一种新型两栖动物迁徙数据调查装置及其方法

摘要

本发明属于野生动物调查领域，具体涉及一种新型两栖动物迁徙数据调查装置及其方法，包括设置在地下的箱体，所述箱体设置有开口朝上的空腔，其开口端部设置有透明板，所述透明板与地面齐平，所述透明板侧面设置有照明装置，且照射方向朝向所述透明板的侧面端部，所述箱体内设置有摄像装置，所述摄像装置设置在所述透明板下方，且拍摄方向朝向所述透明板，具有可以避免干扰动物和自动化采集数据的有益效果。

说明书

技术领域

本发明属于野生动物调查领域，具体涉及一种新型两栖动物迁徙数据调查装置及其方法。

背景技术

野生动物资源调查是野生动物管理工作的重要组成部分，是保护、发展和利用野生动物资源的基础工作。两栖动物是脊椎动物中由水生到陆生的过渡类型,具有水生脊椎动物和陆生脊椎动物的双重特性，在脊椎动物演化过程中占据重要的地位。在食物链和生态系统中,两栖动物也是重要的中间类群,对于维持生态系统的完整性和健康具有重要的作用。两栖动物由于迁徙能力弱、皮肤通透性强、具有水陆两相的生活史，抵御环境变化能力弱，同时受水陆生态环境变化的影响，因此被认为是环境健康的重要指示类群,是监测环境变化的关键早期预警系统。近50年来,全球两栖动物面临着多种威胁并经历着种群快速下降和物种灭绝,因此，两栖动物种群的长期系统地监测是应对危机的迫切需求。

目前，两栖类动物的调查方法主要有样线法、样方法、围栏陷阱法、人工掩蔽物法、标志重捕法、定点鸣声监测法等。具体调查方法的选择视生境条件、调查对象特点而确定，常常需结合多种方法。样线法、样方法、人工掩蔽物法、标志重捕法常需耗费大量人力，而围栏陷阱法则容易造成动物在陷阱内死亡。

发明内容

本发明的目的是提供可以避免干扰动物和自动化采集数据的一种新型两栖动物迁徙数据调查装置及其方法，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种新型两栖动物迁徙数据调查装置，包括设置在地下的箱体，所述箱体设置有开口朝上的空腔，其开口端部设置有透明板，所述透明板与地面齐平，所述透明板侧面设置有照明装置，且照射方向朝向所述透明板的侧面端部，所述箱体内设置有摄像装置，所述摄像装置设置在所述透明板下方，且拍摄方向朝向所述透明板。

进一步的，所述照明装置为LED红外灯条，所述透明板的四侧均设置有所述LED红外灯条，所述摄像装置的拍摄端设置有高透红外滤光片。

进一步的，所述箱体开口端的内侧设置有凸起部，所述透明板设置在所述凸起部上，所述透明板与所述凸起部之间设置有压力传感器。

进一步的，所述箱体顶部通过支撑架固定连接有一遮雨棚，所述遮雨棚的边缘下方设置有用于收集雨水的雨水收集组件，所述雨水收集组件的排水端连接有清洁组件，所述清洁组件用于清洁所述透明板顶部。

进一步的，所述雨水收集组件包括固定连接所述支撑架的收集斗，所述收集斗顶部开口设置在所述遮雨棚的一侧边缘下方，其底部连通有储水球，所述储水球连接所述支撑架，其底部连通所述清洁组件。

进一步的，所述储水球上固定设置有溢流管，所述溢流管一端设置在所述储水球内部，且设置在所述储水球的上端，所述溢流管另一端延伸出所述储水球。

进一步的，所述清洁组件包括固定连接所述支撑架的出水板，所述出水板设置在所述透明板的一侧，所述出水板上设置有若干排水孔，所述排水孔一端连通所述雨水收集组件的排水端，另一端朝向所述透明板；

还包括刮板，所述刮板底部与所述透明板抵接，且一侧堵住所述排水孔，所述支撑架上设置有用于驱动所述刮板滑动的驱动装置。

进一步的，所述刮板的一侧设置有若干堵水销，且与若干所述排水孔一一对应，所述堵水销的端部设置有弹性部，所述弹性部的直径大于所述堵水销，且呈圆锥结构，所述排水孔包括竖孔部和锥孔部，所述竖孔部竖直设置且顶部连通所述雨水收集组件的排水端，其底部连通所述锥孔部，所述锥孔部呈与所述弹性部适配的锥孔结构。

