变频超声波驱鸟装置、激光驱鸟装置、电子鞭炮等，但是每种驱鸟方法都有其局限性，如超声波驱鸟见效慢，激光驱鸟在鸟类行动活跃的白天效果差，气球、彩带、稻草人等视觉驱鸟在夜间效果差，长期使用包括电子鞭炮在内的声音驱鸟形成噪音会扰民，化学驱鸟剂长时间使用会被鸟类适应而失去作用；目前有通过传感器检测鸟类侵入，以超声波为主，辅以激光、声音等多种手段驱鸟的果园驱鸟系统，但是超声波具有极强的方向性，谐波旁瓣在空气中传播能量衰减很迅速，仅剩沿振子轴向传播的极细的波束，难以覆盖大面积范围。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，可以解决现有果园驱鸟系统采用超声波驱鸟为主，难以覆盖大范围面积。本技术通过以下技术方案实现：一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，包括上位机和设置在果园的驱鸟机构、目标探测系统，所述上位机根据目标探测系统的输出信号得到鸟类信息，控制、记录驱鸟机构动作，并将鸟类信息和驱鸟机构动作记录传送至WEB服务器，所述驱鸟机构包括超声波驱鸟装置和辅助驱鸟装置，所述超声波驱鸟装置包括由底座、横向旋转机构和纵向旋转机构组成的云台，所述云台的末端连接有基柱，所述基柱上连接有超声波集束器，所述超声波集束器由反射筒、超声波发送器和衬底组成，所述反射筒成喇叭形，其小口连接衬底正面，所述衬底背面连接基柱，所述超声波发送器设有多个发射功率大于100W的振子，所述多个振子连接于反射筒中的衬底上，所述多个振子频率范围递增，且频率相邻两个振子的频率范围有重叠。本技术的进一步方案是，所述基柱的侧壁均匀连接有多个超声波集束器。本技术的进一步方案是，所述反射筒和衬底由金属制成。本技术的进一步方案是，所述驱鸟机构和目标探测系统通过Zigbee无线通讯模块与上位机通信。本技术的进一步方案是，所述目标探测系统包括红外传感器、拾音器、摄像头和雷达。本技术的进一步方案是，所述上位机通过GPRS无线通信模块与WEB服务器通信。本技术的进一步方案是，所述WEB服务器还将鸟类信息和驱鸟机构动作发布在Internet网络。本技术与现有技术相比的优点在于：一、反射筒、衬底使超声波谐波旁瓣能量更加集中以增大有效作用距离，多个频率范围递增且发射功率大于100W的振子组成阵列，扫频范围宽，保证在变化频谱内均能输出最大幅度声压，将超声波的有效作用距离进一步增大到35米以上，通过云台驱动形成半径超过35米的半球形覆盖范围，覆盖面积将近6亩，对果园进行长期有效的驱鸟；二、多个超声波集束器可以提高单位时间内超声波覆盖的面积，进一步提高驱鸟效果；三、通过Zigbee无线通讯模块与上位机通信，驱鸟机构和目标探测系统的布置更加灵活；四、上位机通过GPRS无线通信模块与WEB服务器通信，成本低；五、将鸟类信息和驱鸟机构动作发布在Internet网络便于查询。附图说明图1为本技术的系统结构框图。图2为超声波驱鸟装置结构示意图。具体实施方式如图1所示的一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，包括上位机和设置在果园的驱鸟机构、目标探测系统，所述驱鸟机构和目标探测系统通过Zigbee无线通讯模块与上位机通信，所述上位机根据目标探测系统的输出信号得到鸟类信息，控制、记录驱鸟机构动作，并将鸟类信息和驱鸟机构动作记录通过GPRS无线通信模块传送至WEB服务器，所述WEB服务器还将鸟类信息和驱鸟机构动作发布在Internet网络。