CN109443281A - 一种树木胸径监测方法和装置 - Google Patents
一种树木胸径监测方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109443281A CN109443281A CN201811473456.4A CN201811473456A CN109443281A CN 109443281 A CN109443281 A CN 109443281A CN 201811473456 A CN201811473456 A CN 201811473456A CN 109443281 A CN109443281 A CN 109443281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tree
- diameter
- scale
- height diameter
- bandage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种树木胸径监测装置,属于树木监测技术领域,该树木胸径监测装置包括互连的传感器装置和控制模块,所述传感器装置用于监测树木胸径并将监测信号传输给控制模块,由控制模块处理监测信号,所述传感器装置包括直线位移传感器、动尺和定尺,所述动尺和定尺之间连接有弹簧,所述直线位移传感器包括滑片和滑轨,所述直线位移传感器的滑轨设在定尺上,所述直线位移传感器的滑片设在动尺上,所述直线位移传感器的滑片可沿滑轨来回滑动,本发明装置结构设计简单巧妙,适用于树木胸径监测中多种所需量程范围,能够提供精确的树木胸径监测。
Description
技术领域
本发明属于树木监测技术领域,具体是涉及一种树木胸径监测方法和装置。
背景技术
在森林资源调查中,胸径是一个重要的的林分测量数据,它是反映活力木质量和生长量的最基本因子之一。树木胸径在树干水分变化时会发生自然收缩和扩张,此外,当树干固定了二氧化碳进而引起树木生长,胸径也会发生变化。对树木胸径进行长期在线监测,有助于了解树木短期的直径变化、长期的生长量和生长速率变化的规律,对于森林培育、森林蓄积量调查等,具有重要的意义。
树木胸径最原始、最直接的测量方式是人工用围尺进行测量,这种传统的树木胸径测量主要采用胸径围尺和树木胸径卡尺来实现的,这两种工具还都是人工读数,存在人为误差,耗时费力,效率较低,另一方面这种方法无法精确测量胸径的变化量,也不方便对树木胸径进行在线监测。
现有的树木胸径监测设备多采用互相垂直的4个支架将直线位移传感器装夹到树干上,当胸径发生变化时,推动直线位移传感器中的滑片在滑轨上滑动,引起电阻发生变化,根据电阻变化量从而测量得到树干胸径的变化量,从而对树木胸径进行长期在线监测,该支架式树木胸径测量仪器装置结构图如图1所示。但是量程窄是这种支架式树木胸径测量仪器的不足。树木胸径随着客观环境因素的变化也在发生变化且变化量多少是不可知的,当树木胸径的范围较宽,而且树木胸径变化较大时,如一些大的古树名木的直径可达1米至2米,由于支架的尺寸固定,很难制造宽量程的仪器,更难适用于后期树木胸径发生变化时的监测。
中国专利CN104006784A提出了一种树径生长量精密测量装置,该测量装置包括支架、栅类尺、传感器夹具、微米级位移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之间进行远程数据传输。该装置监测包括两部分部数据第一部分为栅类尺的读数,第二部分为微米级位移传感器的读数,二者之和为最终测量结果,最后通过信号传输电路传输数据信号,得到目标数据。虽然能够测量树木直径,但是并不能做到精确性,因为只有一部分数据可以精确到微米级;另一方面,该装置利用支架和卡尺配合安装在树木上,并不能保证测量时装置的稳定性,从而导致数据监测的不精确性。
另一种常用的树木胸径监测方法是采用拉绳式传感器测量树干的周长,进而转换为树木胸径变化值。这种方法将拉绳式传感器绕树干一圈或多圈,树木胸径发生变化时,绳子被拉长,传感器的输出电信号发生改变,从而得到树木胸径变化量,系统的原理如(陈金星,张茂震,赵平安,等.一种基于拉绳传感器的树木直径记录仪[J].西北林学院学报,2013,28(4):188-192.)文章所述。这种方法只需要改变绳子的长度就可以改变仪器的量程,比较适合于设计宽量程的树木胸径监测仪器。但是当设计的量程太大时,由于电路系统中的模数转换器位数固定,将有限的模拟数字转换器位数对应于一个大范围的位移时,仪器的分辨率不高,同样无法精确测量到树木胸径的变化量。实际的情况更是,有的树木胸径很大,但是它在短时间内的变化是有限的,而有的树木胸径很小,但是它在短时间内的变化确实很大的,所以量程的设计遇到了很大的瓶颈。
因此,如何设计一种树木胸径监测装置或提出一种树木胸径监测方法是亟需解决的问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,现有技术不适合各种量程范围的树木胸径监测,树木胸径监测精度低,本发明提供一种树木胸径监测方法和装置,适用于树木胸径监测中各种所需量程范围,能够提供精确的树木胸径监测。
技术方案:为实现上述目的,本发明的一种树木胸径监测装置,包括互连的传感器装置和控制模块,所述传感器装置用于监测树木胸径并将监测信号传输给控制模块,由控制模块处理监测信号。
