一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统

摘要

本发明涉及一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统，该系统包括：电源6、主控芯片5、声音采集设备1、带通滤波器2、模数转换单元3、音频信号存储单元4功能模块。其中环境中的声信号经声音采集设备1采集并转换成电信号形式的音频信号，音频信号经由带通滤波器2滤波，再通过模数转换单元3将模拟信号转换为数字信号，最后由主控芯片5将数字信号存储到音频信号存储单元4。待工作人员在考察期结束后将设备回收并从中提取数据，经分析处理后，确定此区域是否存在海南黑冠长臂猿的生命活动。它具有节约人力投入成本，低耗能，廉价的优点。

说明书

技术领域

本发明属于电子信息领域，具体涉及生活于海南岛热带雨林中的濒危动物海南黑冠长臂猿的生命痕迹捕获。

背景技术

海南黑冠长臂猿是栖息于我国海南岛热带雨林和热带山地湿性季风常绿阔叶林的独立物种，被列入《世界自然保护联盟》（IUCN） 2013年濒危物种红色名录ver 3.1——极危（CR）。它们的活动领域比较固定，无季节迁移现象，生性机警，晨昏活动，有固定的活动范围和活动路线。海南黑冠长臂猿是树栖猿类，在树上攀援自如，活动与觅食均在15米高大乔木的冠层或中层中穿越进行，很少下至5米以下的小树上活动，以多种热带野果、嫩叶、花苞为主要食物，对甜美的野荔枝却情有独钟。海南黑冠长臂猿生活的热带雨林面积广阔，行踪难觅，对它们的生命痕迹进行人力追踪捕获显得尤为困难。面对当前海南黑冠长臂猿数量日益下降乃至濒危的处境，搜寻其踪迹，对其生存空间施以管理和保护，是拯救海南黑冠长臂猿种群，保护我国海南岛热带雨林中濒危物种，维持生态环境中物种多样性的基本保障。目前我国对热带雨林中珍稀动物的生存痕迹的搜寻工作，主要以人力搜寻为主，此种搜索手段浪费大量人力资源。并且海南黑冠长臂猿对人类的高度警惕性会让它尽量避开人类活动范围，使考察工作变得更加困难重重。最重要的，在热带雨林中长期搜寻存在对搜查人员不利的危险因素。基于以上考量，并结合长臂猿的生活行迹规律、喜好的食物以及独有生命特征，本发明提供了生活于海南岛热带雨林中的濒危动物保护，由工作人员将监测系统放置在热带雨林环境中野荔枝周围，可用于采集热带雨林中的海南黑冠长臂猿鸣叫声音，由工作人员定期回收提取数据并进行数据分析处理，进而确定海南黑冠长臂猿的活动痕迹。此装置减少了长臂猿勘探过程中的人力投入，降低了人类活动对长臂猿的干扰因素，也提高了科考人员的安全保障。

发明内容

本发明的目的是通过引入一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统，解决观测海南岛黑冠长臂猿种群活动过程中人力耗费大且效果不佳的问题。本发明还能避免人类活动对海南岛黑冠长臂猿种群活动造成的干预，提高了野生珍稀物种监测的信息化水平。

本发明提供了一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统，该系统包括电源6，主控芯片5、声音采集设备1，带通滤波器2，模数转换单元3，音频信号存储单元4。电源6，主控芯片5，声音采集设备1，带通滤波器2，模数转换单元3，音频信号存储单元4等功能模块放置在装置内部。

进一步地：所述监测系统装置，其嵌合处用密封性好、防水性强的材料进行密封处理，以防止水渗入装置内部。装置外壳涂上防潮效果好的漆料。避免热带雨林中湿度过大，长期工作下可能引发的造成系统短路。

进一步地：所述电源6模块，为监测系统中电路运作提供所需的能量。并通过导线与主控芯片5连接。

进一步地：所述主控芯片5，通过数据传输线与模数转换单元3、音频信号采集设备和电源6连接。可以接受并处理信号：接收模数转换单元3传输来的数字信号形式的音频信号，并存入音频信号存储单元4，还包括：接收音频信号存储单元4在存储空间耗尽时发送的反馈信号，进而控制电源6停止供电。

进一步地：所述主控芯片5，将电源6提供的电能分配给声音采集设备1、带通滤波器2、模数转换单元3和音频信号存储单元4，以保证以上模块在额定工作电压下正常运行。

进一步地：所述声音采集设备1，由电源6模块供电，通过数据传输线与带通滤波器2连接，可以采集到放置环境中的声音信号，并将声音信号转换为电信号形式的音频信号，传递给带通滤波器2。

进一步地，所述带通滤波器2，由电源6模块提供电能。接收声音采集设备1输送的环境中采集到的音频信号，并对音频信号进行滤波处理，并将处理结果传输给模数转换单元3。带通滤波器2与声音采集设备1和模数转换单元3通过数据传输线来传输音频信号。

进一步地，所述模数转换单元3，由电源6模块提供电能。接收带通滤波器2过滤后的以模拟信号形式存在的音频信号，并对音频信号进行处理，并将处理结果传输到主控芯片5。模数转换单元3与带通滤波器2和主控芯片5通过数据传输线来传输音频信号。

进一步地，所述音频信号存储单元4，由电源6模块提供电能。接收主控芯片5传输过来的数字信号形式音频数据，并将其存储起来，以供以后回收装置时对其中的音频信号进行提取。在存储空间用完后，发送反馈信号给主控芯片5。音频信号存储单元4、模数转换单元3以及主控芯片5之间通过数据传输线来传输音频信号。

本发明提出的一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统，利用信息化检测技术，解决对长臂猿生命痕迹捕获的科考工作中人力耗费大，不能全天候实时监测且效果不佳的问题。此外，采用监测装置代替人力考察，避免了长臂猿出于对人类的警惕心理而刻意隐藏行迹的行为，有效地减少了科考过程中不必要的人类活动对长臂猿种群生活习惯和生存环境的干扰。还有，对长臂猿音频信号的后期分析工作放到了回收设备和提取数据之后，简化了设备中电路的功能模块，并结合电路在音频信号存储单元的存储空间耗尽后会停止供电的特点，很大程度上降低了电路功耗，延长监测系统的工作周期。最后，机器监测代替人工科考行动，也规避了在热带雨林中长期科考活动过程中的浅在风险，保障了科考人员的安全。

附图说明

图1是用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统的工作电路模块示意图。

电路由电源6、主控芯片5、声音采集设备1、带通滤波器2、模数转换单元3和音频信号存储单元4组成。其中电源6负责提供电能，主控芯片5负责分配给各模块额定电压以保证模块正常运行，接受并处理音频信号和反馈信号，以及控制电源6工作状态。声音采集设备1、带通滤波器2、模数转换单元3和音频信号存储单元4组成分别执行声音信号采集与声—电信号转换、仅允许频段在长臂猿鸣叫频率范围内的信号通过、将模拟信号形式的滤波后的音频信号转换为数字信号形式的音频信号和存储音频信号等功能。整个电路将完成对环境中的声音信号采集、处理及存储的工作。

具体实施方式

一种用于海南黑冠长臂猿生命痕迹捕获的监测系统，如图1所示，包括电源6、主控芯片5、声音采集设备1、带通滤波器2、模数转换单元3和音频信号存储单元4功能模块。

首先，根据海南黑冠长臂猿尤其喜爱野荔枝的习性，结合海南岛热带雨林中野荔枝的区域分布以及成熟时间，选定考察区域和考察周期。在确定考察区域后，根据所提出监测系统的实际监控范围，并结合野荔枝在考察区域内的分布，划分监控范围。划分范围要基于不能监控盲区的原则，可以存在适度的设备监测范围重合。随后在成熟期到来前一个月，将一定数量的设备放置到各个监测点，此批设备的存储空间和电池容量尽可能的足够大。此外，监测点尽可能地选择高地势和开阔处，方便声音采集。放置设备时注意避免可能惊扰到海南黑冠长臂猿的不必要的人类活动。

对监测设备的初次回收，在放置时间的十个工作日后，从回收到的这批设备中提取采集到的数据。根据初期考察时间中记录到的最大数据容量和后期检查的最大电量损耗，结合考察周期长度，选定适合的存储单元大小及电池容量，在野荔枝成熟前，将改善后的这批设备投入监测点（此次设备和监测点要进行编号处理）。

在考察周期内，监测系统的声音采集设备2收集设备1所处环境中的声音信号，并转换为电信号后传输给带通滤波器2。

带通滤波器2对信号进行过滤，输出频率范围是300-3000HZ，要求该频率范围必须略大于长臂猿鸣叫频率范围，并将该频段内的模拟信号形式的音频信号，传输给模数转换单元3。

模数转换单元3将特定频段内的模拟信号形式的音频信号，转换成数字信号，并将数字信号形式的音频信号，通过数据传输线传输给主控芯片5。

主控芯片5会接受到模数转换单元3传输过来的音频信号，并将其存入到音频信号存储单元4内。

音频信号存储单元4选用非易失性存储器，可以将主控芯5片传送过来的数字信号形式的音频信号存储起来，且可长期保存，在停止电能供应时，已经存储的音频信号将不受影响。此外，音频信号存储单元4在其存储空间耗尽时，会发送反馈信号给主控芯片5来控制电源的工作状态。

此外，主控芯片5会接收到音频信号存储单元4在存储空间耗尽时传来的反馈信号，并进一步控制电源6终止对系统供电，实现对电路中能耗的精准控制，减少不必要的浪费。

待工作人员在考察周期或科考任务结束后，对设备进行批量回收。从设备中提取采集到的音频信号，根据对之前收录的海南黑冠长臂猿声音信号的学习研究，采用快速傅立叶变换和机器学习技术，主要从音频信号的单音节的时域特性和频域特性出发：音频信号中的时长信息（1-20s）和频率信息(500-2200Hz)， 寻找出音频信号中相似度高的目标信号。根据监测设备和监测点对应的编号，确定海南黑冠长臂猿的活动范围。由于雌性长臂猿大声鸣叫时，第一个音节的时长大约在0.2-1.5s，频率范围大致落在520-720HZ；雄性长臂猿大声鸣叫时，第一个音节的时长大约在1.5-4.7s，频率范围大致落在1000-2000HZ，因此，根据长臂猿个体间的声信号特征差异，判断长臂猿的大致数目和性别比例。

本实施例描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。