CN106767634B - 智能测量树径工具以及测量树径的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测距装置领域，具体为智能测量树径工具以及测量树径的方法，设定两个卡子之间的夹角固定为60度，根据胡克定律，在固定轴上设置弹簧和测量弹簧形变量的装置，通过对探针上弹簧受压位移量的测量推算出树径，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，可靠性高，测量精度高；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
技术领域
本发明涉及测距装置领域，具体为智能测量树径工具以及测量树径的方法。
背景技术
树径是衡量树木的价值和生长状况的重要数据，目前树径按测量基准点不同，分为四种形式；胸径是指距地面往上1.2米处的树干直径；米径是指距地面往上1.0米处的树干直径；地径是指距地面往上0.1米处的树干直径；基径是指距地面根颈处的树干直径，在林业工作中和园林管理中，测量树径都是一项基本工作。
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简便测量高处树径及测量高度的仪器(CN201310127836.3)，包括整体塑料盒，整体塑料盒上设有单片机和基准点，基准点处设有激光测距传感器探头及激光测距传感器、支撑杆和两根张开60°角的卡杆，支撑杆垂直于两根卡杆所在的平面，激光测距传感器与单片机电连接；激光测距传感器铰接在所述整体塑料盒上，整体塑料盒上固定有舵机，舵机的驱动轴与激光测距传感器连接，激光测距传感器探头的激光发射方向朝向两根卡杆张开角的平分线方向或垂直于两根卡杆所在平面的方向。可以很方便的测量树径信息和测量高度信息，数据通过无线发射装置发射到手持显示设备上，方便读取和存储，并可测量较高处树木的直径。
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智能测量树径工具以及测量树径的方法，设定两个卡子之间的夹角固定为60度，根据胡克定律，在固定轴上设置弹簧和测量弹簧形变量的装置，通过对探针上弹簧受压位移量的测量推算出树径，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，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、固定轴10、应变量测量装置11、弹簧12、第一卡子13、第二卡子14、探针15、发电模块16。
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另一侧设置有固定轴10、第一卡子13、第二卡子14，所述本体1外部设置有发电模块16，所述本体1内部设置有处理器7、数据收发模块8、电源9，所述固定轴10与本体1外壁固定连接，所述弹簧12一端连接固定轴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与探针15连接，所述第一卡子13与固定轴10连接，所述第二卡子14与固定轴10连接，所述弹簧12、第一卡子13、第二卡子14在一个平面上，所述弹簧12与第一卡子13的夹角为30°，所述弹簧12与第二卡子14的夹角为30°，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16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13、第二卡子14都为可伸缩设计。
优选地，所述探针15外侧一端设置为滚轮，方便上下滑动。
优选地，所述发电模块16为手摇发电装置，依靠摇把转动发电，为电源9充电。
优选地，所述发电模块16为太阳能发电装置，依靠太阳光照射发电，为电源9充电。
根据本发明的第二方面，使用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。
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。
工作原理
设定探针15的长度为L，弹簧的长度为l，树干半径为R，当探针15受力向下时，弹簧12受到挤压产生形变量为x，已知探针15的长度L、弹簧的长度l，应变量测量装置11测得形变量x，而弹簧12与第一卡子13的夹角为30°，当第一卡子13、第二卡子14与树干接触时，满足
sin30＝R÷(R+L+l-x)＝0.5
由此可推算出R＝L+l-x
树径d＝2×R＝2×(L+l-x),
在实际操作中，L、l都是常量，L+l也是常量，设置L+l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。
本发明的有益效果是：该装置结构合理，可靠性高，测量精度高；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为本发明的工作原理示意图；
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-固定轴、11-应变量测量装置、12-弹簧、13-第一卡子、14-第二卡子、15-探针、16-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另一侧设置有固定轴10、第一卡子13、第二卡子14，所述本体1外部设置有发电模块16，所述本体1内部设置有处理器7、数据收发模块8、电源9，所述固定轴10与本体1外壁固定连接，所述弹簧12一端连接固定轴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与探针15连接，所述第一卡子13与固定轴10连接，所述第二卡子14与固定轴10连接，所述弹簧12、第一卡子13、第二卡子14在一个平面上，所述弹簧12与第一卡子13的夹角为30°，所述弹簧12与第二卡子14的夹角为30°，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16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15的长度L为2cm，弹簧长度l为10cm，弹簧的弹性系数k为20N/cm,测得受力F为200N，由于是压力，计算是F＝-200，树的直径d＝2×R＝2×(L+l-x)＝44cm。
实施例2
林区为速生林，探针15的长度L为3cm，弹簧长度l为12cm，弹簧的弹性系数k为15N/cm,测得受力F为120N，由于是压力，计算是F＝-120，树的直径d＝2×R＝2×(L+l-x)＝46cm。
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。
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。
工作原理
设定探针15的长度为L，弹簧的长度为l，树干半径为R，当探针15受力向下时，弹簧12受到挤压产生形变量为x，已知探针15的长度L、弹簧的长度l，应变量测量装置11测得形变量x，而弹簧12与第一卡子13的夹角为30°，当第一卡子13、第二卡子14与树干接触时，满足
sin30＝R÷(R+L+l-x)＝0.5
由此可推算出R＝L+l-x
树径d＝2×R＝2×(L+l-x),
在实际操作中，L、l都是常量，L+l也是常量，设置L+l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。
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.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)、固定轴(10)、应变量测量装置(11)、弹簧(12)、第一卡子(13)、第二卡子(14)、探针(15)、发电模块(16)；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)另一侧设置有固定轴(10)、第一卡子(13)、第二卡子(14)，所述本体(1)外部设置有发电模块(16)，所述本体(1)内部设置有处理器(7)、数据收发模块(8)、电源(9)，所述固定轴(10)与本体(1)外壁固定连接，所述弹簧(12)一端连接固定轴(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)与探针(15)连接，所述第一卡子(13)与固定轴(10)连接，所述第二卡子(14)与固定轴(10)连接，所述弹簧(12)、第一卡子(13)、第二卡子(14)在一个平面上，所述弹簧(12)与第一卡子(13)的夹角为30°，所述弹簧(12)与第二卡子(14)的夹角为30°，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(16)连接。
2.根据权利要求1所述的智能测量树径工具，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所述的智能测量树径工具，其特征在于，所述第一卡子(13)、第二卡子(14)都为可伸缩设计。
8.根据权利要求1所述的智能测量树径工具，其特征在于，所述探针(15)外侧一端设置为滚轮，方便上下滑动。
9.根据权利要求1所述的智能测量树径工具，其特征在于，所述发电模块(16)为太阳能发电装置，依靠太阳光照射发电，为电源(9)充电。
10.根据权利要求1-9其中一个所述的智能测量树径工具，其特征在于，使用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；
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Effective date of registration: 20181025 Address after: 545000 7-7, 2 Hualong Tianhe City, 2 East Plaza Road, Changan Town, Liuzhou, the Guangxi Zhuang Autonomous Region. Patentee after: Guangxi Rong Lin Forestry Development Co.,Ltd. Address before: 545400 No. 77 South Plaza Road, Changan Town, Liuzhou, the Guangxi Zhuang Autonomous Region. Patentee before: Rong An Sen Mu agriculture and Forestry Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20180511 |