CN106706847A - 一种树木检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于园林领域,具体公开了一种树木检测系统，包括声表面波装置、激光测距传感器和微处理器，还包括显示屏、电极和红外线传感器，所述红外线传感器电连接所述微处理器，所述显示屏电连接所述微处理器，所述声表面波装置包括计数器、振荡器和声表面波谐振器，所述声表面波谐振器电连接所述振荡器，所述振荡器电连接所述计数器，所述计数器电连接所述微处理器，所述声表面波谐振器另一端电连接所述电极，所述电极电连接所述激光测距传感器。及时挽救被虫蛀的活体树木，降低经济损失。

Description

一种树木检测系统

技术领域

本发明属于树木移栽装置入树木的移栽、挖出、采伐或打枝的领域，尤其涉及一种树木检测系统。

背景技术

树木病虫害防治系统主要有树干涂白法、农药埋施法、树干涂胶法、树干疗伤法和注药法。其中，注药法是在树干周围钻孔注药，使全树体都具有农药的有效成分，不论害虫在树木的什么部位进食，都会中毒死亡。此法操作简便， 省工和不伤害天敌，防治效果好。但是，通常的注药法不能获得害虫所处的具体位置，为了杀死害虫需要注入较大剂量的药物，药量大会对树木的生长造成一定影响。

如果选择错误的位置注入杀虫剂，既会给树木造成损伤，同时，未遭虫蛀的部位由于杀虫剂的诱导容易产生病变，不但不能及时有效的消灭害虫，反而损伤了树木。

中国专利（授权公开号CN102706963A）公开了《一种古树及古建筑木结构内部腐朽应力波无损探测装置》，该装置包括多个传感器、传感器固定装置、力锤、微损型针式连接器、 数据处理系统和木材内部腐朽断层成像软件，所述传感器、所述数据处理系统与安装有所述成像软件的计算机通过若干根导线连接。该发明由于在树木表面的进行检测，而且即使有微损型针式连接器插入树木表面，也只是用于检测树木的腐朽，对树木内部的害虫无法达到检测的效果，而且无法检测害虫的位置以及害虫的种类。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树木检测系统，以解决无法准确确定害虫所处的位置及害虫的种类的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种树木检测系统，包括声表面波装置、激光测距传感器和微处理器，还包括显示屏、电极和红外线传感器，所述红外线传感器电连接所述微处理器，所述显示屏电连接所述微处理器，所述声表面波装置包括计数器、振荡器和声表面波谐振器，所述声表面波谐振器电连接所述振荡器，所述振荡器电连接所述计数器，所述计数器电连接所述微处理器，所述声表面波谐振器另一端电连接所述电极，所述电极电连接所述激光测距传感器。

说明：在该检测系统下，准备脉冲锤，用于检测虫害的位置。

本基础方案的原理在于：事先选取树干中部的上端为测量起始端，树干的下端为测量终止端；启动声表面波装置测试下部树干的两侧；声波对树干内部进行检测，经振动回路得到反射声波信号一；将脉冲锤敲击树干外周面，树干内部产生应力波，声表面波装置将检测到应力波输入到微处理器内，得到信号二，微处理器计算信号一和信号二的平均信号，得到平均波信号；从平均波信号中计算出输出信噪比；启动激光测距传感器，当测量位置距离终止端＞1厘米时，将脉冲锤从树干的外周面上取下，将脉冲锤逐渐向终止端移动；声表面波装置对树干内部进行检测，得到反射波信号一；脉冲锤敲击树干外周面，树干内部产生应力波，声表面波装置将检测到的应力波输入到微处理器内，得到信号二，微处理器计算信号一和信号二的平均信号，得到平均波信号；当测量位置距离终止端≤1厘米时，脉冲锤停止工作，声表面波谐振器的两个电极固定到起始端的树干的外周面上，两个电极沿树干的圆周方向相距2毫米；沿树干的圆周方向移动声表面波谐振器的两个电极，并且两个电极固定在大树外周面，电极的固定位置分别为树干外周面右侧、左侧、前侧和后侧；将激光测距传感器检测的电极与终止端之间的距离值存储在微处理器中；逐渐将声表面波谐振器的两个电极由起始端至终止端移动，预先对树干的外周面进行测量，得到树干的外周面上的点的坐标，根据树干的外周面的点的坐标、电极与大树末端之间的距离值，微处理器建立树干及树干中被虫挖过孔洞的三维模型。微处理器建立树干及树干中被虫挖过孔洞的三维模型，将红外线传感器装置设置在三维模型上，红外线传感器将孔洞内的害虫的图形反馈到微处理器上，微处理器电连接显示屏，显示屏上显示出害虫的形状，进而判断出害虫的种类，并且根据三维模式还可得知害虫的位置。

