CN106643635A - 一种智能测量树径工具以及测量树径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测距装置领域，具体为一种智能测量树径工具以及测量树径的方法，根据镜像原理，在工具内部设置受力轮、弹簧和测量弹簧形变量的装置，通过对受力轮移动距离的测量推算出树径，树径数据通过无线网络自动上传到移动终端，工作人员在移动终端上初步处理后自动上传到云端备份，移动终端数据和云端数据自动同步更新；本发明的有益效果是：该装置结构合理，安装方便、可靠性高，测量的精度高；操作简易方便，测量树径时单人操作，按下测量按键就可自动测量、液晶屏实时显示并自动记录；设备成本低廉，可大范围推广；该装置也可以运用于其他领域的测量工作；测量树径时，数据同时保存在云端，既做了数据备份又方便远端的人员查看。

Description

一种智能测量树径工具以及测量树径的方法

技术领域

本发明涉及测距装置领域，具体为一种智能测量树径工具以及测量树径的方法。

背景技术

树径是树木生长中的重要因子，在树木调查和树木生长规律研究中占有举足轻重的地位，而树径测量方法的精确度和方便性仍是一难解的课题，目前一些测量方法和装置还处于相对落后的现状，特别是树木生长因子之间的关系和生长机制的研究，现在还没有统一的定论，这和测量的精确程度以及测量方法的操作便捷性有很大关系，因此在不破坏树木的条件下，研制方便安装和测量、操作简单、精度高的树径测量装置具有十分重要的意义和研究的价值。

中国专利库中一种树径生长量的自动测量装置(CN201110365933.7)，通过无线网络节点远程监测装置实现实时监测树径的实时生长量和生长状态；包括装置固定模块和测量模块；装置固定模块将测量模块固定于树干上需要测量树径变化量的位置上；测量模块包括带有弹簧的直线位移传感器、测头端滑轮、转向滑轮、导向滑轮、无弹性细钢丝绳、卡头和测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分；无弹性细钢丝绳通过转向滑轮、导向滑轮和测头端滑轮后，无弹性细钢丝绳环抱于需要测量树径的位置上，通过卡头将无弹性细钢丝绳两端卡紧；根据带有弹簧的直线位移传感器的位移量来确定树径生长的变化量。

中国专利库中公开了一种植物树径生长量精密测量装置(CN201410240357.7)，装置能够实时测量树木直径，减少测量误差。测量装置包括支架、栅类尺、传感器夹具、微米级位移传感器传感器和信号传输处理电路。支架采用三点法测量直径，由两个部分组装成夹角为90°至150°间的V型体，结合安装在与V型角的对角线重合处的微位移传感器，实现树径的测量。微米级位移传感器及磁栅尺通过信号传输处理电路与上位机间进行远程数据传输。本发明能够稳定实时地同时测量树径及其微变化量，减少测量误差。该装置对植物的压力小，同时结构简单使用方便，质量轻体积小，易携带。

现有的测树径工具存在一些问题，测量不精准、体积大、使用不方便等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能测量树径工具以及测量树径的方法，根据镜像原理，在工具内部设置受力轮、弹簧和测量弹簧形变量的装置，通过对受力轮移动距离的测量推算出树径，树径数据通过无线网络自动上传到移动终端，工作人员在移动终端上初步处理后自动上传到云端备份，移动终端数据和云端数据自动同步更新。

为了实现上述目的，本发明采用以下方案

根据本发明的第一方面，一种智能测量树径工具，其包括，本体1、显示屏2、发声器3、确认键4、归零键5、电源键6、处理器7、数据收发模块8、电源9、固定壁10、应变量测量装置11、弹簧12、受力轮13、固定轴14、第一卡子15、第二卡子16、探针17、发电模块18。

所述本体1一侧设置有显示屏2、发声器3、确认键4、归零键5、电源键6，所述本体1另一侧设置有第一卡子15、第二卡子16、探针17，所述本体1外侧设置有发电模块18，所述本体1内部设置有处理器7、数据收发模块8、电源9、固定壁10、应变量测量装置11、弹簧12、受力柱13、固定轴14，所述固定壁10与本体1内壁固定连接，所述弹簧12一端连接固定壁10，所述弹簧12另一端连接应变量测量装置11，所述应变量测量装置11与受力轮13连接，所述受力轮13与固定轴14活动连接，所述第一卡子15与固定轴14连接，所述第二卡子16与固定轴14连接，所述探针17一端与固定轴14连接，所述处理器7分别与显示屏2、发声器3、数据收发模块8、应变量测量装置11连接，所述电源9分别与显示屏2、发声器3、处理器7、数据收发模块8、应变量测量装置11、发电模块18连接。