进一步地,所述传感器装置包括直线位移传感器、动尺和定尺,所述动尺和定尺之间连接有弹簧,所述直线位移传感器包括滑片和滑轨,所述直线位移传感器的滑轨设在定尺上,所述直线位移传感器的滑片设在动尺上,所述直线位移传感器的滑片可沿滑轨来回滑动。
进一步地,所述定尺上设有定尺端绑带,所述动尺上设有动尺端绑带,所述定尺端绑带和动尺端绑带可相互配合连接,所述定尺端绑带上设有连接件一,所述动尺端绑带上设有连接件二,所述连接件一和连接件二均位置可调,所述连接件一和连接件二相互配合连接。
进一步地,所述控制模块包括传感器接口电路、单片机和通讯模块,所述传感器接口电路与传感器装置连接,所述传感器接口电路和通讯模块均与单片机连接。
进一步地,所述控制模块包括电源管理电路,该电源管理电路包括依次连接的锂电池和升降压电路,所述升降压电路分别与单片机、通讯模块和传感器接口电路连接。
进一步地,所述控制模块包括与单片机连接的温湿度传感器,所述升降压电路与温湿度传感器连接。
进一步地,所述电源管理电路包括MOS管控制电路,该MOS管控制电路包括一组MOS管,所述MOS管控制电路分别与单片机、通讯模块、传感器接口电路和温湿度传感器连接。
本发明的一种树木胸径监测方法,该方法包括以下步骤:
S1确定目标树木,选择合适的位置将传感器装置和控制模块安装在树木上;
S2以传感器装置位置为原点,确定树干一周方向,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接;
S3根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据并将该树木基础胸径数据作为初始树木基础胸径数据设置在控制模块中;
S4当树木胸径发生变化时,传感器装置中的定尺和动尺之间发生相互位移,传感器装置中的直线位移传感器根据定尺和动尺之间的相互位移监测得到树木胸径变化数据信号,直线位移传感器将该树木胸径变化数据信号传输给控制模块,由控制模块的单片机处理信号。
进一步地,所述S4中当树木胸径相对初始树木基础胸径变化较大时,返回所述S2,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上重新设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二重新相互配合连接;
重新根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据将重新得到的树木基础胸径数据重新设置在控制模块中。
有益效果:本发明与现有技术比较,具有的优点是:
1、本发明的树木胸径监测装置,通过传感器装置和控制模块互相协助,传感器装置用于监测树木胸径变化,并将树木胸径变化数据信号发送给控制模块,控制模块将树木胸径变化数据信号从电压信号转换成电信号,并最终传输至后台,用于后台实时监测树木胸径变化,可以实现实时高精度监测树木胸径变化;
2、本发明的树木胸径监测装置,通过传感器装置中的直线位移传感器实现实时监测树木胸径变化,直线位移传感器的滑轨设在定尺上,直线位移传感器的滑片设在动尺上,直线位移传感器的滑片可沿滑轨来回滑动,当树木胸径发生变化时,直线位移传感器的滑片沿滑轨滑动,从而带动动尺与定尺之间产生位移,从而直线位移传感器监测到变化的电压信号,该装置结构设计简单巧妙,可以实现实时高精度监测树木胸径变化;
3、本发明的树木胸径监测装置,通过在定尺上设计定尺端绑带,动尺上设计动尺端绑带,定尺端绑带上设计连接件一,动尺端绑带上设计连接件二,连接件一和连接件二均位置可调,确定目标树木树干一周方向时,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接,实现树木胸径监测装置在树木上的有效固定,从而能够根据动尺和定尺的连接端,有效得到树干基础胸径数据,这样可以保证动尺端绑带和定尺端绑带在同一个水平面上,避免两个绑带方向不同导致的测量误差,进一步保证了高精度监测树木胸径变化;另一方面,连接件一和连接件二均位置可调,这样就可以方便地调整量程,监测装置即可以用于测量大胸径的树木,也可以测量小胸径的树木;
4、本发明的树木胸径监测装置,通过控制模块中的通讯模块完成监测数据上传后台的功能,首先直线位移传感器监测到变化的电压信号,与直线位移传感器连接的传感器接口电路将电压信号转换为数字信号,并将数字信号传送给单片机,与单片机连接的通讯模块,完成将该监测数据信号上传至后台,可以实现实时高精度监测树木胸径变化;
5、本发明的树木胸径监测装置,控制模块中电源管理电路,通过升降压电路将电压调整为5V和3.3V,其中3.3V电压用于给单片机供电,5V电压用于给通讯模块、温湿度传感器、传感器接口电路供电,控制模块中MOS管控制电路控制各传感器以及通讯模块的供电电源,每隔10分钟为各个模块供电一次,形成低功耗电源管理电路,显著减少了监测装置系统的功耗;
6、本发明的树木胸径监测方法,通过树木胸径监测装置,安装固定在树木上,有效监测得到树木胸径变化,可以实现实时高精度监测树木胸径变化;
7、本发明的树木胸径监测方法,针对生长很快的速生树木,其胸径会在短期内有较大变化,对于这种情况,只需要重新选择重新固定定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二,并在控制模块上重新设置一下树木基础胸径参数便可以继续进行监测,而不需要更换监测仪器,实现方法简单,仍然可以保证较高精度的树木胸径变化监测;