本基础方案的有益效果在于：与现有技术相比，本方案采用输出信噪比特征信号反映的是被测样品的本质信号，该特征信号不随检测方法或者重复次数的限制而改变，只与样品的性质有关，有利于样品性质的标定，提高检测精度。

而声表面波探测技术可以精准定位孔洞的位置，二者结合可以同时实现树干中孔洞大小和位置的准确判断，这对于判断大树内部虫蛀情况或者针对树木找准部位对症下药具有重要意义，可以及时挽救被虫蛀的活体树木，降低经济损失。

进一步，还包括输液管，所述输液管设置在所述声表面波装置的上方，所述输液管所述输液管上设置有若干个滴液嘴，所述输液管两侧设置有第一进水盒和第二进水盒。事先通过第一进水盒和第二进水盒内加入水或者药剂，混合药剂存在输液管内，当检测到孔洞内的害虫时，输液管内的滴液嘴将混合药剂滴入树皮的孔洞内，杀死害虫，该方案能够针对性的杀死害虫。

进一步，所述第一进水盒和所述第二进水盒的进水口设置为V型进水口。为了让药剂或者水更好的流进第一进水盒和第二进水盒。

进一步，所述输液管为可活动的输液管，所述输液管可上下移动。当检测到孔洞内的害虫在上部树干时，移动输液管道树干，对树干上的孔洞内的害虫杀死，该方案操作方便，而且还能对树干的害虫进行针对性的清除。

进一步，所述输液管下方设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板相互平行。第一挡板和第二挡板是为了支撑第一进水盒和第二进水盒。

进一步，所述第一进水盒和第二进水盒可拆卸。为了方便拆卸清洗。

附图说明

图1是本发明树木检测系统实施例的结构示意图；

图2是本发明树木检测系统实施例的框架图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上部树干1、第一进水盒2、第二进水盒3、第一挡板4、滴液嘴5、输液管6、第二挡板7、声表面波装置8、中部树干9、激光测距传感器10、下部树干11、微处理器12。

本实施例如图1所示，一种树木检测系统，包括声表面波装置8和激光测距传感器10，激光测距传感器10和声表面波装置8上分别设有用于与微处理器12电连接的数据接口，声表面波装置8和激光测距传感器10分布在中部树干9的下端，且通过导线连接下部树干11上的微处理器12，在下部树干11上设置有一个小孔，将微处理器12放置在小孔内，且声表面波装置8、激光测距传感器10、微处理器12和导线使用塑料包裹。在中部树干9上部的外侧设置有输液管6，输液管6为活动管，输液管6上设置有滴液嘴5，滴液嘴5插入中部树干9外的树皮上，滴液嘴5与中部树干为可拆卸，输液管6两侧设置有第一进水盒2和第二进水盒3，第一进水盒2和第二进水盒3分别与输液管6相连通，在第一进水盒2和第二进水盒3上部设置为V型，在输液管6的下方设置有第一挡板4和第二挡板7，第一挡板4和第二挡板7相平行，第一挡板4和第二挡板7固定在树干的外侧。

声表面波装置8包括计数器、振荡器和声表面波谐振器；振荡器和声表面波谐振器构成振荡回路，计数器与振荡回路中的振荡器电连接，计数器上设有用于与微处理器12电连接的数据接口，声表面波谐振器通过导线与两个电极电连接，激光测距传感器10设于一个电极与导线的连接处。

预先在微处理器12中设定随机共振系统模型，该随机共振系统模型为现有的随机共振系统模型，采用的是dx/dt=-3dV(x)/dx+AI(t)+12Dξ(t)，其中，V(x)为非线性对称势函数，ξ(t)为高斯白噪声，A是输入信号强度，D是噪声强度，t是布朗运 动粒子运动时间，x是粒子运动的坐标。

声表面波装置8安装在中部树干9与下部树干11之间，并对树干内部进行检测，得到信号I(t)，将频率信号I(t)输入随机共振系统模型中，使随机共振系统模型发生共振；随机共振系统模型的输出信噪比曲线，得到信噪比曲线的信噪比谷值。

对该树干内部重复检测120次，得到120个信噪比谷值的绝对值，将信噪比谷值的绝对值取平均，并同时测量该树干的孔洞的尺寸及检测位置的树干直径尺寸，从而得到与AI之间的对应关系。

如图2所示的检测方法包括如下步骤：

步骤100，选取中部树干9的顶部为测量起始端，上部树干1为测量终止端；启动声表面波装置8和激光测距传感器10分别设置在下部树干11的两侧；声波对树干内部进行检测，得到反射声波信号一；

步骤200，将脉冲锤敲击下部树干11外周面，树干内部产生应力波，声表面波装置8将检测到应力波输入到微处理器12内，得到信号二，微处理器12计算信号一和信号二的平均信号，得到平均波信号；

步骤300，在平均波信号中，提取一个完整频率冲信号I(t)，将0至100ms内的所述频率信号I(t)输入随机共振系统模型中，使随机共振系统模型发生共振；微处理器12利用信噪比计算公式计算输出信噪比；

步骤400，随机共振系统模型的输出信噪比曲线，得到信噪比曲线的信噪比谷值，并将信噪比谷值的绝对值作为信噪比特征值F；

步骤500，当微处理器12做出大树的树干中的孔洞为AI所对应的的取值范围的判断；

步骤600，当测量位置距离终止端＞1厘米时，将脉冲锤从树干的外周面上取下，将脉冲锤逐渐向终止端移动；声表面波装置8对树干内部进行检测，得到反射波信号一；

将脉冲锤沿下部树干11的外周面顺时针旋转90度并固定；脉冲锤敲击下部树干11外周面，树干内部产生应力波，声表面波装置8将检测到应力波输入到微处理器12内，得到信号二，微处理器12计算信号一和信号二的平均信号，得到平均波信号，返回步骤300，进而得到信噪比，该信噪比大于信噪比特征值F时，判断该位置有孔洞；该信噪比小雨信噪比特征值F时，判断该位置没有孔洞；

步骤700，测量孔洞的壁厚：

步骤701，声表面波谐振器的两个电极固定到起始端的树干的外周面上，两个电极沿树干的圆周方向相距2毫米；

步骤702， 沿树干的圆周方向移动声表面波谐振器的两个电极，两个电极固定在大树外周面，电极的固定位置分别为树干外周面右侧、左 侧、前侧和后侧；

步骤703，将激光测距传感器10检测的电极与终止端之间的距离值存储在微处理器12中；

步骤704，逐渐将声表面波谐振器的两个电极由起始端至终止端移动，重复步骤702进行检测；

步骤705，预先对树干的外周面进行测量，得到树干的外周面上的点的坐标，根据树干的外 周面的点的坐标、电极与大树末端之间的距离值，微处理器12建立树干及树干中被虫挖过的孔洞的三维模型。

事先在第一进水盒2和第二进水盒3内分别增加药剂和水，根据此三维模型，移动输液管6，将输液管6上的输液口再次插入树皮，水与药剂的混合物从滴液嘴5流出，流入到孔洞内，针对性的杀死害虫。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种树木检测系统，其特征在于，包括声表面波装置（8）、激光测距传感器（10）和微处理器（12），其特征在于，还包括显示屏（13）、电极和红外线传感器，所述红外线传感器电连接所述微处理器（12），所述显示屏（13）电连接所述微处理器（12），所述声表面波装置（8）包括计数器、振荡器和声表面波谐振器，所述声表面波谐振器电连接所述振荡器，所述振荡器电连接所述计数器，所述计数器电连接所述微处理器（12），所述声表面波谐振器另一端电连接所述电极，所述电极电连接所述激光测距传感器（10）。

2.如权利要求1所述的树木检测系统，其特征在于，还包括输液管（6），所述输液管（6）设置在所述声表面波装置（8）的上方，所述输液管（6）上设置有若干个滴液嘴（5），所述输液管（6）两侧设置有第一进水盒（2）和第二进水盒（3）。

3.如权利要求1所述的树木检测系统，其特征在于，所述第一进水盒（2）和所述第二进水盒（3）的进水口设置为V型进水口。

4.如权利要求1所述的树木检测系统，其特征在于，所述输液管（6）为可活动的输液管，所述输液管（6）可上下移动。

5.如权利要求1所述的树木检测系统，其特征在于，所述输液管（6）下方设置有第一挡板（4）和第二挡板（7），所述第一挡板（4）和所述第二挡板（7）相互平行。

6.如权利要求1所述的树木检测系统，其特征在于，所述第一进水盒（2）和第二进水盒（3）可拆卸。