[发明专利]基于声景大数据的生物多样性实时监测和分析系统

权利要求书

1.基于声景大数据的生物多样性实时监测和分析系统，其特征在于，所述系统包括多个现场采集点和一个数据中心，其中，现场采集点与数据中心通讯连接，现场采集点包括声景大数据采集单元和声景大数据传输单元，其中，声景大数据采集单元用于采集生态系统的环境参数、声音和图像数据，声景大数据传输单元用于将声景大数据采集单元所采集的各种数据传送至数据中心，数据中心包括声景大数据分析单元和声景大数据可视化单元，其中，声景大数据分析单元用于对接收到的各种数据进行处理和分析，以及声景大数据可视化单元用于对声景大数据分析单元的处理和分析结果进行展示，以实现对生物多样性实时监测和分析。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，声景大数据采集单元包括环境参数传感器、声音传感器、摄像头和微型电脑，微型电脑上集成RS485通信接口和USB接口，环境参数传感器与RS485通信接口连接，声音传感器和摄像头与USB接口连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，摄像头集成在声音传感器上。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，现场采集点还包括供电单元，所述供电单元包括在线电源、应急供电电池和监测模块，监测模块用于监测在线电源的运行状态，若运行状态不正常则及时启用应急供电电池，以确保系统正常运行。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，声景大数据传输单元包括4G或WIFI模块和传输协议，其中，微型电脑和数据中心通过4G或WIFI模块通讯连接，传输协议包括MQTT协议和FTP协议，环境参数数据封装为Json格式，通过MQTT协议进行传输，声音和图像数据通过FTP协议传输。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，在数据中心中，对于环境参数数据采用关系型数据库进行存放，而对于声音和图像数据则采用文件形式进行存放，并依据时间和站点对文件进行组织，以便后续对非结构数据的高效检索。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，声景大数据分析单元包括特征提取模块、CNN卷积网络、UMAP降维模块以及随机森林模块，根据获得的声景数据，在特征提取模块的协助下，提取声音的梅尔频谱图，并将生成的梅尔频谱图转化成128维的特征向量，然后输入CNN卷积网络进行分类，分类完成后借助UMAP降维模块将128维的声学特征降至2维空间，然后借助随机森林模块进行特征聚类，来实现不同特征声音的集聚或者分散呈现。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，梅尔频谱图采用Kaiser窗口进行采样分析，以及CNN卷积网络采用VGGish架构。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，声景大数据可视化单元包括静态统计结果可视化模块和实时动态信息可视化模块，其中，静态统计结果可视化模块用于展示声景大数据的分析结果，包括归档数据的统计报表，生物多样性分析图和历史分析报告，实时动态信息可视化模块用于实时展示在线现场采集点的联网情况、声音事件的侦测情况以及声场内的各类环境参数实时数据和实景图片。

10.如权利要求1-9中任一项所述的系统，其特征在于，环境参数包括光照、辐照、风速、大气温湿度、土壤温湿度和大气压力。