8、本发明方法提供了一种宽量程高分辨率的树木胸径监测装置,通过选择不同的连接件位置改变量程,实现基础胸径的测量,然后利用直线位移传感器实现树木胸径变化量的高分辨率测量,即使实际中树木的胸径很大,它在短时间内的变化是有限的,因此可以将有限的模数转换器位数集中在树木胸径的变化量部分,保证了较高精度的树木胸径变化监测。
附图说明
图1是现有技术支架式树木胸径测量仪器装置结构图。
图2是本发明树木胸径监测装置结构图。
图3是本发明树木胸径监测装置安装示意图。
图4是实施例实验结果图。
图中标号:1、定尺;2、动尺;3、弹簧;4、直线位移传感器;5、定尺端绑带;6、动尺端绑带;7、连接件一;8、连接件二;9、控制模块;10、传感器装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例一:
本实施例的一种树木胸径监测装置,参照图2和图3,包括互连的传感器装置10和控制模块9,所述传感器装置10用于监测树木胸径并将监测信号传输给控制模块9,由控制模块9处理监测信号,并将处理信号传输至后台,供实时监测。其中传感器装置10包括直线位移传感器4、动尺2和定尺1,所述动尺2和定尺1之间连接有弹簧3,所述直线位移传感器4包括滑片和滑轨,所述直线位移传感器4的滑轨设在定尺1上,所述直线位移传感器4的滑片设在动尺2上,所述直线位移传感器4的滑片可沿滑轨来回滑动,通过传感器装置10中的直线位移传感器4实现实时监测树木胸径变化,直线位移传感器4的滑轨设在定尺1上,直线位移传感器4的滑片设在动尺2上,直线位移传感器4的滑片可沿滑轨来回滑动,当树木胸径发生变化时,直线位移传感器4的滑片沿滑轨滑动,从而带动动尺2与定尺1之间产生位移,从而直线位移传感器4监测到变化的电压信号,并将树木胸径变化数据信号发送给控制模块,控制模块将树木胸径变化数据信号从电压信号转换成电信号,并最终传输至后台。
实施例二:
本实施例的一种树木胸径监测装置,基于实施例一,参照图2和图3,所述定尺1上设有定尺端绑带5,所述动尺2上设有动尺端绑带6,所述定尺端绑带5和动尺端绑带6可相互配合连接,所述定尺端绑带5上设有连接件一7,所述动尺端绑带6上设有连接件二8,所述连接件一7和连接件二8均位置可调,所述连接件一7和连接件二8相互配合连接,确定目标树木树干一周方向时,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接,实现树木胸径监测装置在树木上的有效固定,从而能够根据动尺和定尺的连接端,有效得到树干基础胸径数据,这样可以保证动尺端绑带和定尺端绑带在同一个水平面上,避免两个绑带方向不同导致的测量误差,进一步保证了高精度监测树木胸径变化;另一方面,连接件一和连接件二均位置可调,这样就可以方便地调整量程,监测装置即可以用于测量大胸径的树木,也可以测量小胸径的树木。本实施例中定尺端绑带5上设有的连接件一7可以采用螺孔结构,动尺端绑带6上设有连接件二8可以采用螺钉或螺柱等其它结构,通过在定尺端绑带5上设计一组等距螺孔,在动尺端绑带6上设计一组与等距螺孔相对应的等距螺钉或等距螺柱,其中等距螺钉或等距螺柱的直径不大于等距螺孔的内径,等距螺孔的数量远多于等距螺钉或等距螺柱的数量,可以实现等距螺钉或等距螺柱与等距螺孔之间的相互配合连接,在使用时,将动尺端绑带6和定尺端绑带5绕树干一周,根据树干周长的大小,为等距螺钉或等距螺柱选择合适的等距螺孔,将等距螺钉或等距螺柱固定在等距螺孔内,还可以利用螺帽将其固定,即实现量程范围的选择,也可以保证动尺端绑带6和定尺端绑带5在同一个水平面上,避免两个绑带方向不同导致的测量误差。
实施例三:
本实施例的一种树木胸径监测装置,基于实施例二,参照图2,所述控制模块9包括传感器接口电路、单片机和通讯模块。本实施例中所述通讯模块采用GPRS通讯模块,所述单片机采用MSP430F149单片机。所述传感器接口电路和通讯模块均与单片机连接,所述传感器接口电路与传感器装置10连接,所述传感器接口电路与传感器装置10中的直线位移传感器4通过多芯线缆连接,直线位移传感器4监测到电压信号后,传感器接口电路将直线位移传感器输出的电压信号转换为数字信号,传递给MSP430F149单片机;所述控制模块9还包括与单片机连接的温湿度传感器,温湿度传感器通过SPI接口与MSP430F149单片机连接,温湿度传感器其作用是测量实时环境温湿度,为开展树木生长与环境变化之间的规律等方面的研究提供基础数据;GPRS通讯模块通过UART电路与MSP430F149单片机连接,GPRS通讯模块将单片机中处理信号发送至后台,将该监测数据信号上传至后台,可以实现实时高精度监测树木胸径变化,还可以接收远程控制系统发送的指令,实现系统参数设置,如树木基础胸径等;GPRS通讯模块还要完成监测数据上传的功能。
实施例四:
本实施例的一种树木胸径监测装置,基于实施例三,参照图2,所述控制模块9包括电源管理电路,该电源管理电路包括依次连接的锂电池和升降压电路,所述升降压电路分别与单片机、通讯模块和传感器接口电路连接;控制模块9采用3.7V锂电池供电,通过升降压电路将电压调整为5V和3.3V,其中3.3V电压用于给MSP430F149单片机供电,5V电压用于给GPRS通讯模块、温湿度传感器、传感器接口电路供电。所述电源管理电路包括MOS管控制电路,该MOS管控制电路包括一组MOS管,所述MOS管控制电路分别与单片机、通讯模块、传感器接口电路和温湿度传感器连接,系统采用MOS管控制各传感器以及GPRS通讯模块的供电电源,每隔10分钟为各个模块供电一次,显著减少了系统的功耗,实现了低功耗电源管理电路,本实施例中,MOS管控制电路包括3个MOS管。
实施例五:
本实施例的树木胸径监测方法,基于实施例四,参照图2和图3,该方法包括以下步骤:
确定目标树木,选择合适的位置将传感器装置和控制模块安装在树木上;
以传感器装置位置为原点,确定树干一周方向,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接;
根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据并将该树木基础胸径数据作为初始树木基础胸径数据设置在控制模块中;
当树木胸径发生变化时,传感器装置中的定尺和动尺之间发生相互位移,传感器装置中的直线位移传感器根据定尺和动尺之间的相互位移监测得到树木胸径变化数据信号,直线位移传感器将该树木胸径变化数据信号传输给控制模块,由控制模块的单片机处理信号,通过树木胸径监测装置,安装固定在树木上,有效监测得到树木胸径变化,可以实现实时高精度监测树木胸径变化。
实施例六:
本实施例的树木胸径监测方法,基于实施例五,参照图2和图3,当树木胸径发生变化时,传感器装置中的定尺和动尺之间发生相互位移,传感器装置中的直线位移传感器根据定尺和动尺之间的相互位移监测得到树木胸径变化数据信号,直线位移传感器将该树木胸径变化数据信号传输给控制模块,由控制模块的单片机处理信号,当树木胸径相对初始树木基础胸径变化较大时,以传感器装置位置为原点,重新确定树干一周方向,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上重新设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二重新相互配合连接;重新根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据将重新得到的树木基础胸径数据重新设置在控制模块中,针对生长很快的速生树木,其胸径会在短期内有较大变化,对于这种情况,只需要重新选择重新固定定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二,并在控制模块上重新设置一下树木基础胸径参数便可以继续进行监测,通过选择不同的连接件位置改变量程,实现基础胸径的测量,然后利用直线位移传感器实现树木胸径变化量的高分辨率测量。
实施例七:
本实施例的树木胸径监测方法,基于实施例六,参照图2和图3,其中树木胸径监测中,所述定尺1上设有定尺端绑带5,所述动尺2上设有动尺端绑带6,所述定尺端绑带5和动尺端绑带6可相互配合连接,所述定尺端绑带5上设有连接件一7,所述动尺端绑带6上设有连接件二8,所述连接件一7和连接件二8均位置可调,所述连接件一7和连接件二8相互配合连接,确定目标树木树干一周方向时,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接,实现树木胸径监测装置在树木上的有效固定,从而能够根据动尺和定尺的连接端,有效得到树干基础胸径数据,这样可以保证动尺端绑带和定尺端绑带在同一个水平面上,避免两个绑带方向不同导致的测量误差,进一步保证了高精度监测树木胸径变化;另一方面,连接件一和连接件二均位置可调,这样就可以方便地调整量程,监测装置即可以用于测量大胸径的树木,也可以测量小胸径的树木。本实施例中定尺端绑带5上设有的连接件一7可以采用螺孔结构,动尺端绑带6上设有连接件二8可以采用螺钉或螺柱等其它结构,通过在定尺端绑带5上设计一组等距螺孔,在动尺端绑带6上设计一组与等距螺孔相对应的等距螺钉或等距螺柱,其中等距螺钉或等距螺柱的直径不大于等距螺孔的内径,等距螺孔的数量远多于等距螺钉或等距螺柱的数量,可以实现等距螺钉或等距螺柱与等距螺孔之间的相互配合连接,在使用时,将动尺端绑带6和定尺端绑带5绕树干一周,根据树干周长的大小,为等距螺钉或等距螺柱选择合适的等距螺孔,将等距螺钉或等距螺柱固定在等距螺孔内,还可以利用螺帽将其固定,即实现量程范围的选择,也可以保证动尺端绑带6和定尺端绑带5在同一个水平面上,避免两个绑带方向不同导致的测量误差。本实施例中等距螺钉或等距螺柱的数目为3个,首先,将绑带绕树干一周,根据树干周长的大小,选择合适的螺孔,将螺柱或螺钉穿过螺孔,然后利用螺帽固定;根据定尺端绑带和动尺端绑带的尺寸以及连接处螺孔的位置,可以得到树木基础胸径,并将该树木基础胸径设置在控制模块9中;控制模块9中的MSP430F149单片机每隔10分钟完成树木胸径变化的监测和数据上传。在远程服务器接收控制模块9中通讯模块发送的数据。
实施例八:
本实施例的树木胸径监测方法,基于实施例七,参照图2和图3,设计了一个树木生长树木胸径变化监测装置,直线位移传感器的量程为75mm,定尺端绑带5上螺孔间距为25mm,螺孔的直径为Φ5mm,动尺端绑带6上焊上了3个等距螺钉或螺柱或螺旋,等距螺钉或螺柱或螺旋间距也是25mm,将设计的监测装置安装在一胸径大约为100mm的松树上,每隔10分钟测量一次,持续监测24小时,得到树木胸径数据图4所示。图4中可以看出,在24小时内,树木胸径受环境(温度、湿度、土壤含水率等)因素影响,呈现较大波动。这也说明对树木胸径进行监测,对于研究树木生长速度、树木培育方法等具有重要的意义,树木胸径的值能够精确到3位小数点,测量结果更加精确。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种树木胸径监测装置,其特征在于,包括互连的传感器装置(10)和控制模块(9),所述传感器装置(10)用于监测树木胸径并将监测信号传输给控制模块(9),由控制模块(9)处理监测信号。
2.根据权利要求1所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述传感器装置(10)包括直线位移传感器(4)、动尺(2)和定尺(1),所述动尺(2)和定尺(1)之间连接有弹簧(3),所述直线位移传感器(4)包括滑片和滑轨,所述直线位移传感器(4)的滑轨设在定尺(1)上,所述直线位移传感器(4)的滑片设在动尺(2)上,所述直线位移传感器(4)的滑片可沿滑轨来回滑动。
3.根据权利要求2所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述定尺(1)上设有定尺端绑带(5),所述动尺(2)上设有动尺端绑带(6),所述定尺端绑带(5)和动尺端绑带(6)可相互配合连接,所述定尺端绑带(5)上设有连接件一(7),所述动尺端绑带(6)上设有连接件二(8),所述连接件一(7)和连接件二(8)均位置可调,所述连接件一(7)和连接件二(8)相互配合连接。
4.根据权利要求3所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述控制模块(9)包括传感器接口电路、单片机和通讯模块,所述传感器接口电路与传感器装置(10)连接,所述传感器接口电路和通讯模块均与单片机连接。
5.根据权利要求4所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述控制模块(9)包括电源管理电路,该电源管理电路包括依次连接的锂电池和升降压电路,所述升降压电路分别与单片机、通讯模块和传感器接口电路连接。
6.根据权利要求5所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述控制模块(9)包括与单片机连接的温湿度传感器,所述升降压电路与温湿度传感器连接。
7.根据权利要求6所述的树木胸径监测装置,其特征在于,所述电源管理电路包括MOS管控制电路,该MOS管控制电路包括一组MOS管,所述MOS管控制电路分别与单片机、通讯模块、传感器接口电路和温湿度传感器连接。
8.一种树木胸径监测方法,提供如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的树木胸径监测装置,该方法包括以下步骤:
S1确定目标树木,选择合适的位置将传感器装置和控制模块安装在树木上;
S2以传感器装置位置为原点,确定树干一周方向,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二相互配合连接;
S3根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据并将该树木基础胸径数据作为初始树木基础胸径数据设置在控制模块中;
S4当树木胸径发生变化时,传感器装置中的定尺和动尺之间发生相互位移,传感器装置中的直线位移传感器根据定尺和动尺之间的相互位移监测得到树木胸径变化数据信号,直线位移传感器将该树木胸径变化数据信号传输给控制模块,由控制模块的单片机处理信号。
9.根据权利要求8所述的树木胸径监测方法,该方法包括以下步骤:
所述S4中当树木胸径相对初始树木基础胸径变化较大时,返回所述S2,分别将传感器装置中定尺端绑带和动尺端绑带在树干一周方向上重新设定好位置,通过定尺端绑带上的连接件一和动尺端绑带上的连接件二重新相互配合连接;
重新根据树干一周方向上的定尺端绑带和动尺端绑带之间连接端的位置,得到树木基础胸径数据将重新得到的树木基础胸径数据重新设置在控制模块中。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811473456.4A CN109443281A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 一种树木胸径监测方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811473456.4A CN109443281A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 一种树木胸径监测方法和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109443281A true CN109443281A (zh) | 2019-03-08 |
Family