优选地，所述本体1边缘设置有挂绳。

优选地，所述本体1底部设置有支架。

优选地，所述显示屏2为液晶显示屏。

优选地，所述数据收发模块8为网络模块，所述数据收发模块13与移动终端通过移动网络连接，包括2G、3G和4G。

优选地，所述应变量测量装置11为位移传感器，所述位移传感器为磁致位移传感器或直线位移传感器。

优选地，所述第一卡子15、第二卡子16、探针17都为可伸缩设计。

优选地，所述探针17外侧一端设置为滚轮，方便上下滑动。

优选地，所述发电模块18为手摇发电装置，依靠摇把转动发电，为电源9补充电能。

根据本发明的第二方面，使用一种智能测量树径工具测量树径的方法，包括以下步骤：

(1)将本体1缓缓靠近树干，待探针17与树干接触时停止；

(2)操作第一卡子15、第二卡子16与树干接触；

(3)按动电源键6，处理器7根据受力数值和固定数值计算出树干直径并在显示屏2上显示出来；

(4)待显示屏2上显示的受力数值不在变化时按动确认键4，发声器3读出数据同时树径数据通过数据收发模块8自动上传到移动终端；

(5)工作人员在移动终端上确定后数据自动上传到云端，移动终端数据和云端数据自动同步更新。

胡克定律，曾译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位形变量)之间成线性关系，公式表述为F＝k×x，其中，F为应力，x为应变量，满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料，弹簧就是典型的胡克型材料。

工作原理

已知探针17的长度L、受力轮13的半径r，设定受力轮13到固定轴14的距离为S、树干半径为R、第一卡子15与探针17之间的夹角为α，当受力轮13受力向下时，弹簧12受到挤压产生形变量为x，弹簧形变量x等于受力轮13到固定轴14的距离S，x＝S，应变量测量装置11测得形变量x。已知sinα＝R÷(R+L),而α与第一卡子15与探针17延长线之间的夹角角度相等，所以sinα＝r÷(r+S)，由R÷(R+L)＝r÷(r+S)

可推算出R＝L×r÷S＝L×r÷x

树径d＝2×R＝2×L×r÷S＝2×L×r÷x，

在实际操作中，L、r都是常量，L×r也是常量，设置L×r为整数，在运算中，只需要获取形变量x即可快速计算出树径。

所述应变量测量装置11测量弹簧12受压后的形变量，所述应变量测量装置11可以选用位移传感器，优选为磁致位移传感器或直线位移传感器，也可以选用激光测距装置、微波测距装置。

本发明的有益效果是：该装置结构合理，安装方便、可靠性高，测量的精度高；操作简易方便，测量树径时单人操作，按下测量按键就可自动测量、液晶屏实时显示并自动记录；设备成本低廉，可大范围推广；该装置也可以运用于其他领域的测量工作；测量树径时，数据同时保存在云端，既做了数据备份又方便远端的人员查看；移动终端数据和云端数据自动同步更新，保证数据的一致性和准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的测量原理图；

图3为本发明测树径的原理框图。

图1中，1-本体、2-显示屏、3-发声器、4-确认键、5-归零键、6-电源键、7-处理器、8-数据收发模块、9-电源、10-固定壁、11-应变量测量装置、12-弹簧、13-受力轮、14-固定轴、15-第一卡子、16-第二卡子、17-探针、18-发电模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合附图、实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，所述本体1一侧设置有显示屏2、发声器3、确认键4、归零键5、电源键6，所述本体1另一侧设置有第一卡子15、第二卡子16、探针17，所述本体1外侧设置有发电模块18，所述本体1内部设置有处理器7、数据收发模块8、电源9、固定壁10、应变量测量装置11、弹簧12、受力柱13、固定轴14，所述固定壁10与本体1内壁固定连接，所述弹簧12一端连接固定壁10，所述弹簧12另一端连接应变量测量装置11，所述应变量测量装置11与受力轮13连接，所述受力轮13与固定轴14活动连接，所述第一卡子15与固定轴14连接，所述第二卡子16与固定轴14连接，所述探针17一端与固定轴14连接，所述处理器7分别与显示屏2、发声器3、数据收发模块8、应变量测量装置11连接，所述电源9分别与显示屏2、发声器3、处理器7、数据收发模块8、应变量测量装置11、发电模块18连接。

如图3所示，测量树径时，包括若干个测量树径工具、移动终端，移动终端可以是手机或平板电脑，一台移动终端可配合多个测量树径工具使用，当测量树径工具后，通过无线网络自动上传到移动终端，移动终端进行初步整理后自动上传到云端备份，移动终端数据和云端数据自动同步更新。