进一步的，所述箱体的两侧设置有围栏，所述透明板设置在两侧的围栏之间。

一种采用所述调查装置的两栖动物迁徙数据调查方法，包括以下步骤：

S1、在被调查区域挖出与所述箱体适配的坑，并将所述箱体下沉式埋于坑内；

S2、调节所述箱体在坑内的高度，使所述透明板处于与地面齐平的状态；

S3、两栖动物经过时，所述照明装置启动，其照射所述透明板的侧面端部，使光线在所述透明板中进行全内反射；

S4、两栖动物的足部和腹部等部位与所述透明板发生接触，接触区域全内反射受到了削弱，导致该区域光线向外散射，所述摄像装置捕捉到接触区域散射的光成像，进而通过光成像的形状识别出两栖动物；

S5、收集汇总所述摄像装置捕捉到的数据。

本发明具有以下有益效果：

1、与传统的围栏陷阱法相比，该专利所发明的装置可使两栖动物通过，而非落入陷阱，不会影响两栖动物的正常迁徙活动，且可避免动物由于落入陷阱，不及时处理而造成死亡；

2、可精确记录两栖动物的迁徙时间，有利于精准掌握两栖动物的迁徙和活动节律，便于两栖动物的科学研究；

3、与传统的样线法、样方法、标志重捕法相比，该专利所发明的装置初步实现了数据采集和读取的自动化，是动物调查和监测的未来发展方向，对于隐蔽性强的两栖动物具有明显效果，可有效减少人力的投入。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中A处放大示意图；

图3为俯视示意图；

图4为出水板示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种新型两栖动物迁徙数据调查装置，包括设置在地下的箱体1，所述箱体1设置有开口朝上的空腔，其开口端部设置有透明板3，所述透明板3与地面齐平，所述透明板3侧面设置有照明装置6，且照射方向朝向所述透明板3的侧面端部，所述箱体1内设置有摄像装置5，所述摄像装置5设置在所述透明板3下方，且拍摄方向朝向所述透明板3。

透明板3为透明亚克力板，照明装置6为LED红外灯条，其从水平方向照射透明板3侧面，在透明板3内形成受抑全反射现象，受抑全反射是光线在介质中进行全内反射并被限制在其中，当介质的边界条件变化时，全内反射受到了削弱。受抑全反射可以清晰的得到接触区域散射的光成像，从而区分接触区域和非接触区域。可视光以外，对夜行性强，视觉能力较差的两栖动物而言有效地实现了监测的同时，避免了对动物行为的干扰。

利用此原理设计的两栖动物调查装置，以LED红外灯条作为光源，以透明亚克力板作为介质，当两栖动物经过时，足部和腹部等部位与介质发生接触，接触区域红外光发生散射，利用摄像装置5可捕捉到接触区域散射的光成像，进而通过光成像的形状识别出两栖动物，实现两栖动物迁徙时的种类、数量信息采集的目的。

进一步的，所述照明装置6为LED红外灯条，所述透明板3的四侧均设置有所述LED红外灯条，所述摄像装置5的拍摄端设置有高透红外滤光片4。

具体地，箱体1内侧设置有与LED红外灯条适配的安装槽，LED红外灯条安装在安装槽内，透明板3呈长方体结构，LED红外灯条设置有四个，分布在透明板3四边，LED红外灯条波长为940nm，发光方向为朝透明亚克力板中心，摄像装置5为广角高清红外相机，箱体1内设置有连接摄像装置5的存储装置，广角高清红外相机可拍摄到透明板3上的红外光成像，以视频的形式通过数据传输线存储于存储装置，高透红外滤光片4为800nm高透红外滤光片，可滤去波长为800nm以下的光线，而保留800nm以上的光线。因此防止可见光干扰(可见光波长范围380～780nm)，从而提升红外光成像的效果。

进一步的，所述箱体1开口端的内侧设置有凸起部，所述透明板3设置在所述凸起部上，所述透明板3与所述凸起部之间设置有压力传感器7。

箱体1开口端面的内侧还设置有一密封圈8，密封圈8套设在透明板3的外侧面上，以形成密封的防水结构。

具体地，箱体1内还设置有控制器，控制器与压力传感器7连接，实施时，当两栖动物经过透明板3时，会对透明板3施加压力，该压力可被压力传感器7捕捉并转化为压力信号，控制器将压力信号转化为控制信号，进而将LED红外灯条开启，广角高清红外相机开始拍摄。

反之，在没有两栖动物经过透明板3时，LED红外灯条关闭，广角高清红外相机停止拍摄，压力触发装置有效提高了采集数据的效率，大大减小了后期从拍摄到的视频中获取有效数据的工作量，且节约了电能。

进一步的，所述箱体1顶部通过支撑架2固定连接有一遮雨棚20，所述遮雨棚20的边缘下方设置有用于收集雨水的雨水收集组件，所述雨水收集组件的排水端连接有清洁组件，所述清洁组件用于清洁所述透明板3顶部。

具体地，遮雨棚20呈倒“V”字形结构，其两端高度低，中间拱起，雨水收集组件设置在其高度较低的一侧边缘下方，在透明板3上布满痕迹之后，清洁组件可以有效清洁，避免无法识别出成像。

进一步的，所述雨水收集组件包括固定连接所述支撑架2的收集斗17，所述收集斗17顶部开口设置在所述遮雨棚20的一侧边缘下方，其底部连通有储水球16，所述储水球16连接所述支撑架2，其底部连通所述清洁组件。

具体的，收集斗17呈漏斗状结构，其底部开口面积小，顶部开口面积大，以便于雨水进入，并且顶部开口设置在遮雨棚20的一侧边缘下方。

进一步的，所述储水球16上固定设置有溢流管18，所述溢流管18一端设置在所述储水球16内部，且设置在所述储水球16的上端，所述溢流管18另一端延伸出所述储水球16。

储水球16呈中空的球体结构，溢流管18竖直设置，穿过储水球16侧面，其顶部高度高于储水球16的球心，底部高度低于储水球16，收集斗17内的水进入到储水球16内蓄满之后，可以将多余的水通过溢流管18有效排除，以避免收集斗17堆积过量水。

进一步的，所述清洁组件包括固定连接所述支撑架2的出水板14，所述出水板14设置在所述透明板3的一侧，所述出水板14上设置有若干排水孔，所述排水孔一端连通所述雨水收集组件的排水端，另一端朝向所述透明板3；

还包括刮板9，所述刮板9底部与所述透明板3抵接，且一侧堵住所述排水孔，所述支撑架2上设置有用于驱动所述刮板9滑动的驱动装置。

具体地，透明板3一侧端部与出水板14之间呈间隙分布，雨水从排水孔滴到透明板3的边缘，进而在刮板9往复运动的过程中，刮板9的底部附着上雨水，将透明板3顶部擦拭干净，刮板9的底部还设置有摩擦部10，摩擦部10可以由橡胶、海绵、毛毡等制成。

本装置在实际使用过程中，由于两栖动物身上常携带粘液和泥沙，经过透明板3时会对留下痕迹，痕迹过多会影响成像效果。通过刮板9定期将透明板3清洁干净，能够除去动物痕迹。

进一步的，所述刮板9的一侧设置有若干堵水销11，且与若干所述排水孔一一对应，所述堵水销11的端部设置有弹性部，所述弹性部的直径大于所述堵水销11，且呈圆锥结构，所述排水孔包括竖孔部13和锥孔部12，所述竖孔部13竖直设置且顶部连通所述雨水收集组件的排水端，其底部连通所述锥孔部12，所述锥孔部12呈与所述弹性部适配的锥孔结构。

具体地，弹性部由橡胶制成，自然状态下其直径略大于堵水销11的直径，插入到锥孔部12内时，其受到挤压变形，其圆锥结构与锥孔部12的配合将锥孔部12有效密封，防止漏水。

此外，出水板14顶部连接有分水管15，分水管15设置有若干个输出端，其通过连接头连接出水板14顶部，且与若干竖孔部13一一对应，分水管15顶部设置输入端，储水球16的顶部和底部分别通过水管连通收集斗17底部开口和分水管15输入端，分水管15起到将储水球16内的水分散到各个竖孔部13内的作用。

具体地，支撑架2包括四个竖直设置的支撑杆，分布在箱体1顶部四端，其底部固定连接箱体1顶部，顶部固定连接遮雨棚20底部，收集斗17侧面固定连接在同侧的两个支撑杆上，支撑架2相背的两侧固定连接有连接板22，连接板22固定连接同侧的两个支撑杆，连接板22设置在收集斗17下方，其固定连接储水球16侧面。

本发明中的驱动装置为直线导轨21，并且并排设置有两个，直线导轨21水平地设置在透明板3上方，其两端固定连接两侧的连接板22，所述直线导轨21的滑块通过连接杆23固定连接刮板9顶部。

此外，直线导轨21连接箱体1内的控制器和一时间控制器，时间控制器使直线导轨21定期动作，以实现定期清洁透明板3的作用，并且当控制器接收到压力传感器7的电信号时，即透明板3上有动物通过时，直线导轨21处于停机状态，以避免刮板9撞击影响动物。

进一步的，所述箱体1的两侧设置有围栏24，所述透明板3设置在两侧的围栏24之间。

围栏24可以为帆布、塑料雨棚布或纱窗等，根据需要裁成一定长度，高40-50cm的长条形，两端用木条或铁条拉紧固定，也可直接固定在树上。用锄头挖一条5-10cm深，与围栏一样长的沟渠，然后用挖出来的泥土把围栏埋在沟里，并且移走围栏边的树枝和石头等障碍物。围栏的主要作用是利用两栖动物在地面运动过程中，遇到障碍物会沿着边缘移动的习性，通过围栏可以把动物引到透明板3上，增加动物经过数据采集装置的几率，两侧的围栏24之间呈约135度的夹角。

本发明的供电系统可采用搭接220V交流电，为控制器、直线导轨21、摄像装置5以及压力传感器7等用电部件供电，在光线充足的野外也可由太阳能供电系统替代，其具体包括太阳能光伏板19，固定设置在遮雨棚20的顶部，箱体1内设置有连接太阳能光伏板19的蓄电池，蓄电池连接控制器、直线导轨21、摄像装置5以及压力传感器7等用电部件，具体实施时，可将其中一个支撑杆加工为中空结构，再在其内部穿设连接电线，并在箱体1侧面设置连通其空腔的线孔，以便于连接电线连接蓄电池。

本发明还包括一种采用所述调查装置的两栖动物迁徙数据调查方法，包括以下步骤：

S1、在被调查区域挖出与所述箱体1适配的坑，并将所述箱体1下沉式埋于坑内；

S2、调节所述箱体1在坑内的高度，使所述透明板3处于与地面齐平的状态；

S3、两栖动物经过时，所述照明装置6启动，其照射所述透明板3的侧面端部，使光线在所述透明板3中进行全内反射；

S4、两栖动物的足部和腹部等部位与所述透明板3发生接触，接触区域全内反射受到了削弱，导致该区域光线向外散射，所述摄像装置5捕捉到接触区域散射的光成像，进而通过光成像的形状识别出两栖动物；

S5、收集汇总所述摄像装置5捕捉到的数据。

本发明工作流程为：

采集阶段：当两栖动物经过透明板3时，足部和腹部等部位与介质发生接触，压力传感器7输送电信号给控制器，进而照明装置6启动，摄像装置5打开，接触区域红外光发生散射，利用摄像装置5可捕捉到接触区域散射的光成像，进而通过光成像的形状识别出两栖动物，实现两栖动物信息采集的目的，在没有两栖动物经过透明板3时，照明装置6关闭，摄像装置5停止拍摄。

清洁阶段：直线导轨21定期驱动刮板9擦拭透明板3顶部，此过程中，储水球16收集到的雨水从排水孔滴到透明板3的边缘，进而在刮板9往复运动的过程中，刮板9的底部附着上雨水，将透明板3顶部擦拭干净，清洁完成之后，堵水销11堵住排水孔，形成密封。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。