ID=65555274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811473456.4A Pending CN109443281A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 一种树木胸径监测方法和装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109443281A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110132207A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-16 | 中国林业科学研究院资源信息研究所 | 一种基于角度变化的单木直径测量方法 |
CN110307816A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-08 | 中国科学院植物研究所 | 一种树木径向生长分布式组网在线观测系统 |
CN111879246A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 南通大学 | 一种基于光纤光栅传感器的树径监测系统及监测方法 |
CN111947548A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-17 | 广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所 | 一种喀斯特森林树木径向生长的监测方法 |
CN114322893A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-12 | 广西壮族自治区国有七坡林场 | 一种树木胸径远程实时测量装置 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2303265Y (zh) * | 1997-08-26 | 1999-01-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 滑槽式环向变形计 |
CN102426005A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-25 | 北京林业大学 | 一种树径生长量的自动测量装置 |
US20140360037A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Global Change Solutions LLC | Dendrometer |
CN205175303U (zh) * | 2015-11-09 | 2016-04-20 | 赵有志 | 一种树木径向生长监测装置 |
CN105783694A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-20 | 无锡职业技术学院 | 树木胸径自动测量仪 |
CN206208171U (zh) * | 2016-10-18 | 2017-05-31 | 福建农林大学 | 一种林木胸径监测装置 |
CN207035970U (zh) * | 2017-06-28 | 2018-02-23 | 王在宇 | 软性数显游标卡尺 |
CN108195265A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-22 | 中南林业科技大学 | 一种智能化连续测量立木直径生长量的方法 |
CN108362209A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-08-03 | 深圳市迈步机器人科技有限公司 | 位移传感器及位移检测方法 |
CN209991960U (zh) * | 2018-12-04 | 2020-01-24 | 浙江农林大学 | 一种树木胸径监测装置 |
-
2018
- 2018-12-04 CN CN201811473456.4A patent/CN109443281A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2303265Y (zh) * | 1997-08-26 | 1999-01-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 滑槽式环向变形计 |
CN102426005A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-25 | 北京林业大学 | 一种树径生长量的自动测量装置 |
US20140360037A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Global Change Solutions LLC | Dendrometer |
CN205175303U (zh) * | 2015-11-09 | 2016-04-20 | 赵有志 | 一种树木径向生长监测装置 |