所述目标探测系统包括红外传感器、拾音器、摄像头和雷达，所述驱鸟机构包括超声波驱鸟装置和辅助驱鸟装置，所述辅助驱鸟装置包括发射不同颜色光线的激光器，以及用于播放鸟类天敌声音，或鸟类悲哀或恐惧或愤怒的声音，或爆炸声的播音器；所述超声波驱鸟装置如图2所示，包括由底座7、横向旋转机构6和纵向旋转机构5组成的云台，所述横向旋转机构6安装在底座7上，驱动纵向旋转机构5进行横向旋转，所述纵向旋转机构5末端连接有台板8，所述台板8上连接有基柱1，所述基柱1的侧壁均匀连接有四个超声波集束器，所述超声波集束器由反射筒2、超声波发送器和衬底4组成，所述反射筒2和衬底4由金属制成，所述反射筒2成喇叭形，其小口连接衬底4正面，所述衬底4背面连接基柱1，所述超声波发送器设有六个发射功率大于100W的振子3，所述六个振子3连接于反射筒2中的衬底4上，所述六个振子3谐振频率分别为17kHz、19kHz、21kHz、23kHz、25kHz、27kHz，每个振子3都具有都有-1~1kHz的频偏，因此超声波集束器的频率范围为16kHz~28kHz，可以实现此范围内频率全覆盖且部分频段有重叠。红外传感器、拾音器、摄像头、雷达、激光器、播音器、云台、Zigbee无线通讯模块、GPRS无线通信模块有多种市售品牌、型号可供选用，上位机可选用计算机。超声波发送器主要由驱动电路和振子两部分组成；其中驱动电路可采用基于脉冲宽度调制（PWM）技术的大功率超声波信号发生器，或基于数字脉冲驱动的变频超声波信号发生器，这两种驱动电路都具有成熟的技术方案和电路；振子由换能器和超声波辐射膜组成，换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式，本方案采用的是锆钛酸铝压电陶瓷片，压电片之间夹紧聚偏二氟乙烯材料（PVDF）制作的超声波辐射膜形成振子，该超声波辐射波形在5m范围内角度约14o，随着辐射距离的增大，角度变窄。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，包括上位机和设置在果园的驱鸟机构、目标探测系统，所述上位机根据目标探测系统的输出信号得到鸟类信息，控制、记录驱鸟机构动作，并将鸟类信息和驱鸟机构动作记录传送至WEB服务器，所述驱鸟机构包括超声波驱鸟装置和辅助驱鸟装置，其特征在于：所述超声波驱鸟装置包括由底座（7）、横向旋转机构（6）和纵向旋转机构（5）组成的云台，所述云台的末端连接有基柱（1），所述基柱（1）上连接有超声波集束器，所述超声波集束器由反射筒（2）、超声波发送器和衬底（4）组成，所述反射筒（2）成喇叭形，其小口连接衬底（4）正面，所述衬底（4）背面连接基柱（1），所述超声波发送器设有多个发射功率大于100W的振子（3），所述多个振子（3）连接于反射筒（2）中的衬底（4）上，所述多个振子（3）频率范围递增，且频率相邻两个振子（3）的频率范围有重叠。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的果园超声波驱鸟系统，包括上位机和设置在果园的驱鸟机构、目标探测系统，所述上位机根据目标探测系统的输出信号得到鸟类信息，控制、记录驱鸟机构动作，并将鸟类信息和驱鸟机构动作记录传送至WEB服务器，所述驱鸟机构包括超声波驱鸟装置和辅助驱鸟装置，其特征在于：所述超声波驱鸟装置包括由底座（7）、横向旋转机构（6）和纵向旋转机构（5）组成的云台，所述云台的末端连接有基柱（1），所述基柱（1）上连接有超声波集束器，所述超声波集束器由反射筒（2）、超声波发送器和衬底（4）组成，所述反射筒（2）成喇叭形，其小口连接衬底（4）正面，所述衬底（4）背面连接基柱（1），所述超声波发送器设有多个发射功率大于100W的振子（3），所述多个振子（3）连接于反射筒（2）中的衬底（4）上，所述多个振子（3）频率范围递增，且频率相邻两个振子（3）的频率范围有重叠。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉东，金魁，皇甫立群，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32