实施例1

林区为速生林，探针17的长度L为8cm，受力轮13的半径r为4cm，测得x为1.5cm，树的直径d＝2×R＝2×L×r÷S＝2×L×r÷x＝42.7cm。

实施例2

林区为速生林，探针17的长度L为10cm，受力轮13的半径r为5cm，测得x为2.7cm，树的直径d＝2×R＝2×L×r÷S＝2×L×r÷x＝37cm。

实施例3

测量树径的方法，包括以下步骤：

(1)将本体1缓缓靠近树干，待探针17与树干接触时停止；

(2)操作第一卡子15、第二卡子16与树干接触；

(3)按动电源键6，处理器7根据受力数值和固定数值计算出树干直径并在显示屏2上显示出来；

(4)待显示屏2上显示的受力数值不在变化时按动确认键4，发声器3读出数据同时树径数据通过数据收发模块8自动上传到移动终端；

(5)工作人员在移动终端上确定后数据自动上传到云端，移动终端数据和云端数据自动同步更新。

胡克定律，曾译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位形变量)之间成线性关系，公式表述为F＝k×x，其中，F为应力，x为应变量，满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料，弹簧就是典型的胡克型材料。

工作原理

已知探针17的长度L、受力轮13的半径r，设定受力轮13到固定轴14的距离为S、树干半径为R、第一卡子15与探针17之间的夹角为α，当受力轮13受力向下时，弹簧12受到挤压产生形变量为x，弹簧形变量x等于受力轮13到固定轴14的距离S，x＝S，应变量测量装置11测得形变量x。已知sinα＝R÷(R+L),而α与第一卡子15与探针17延长线之间的夹角角度相等，所以sinα＝r÷(r+S)，由R÷(R+L)＝r÷(r+S)

可推算出R＝L×r÷S＝L×r÷x

树径d＝2×R＝2×L×r÷S＝2×L×r÷x，

在实际操作中，L、r都是常量，L×r也是常量，设置L×r为整数，在运算中，只需要获取形变量x即可快速计算出树径。

所述应变量测量装置11测量弹簧12受压后的形变量，所述应变量测量装置11可以选用位移传感器，优选为磁致位移传感器或直线位移传感器，也可以选用激光测距装置、微波测距装置。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能测量树径工具，其特征在于，其包括，本体(1)、显示屏(2)、发声器(3)、确认键(4)、归零键(5)、电源键(6)、处理器(7)、数据收发模块(8)、电源(9)、固定壁(10)、应变量测量装置(11)、弹簧(12)、受力轮(13)、固定轴(14)、第一卡子(15)、第二卡子(16)、探针(17)、发电模块(18)；其中，所述本体(1)一侧设置有显示屏(2)、发声器(3)、确认键(4)、归零键(5)、电源键(6)，所述本体(1)另一侧设置有第一卡子(15)、第二卡子(16)、探针(17)，所述本体(1)外侧设置有发电模块(18)，所述本体(1)内部设置有处理器(7)、数据收发模块(8)、电源(9)、固定壁(10)、应变量测量装置(11)、弹簧(12)、受力柱(13)、固定轴(14)，所述固定壁(10)与本体(1)内壁固定连接，所述弹簧(12)一端连接固定壁(10)，所述弹簧(12)另一端连接应变量测量装置(11)，所述应变量测量装置(11)与受力轮(13)连接，所述受力轮(13)与固定轴(14)活动连接，所述第一卡子(15)与固定轴(14)连接，所述第二卡子(16)与固定轴(14)连接，所述探针(17)一端与固定轴(14)连接，所述处理器(7)分别与显示屏(2)、发声器(3)、数据收发模块(8)、应变量测量装置(11)连接，所述电源(9)分别与显示屏(2)、发声器(3)、处理器(7)、数据收发模块(8)、应变量测量装置(11)、发电模块(18)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述本体(1)边缘设置有挂绳。

3.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述本体(1)底部设置有支架。

4.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述显示屏(2)为液晶显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述数据收发模块(8)为网络模块，所述数据收发模块(13)与移动终端通过移动网络连接，包括2G、3G和4G。

6.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述应变量测量装置(11)为位移传感器，所述位移传感器为磁致位移传感器或直线位移传感器。

7.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述第一卡子(15)、第二卡子(16)、探针(17)都为可伸缩设计。

8.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述探针(17)外侧一端设置为滚轮，方便上下滑动。

9.根据权利要求1所述的一种智能测量树径工具，其特征在于，所述发电模块(18)为手摇发电装置，依靠摇把转动发电，为电源(9)补充电能。

10.使用一种智能测量树径工具测量树径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将本体(1)缓缓靠近树干，待探针(17)与树干接触时停止；

(2)操作第一卡子(15)、第二卡子(16)与树干接触；

(3)按动电源键(6)，处理器(7)根据受力数值和固定数值计算出树干直径并在显示屏(2)上显示出来；

(4)待显示屏(2)上显示的受力数值不在变化时按动确认键(4)，发声器(3)读出数据同时树径数据通过数据收发模块(8)自动上传到移动终端；

(5)工作人员在移动终端上确定后数据自动上传到云端，移动终端数据和云端数据自动同步更新。