CN105783694A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-20 | 无锡职业技术学院 | 树木胸径自动测量仪 |
CN206208171U (zh) * | 2016-10-18 | 2017-05-31 | 福建农林大学 | 一种林木胸径监测装置 |
CN207035970U (zh) * | 2017-06-28 | 2018-02-23 | 王在宇 | 软性数显游标卡尺 |
CN108195265A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-22 | 中南林业科技大学 | 一种智能化连续测量立木直径生长量的方法 |
CN108362209A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-08-03 | 深圳市迈步机器人科技有限公司 | 位移传感器及位移检测方法 |
CN209991960U (zh) * | 2018-12-04 | 2020-01-24 | 浙江农林大学 | 一种树木胸径监测装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110132207A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-16 | 中国林业科学研究院资源信息研究所 | 一种基于角度变化的单木直径测量方法 |
CN110307816A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-08 | 中国科学院植物研究所 | 一种树木径向生长分布式组网在线观测系统 |
CN111879246A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 南通大学 | 一种基于光纤光栅传感器的树径监测系统及监测方法 |
CN111947548A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-17 | 广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所 | 一种喀斯特森林树木径向生长的监测方法 |
CN114322893A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-12 | 广西壮族自治区国有七坡林场 | 一种树木胸径远程实时测量装置 |
CN114322893B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-07-28 | 广西壮族自治区国有七坡林场 | 一种树木胸径远程实时测量装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109443281A (zh) | 一种树木胸径监测方法和装置 | |
CN109579880B (zh) | 带有自适应补偿功能的磁编码器 | |
CN201465279U (zh) | 电池供电的无线多通道振动数据同步采集系统 | |
CN104280715B (zh) | 一种关口电能表在线监控系统 | |
CN206479209U (zh) | 基于LoRa无线传输方式的多功能水文监测系统 | |
CN201269738Y (zh) | Lvdt位移传感器的智能转换器 | |
CN103645457A (zh) | 一种电能表现场检验装置 | |
CN106643457A (zh) | 一种激光卡尺及其测量树径的方法 | |
CN202563668U (zh) | 农业温室大棚无线传感网络节点检测装置 | |
CN209991960U (zh) | 一种树木胸径监测装置 | |
CN105785311A (zh) | 一种智能电表校验装置 | |
CN206248746U (zh) | 一种电网电能质量监测终端 | |
CN201197151Y (zh) | 分布式无线气象观测站 | |
CN205139355U (zh) | 一种适用于积分电量比对系统的前置采集装置 | |
CN2747562Y (zh) | 温湿度巡检测量仪 | |
CN202013206U (zh) | 现场便携式温湿度检定校准装置 | |
CN201707783U (zh) | 混凝土冷却通水数据自动化采集系统 | |
CN202872459U (zh) | 一种智能配电终端遥测板 | |
CN207866187U (zh) | 一种柔性长度实时自动测量仪 | |
CN208505362U (zh) | 一种用于测量冷冻机房效率的高精度低误差的便携式设备 | |
CN203719606U (zh) | 便携式树木分枝角度测量仪 | |
CN108195265A (zh) | 一种智能化连续测量立木直径生长量的方法 | |
CN107830796A (zh) | 一种测定树木直径生长量的单箍式测定器及系统 | |
CN209982180U (zh) | 一种工业园用电智能监控系统 | |
CN202939219U (zh) | 多路智能电量模块 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |