CN112304354A - 一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统，包括用来对林木现场进行监控的监控组件和用来将所述监控组件安装在林木上的安装组件，所述安装组件包括多组相互拼接在一起的拼接板，多组拼接在一起的所述拼接板可以围绕着林木表面进行安装，拼接之后的所述拼接板安装有可带动其沿着林木上运动的自动升降装置，且所述升降装置上安装有卡接装置，此基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统，通过升降装置可以自动将安装组件沿着林木进行上升，上升到一定位置后，通过升降装置的控制可以将其上的监控组件安装在林木的树干位置上，通过这种方式实现自动安装监控组件，不仅节省了人力，而且一定程度上提高了安装效率。

Description

一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统

技术领域

本发明涉及林木监测技术领域，具体为一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统。

背景技术

森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，最具有毁灭性的后果。森林火灾不但烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的繁殖能力，引起土壤的贫瘠并破坏森林涵养水源，甚至会导致生态环境失去平衡。尽管当今世界的科学在日新月异地向前发展，但是，人类在制服森林火灾上，却依然尚未取得长久的进展，森林火灾危害大，扑灭困难，于是在火灾还在萌芽状态及时发现它就显得尤为重要。目前我国森林火灾的预防大多任停留在兴建瞭望塔。瞭望是一种依靠瞭望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外瞭望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。

现有为了避免这种事情发生，常常在林木上安装摄像头，通过摄像的方式来监测林木的情况，现有的安装方式需要人为的爬上林木枝干上，将安装架固定在林木上，但是这样安装不仅危险，而且效率非常的低，为此，我们提出一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统，包括用来对林木现场进行监控的监控组件和用来将所述监控组件安装在林木上的安装组件，所述安装组件包括多组相互拼接在一起的拼接板，多组拼接在一起的所述拼接板可以围绕着林木表面进行安装，拼接之后的所述拼接板安装有可带动其沿着林木上运动的自动升降装置，且所述升降装置上安装有卡接装置；

所述升降装置的底部还设置有用来检测拼接板与地面之间距离的检测组件和用来检测安装组件上升速度的速度传感器。

优选的，所述拼接板包括曲面板，所述曲面板的一侧固定有铰接板，且所述曲面板的另一侧开设有用来安装所述铰接板的铰接凹槽，相邻所述曲面板上通过铰接板和铰接凹槽的配合实现相互安装，且所述铰接板通过可拆卸的螺栓安装在所述铰接凹槽内。

优选的，所述升降装置包括固定在曲面板外侧的卡接件和氢气管，所述氢气管可通过所述卡接件安装在所述曲面板上，所述氢气管的两端分别固定连通有导向管，所述导向管与安装在其中两组曲面板底部的供气组件的供气端连通，所述氢气管上固定连通有若干氢气气球。

优选的，所述供气组件包括通过螺栓安装在其中两组曲面板底部的安装支架，两组所述安装支架之间固定有支撑壳体，所述支撑壳体的内部分别固定有氢气泵和储气罐，所述氢气泵与所述储气罐之间通过导管连通，所述氢气泵的输出端与所述导向管固定连通，所述导向管的另外两端分别与所述氢气管的两端固定连通，所述氢气管道缠绕在由多组拼接板拼接在一起的安装组件的外侧上；

所述安装组件相对于安装有所述氢气泵的所述支撑外壳的一侧也安装有有支撑外壳，所述该支撑外壳的内部固定有平衡块；

所述卡接装置固定在所述支撑外壳的顶部上。

优选的，所述卡接装置包括固定在所述支撑外壳顶部两侧的支撑板，两组所述支撑板之间固定有连接板，所述连接板的底部固定有在林木进行钻孔的钻孔组件；

所述支撑板的顶部固定有用来对林木进行监控的摄像头。

优选的，所述钻孔组件包括固定在所述支撑板顶部的弧形板，所述弧形上固定有螺纹筒，所述螺纹筒上螺纹贯穿有螺纹杆，所述螺纹杆的一端固定有钻头，所述螺纹杆远离所述钻头的一端固定有带动所述螺纹杆转动的驱动装置；

所述支撑外壳上还固定有移动机构，所述驱动装置上固定有连接杆，所述驱动装置通过所述连接杆在所述移动机构上移动。

优选的，所述驱动装置包括电机，所述电机的输出端与所述螺纹杆远离所述钻头的一端固定连接，所述连接杆的一端固定在所述电机上。

优选的，所述移动机构包括固定在所述支撑外壳顶部的移动轨道，所述支撑杆远离所述驱动装置的一端固定有滑动轮，所述滑动轮位于所述移动轨道的内部，且与所述移动轨道内部滑动连接。

优选的，所述检测组件采用红外距离传感器组件，用来检测所述升降装置与地面之间的高度。

一种基于无线传感器网络的林木现场监控系统，包括，

检测组件，对摄像组件与地面距离进行检测；

供气组件，通过供气组件对氢气气球进行供气；

支撑组件，支撑组件用来安装在林木上，通过氢气气球的作用沿着林木进行升降；

钻孔组件，通过钻孔组件将所述支撑组件固定在林木上；

监测组件，通过设置监测模块可以对林木进行实时监测。

系统运行步骤如下：

a.通过供气组件对氢气气球进行供气，通过氢气气球的浮力使支撑组件上升；

b.支撑组件上升的距离通过检测组件进行检测，当支撑组件上升一端距离之后，氢气组件开始对氢气气球进行放气，直到速度传感器检测的速度为零；

c.钻孔组件，钻孔组件开始对林木进行钻孔，从而将支撑组件固定在林木上；

d.监测模块开始对林木周围的环境进行监测，并且监测的数据可以通过无线传感器进行数据存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过升降装置可以自动将安装组件沿着林木进行上升，上升到一定位置后，通过升降装置的控制可以将其上的监控组件安装在林木的树干位置上，通过这种方式实现自动安装监控组件，不仅节省了人力，而且一定程度上提高了安装效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体俯视结构示意图；

图3为本发明拼接板组合之后结构示意图；

图4为本发明整体局部剖视结构示意图；

图5为本发明整体另一方位结构示意图；

图6为本发明局部分解结构示意图；

图7为图6中A区域放大结构示意图；

图8为本发明去掉监测组件结构示意图；

图9为图8中B区域放大结构示意图；

图10为本发明整体底部结构示意图。

图中：1-监控组件；2-安装组件；3-拼接板；4-升降装置；5-卡接装置；6-检测组件；7-速度传感器；8-曲面板；9-铰接板；10-铰接凹槽；11-卡接件；12-氢气管；13-导向管；14-氢气气球；15-安装支架；16-支撑壳体；17-氢气泵；18-储气罐；19-平衡块；20-支撑板；21-连接板；22-钻孔组件；23-摄像头；24-弧形板；25-螺纹筒；26-螺纹杆；27-钻头；28-驱动装置；29-移动机构；30-连接杆；31-电机；32-移动轨道；33-滑动轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置及监控系统，包括用来对林木现场进行监控的监控组件1和用来将所述监控组件1安装在林木上的安装组件2，所述安装组件2包括多组相互拼接在一起的拼接板3，多组拼接在一起的所述拼接板3可以围绕着林木表面进行安装，拼接之后的所述拼接板3安装有可带动其沿着林木上运动的自动升降装置4，且所述升降装置4上安装有卡接装置5；

所述升降装置4的底部还设置有用来检测拼接板3与地面之间距离的检测组件6和用来检测安装组件2上升速度的速度传感器7。

所述拼接板3包括曲面板8，所述曲面板8的一侧固定有铰接板9，且所述曲面板8的另一侧开设有用来安装所述铰接板9的铰接凹槽10，相邻所述曲面板8上通过铰接板9和铰接凹槽10的配合实现相互安装，且所述铰接板9通过可拆卸的螺栓安装在所述铰接凹槽10内。

所述升降装置4包括固定在曲面板8外侧的卡接件11和氢气管12，所述氢气管12可通过所述卡接件11安装在所述曲面板8上，所述氢气管12的两端分别固定连通有导向管13，所述导向管13与安装在其中两组曲面板8底部的供气组件34的供气端连通，所述氢气管12上固定连通有若干氢气气球14。

所述供气组件34包括通过螺栓安装在其中两组曲面板8底部的安装支架15，两组所述安装支架15之间固定有支撑壳体16，所述支撑壳体16的内部分别固定有氢气泵17和储气罐18，所述氢气泵17与所述储气罐18之间通过导管连通，所述氢气泵17的输出端与所述导向管13固定连通，所述导向管13的另外两端分别与所述氢气管12的两端固定连通，所述氢气管12道缠绕在由多组拼接板3拼接在一起的安装组件2的外侧上；

所述安装组件2相对于安装有所述氢气泵17的所述支撑外壳的一侧也安装有有支撑外壳，所述该支撑外壳的内部固定有平衡块19；

所述卡接装置5固定在所述支撑外壳的顶部上。

所述卡接装置5包括固定在所述支撑外壳顶部两侧的支撑板20，两组所述支撑板20之间固定有连接板21，所述连接板21的底部固定有在林木进行钻孔的钻孔组件22；

所述支撑板20的顶部固定有用来对林木进行监控的摄像头23。

所述钻孔组件22包括固定在所述支撑板20顶部的弧形板24，所述弧形上固定有螺纹筒25，所述螺纹筒25上螺纹贯穿有螺纹杆26，所述螺纹杆26的一端固定有钻头27，所述螺纹杆26远离所述钻头27的一端固定有带动所述螺纹杆26转动的驱动装置28；

所述支撑外壳上还固定有移动机构29，所述驱动装置28上固定有连接杆30，所述驱动装置28通过所述连接杆30在所述移动机构29上移动。

所述驱动装置28包括电机31，所述电机31的输出端与所述螺纹杆26远离所述钻头27的一端固定连接，所述连接杆30的一端固定在所述电机31上。

所述移动机构29包括固定在所述支撑外壳顶部的移动轨道32，所述支撑杆远离所述驱动装置28的一端固定有滑动轮33，所述滑动轮33位于所述移动轨道32的内部，且与所述移动轨道32内部滑动连接。

所述检测组件6采用红外距离传感器组件，用来检测所述升降装置4与地面之间的高度。

一种基于无线传感器网络的林木现场监控系统，包括，

检测组件6，对摄像组件与地面距离进行检测；

供气组件，通过供气组件对氢气气球14进行供气；

支撑组件，支撑组件用来安装在林木上，通过氢气气球14的作用沿着林木进行升降；

钻孔组件22，通过钻孔组件22将所述支撑组件固定在林木上；

监测组件，通过设置监测模块可以对林木进行实时监测。

系统运行步骤如下：

a.通过供气组件对氢气气球14进行供气，通过氢气气球14的浮力使支撑组件上升；

b.支撑组件上升的距离通过检测组件6进行检测，当支撑组件上升一端距离之后，氢气组件开始对氢气气球14进行放气，直到速度传感器7检测的速度为零；

c.钻孔组件22，钻孔组件22开始对林木进行钻孔，从而将支撑组件固定在林木上；

d.监测模块开始对林木周围的环境进行监测，并且监测的数据可以通过无线传感器进行数据存储。

工作原理：

首先是关于拼接板3的安装方式，为了能够适用不同直径的林木，特将安装组件2设计成可以拆卸的若干组拼接板3，测量好林木的实际直径之后，现在若干组曲面板8，将铰接板9插入到铰接凹槽10内，且通过螺栓进行固定，该步骤是在林木上进行操作的，即沿着林木安装一圈的曲面板8，然后选取其中的四组，且中心对称，将安装支架15通过螺栓固定在曲面的底部，之后将氢气管12缠绕在由多组拼接板3的外表面，通过卡接件11进行卡接固定，并且将氢气管12的两端与的导向管13连通；

关于卡接件11做进一步说明，卡接件11是一种如说明书附图所示的卡接环，可以进行一定的变形；

安装之后，启动开关，此时氢气泵17开始对每个曲面板8上的氢气气球14进行供气，每组氢气球产生一定的浮力，通过这个浮力可以将整个的安装组件2抬升，当上升到一定高度时，这里高度是通过检测组件6进行检测的，氢气泵17会减少氢气气球14中的氢气，当氢气气球14产生的浮力等于整个装置的重力时，整个装置悬浮在林木杆上，关于储气罐18中的氢气产生浮力的问题，做进一步说明，通过查阅现有技术，可以知，液态氢气是不产生任何浮力的，另外通过现有已存在的装置可以解决氢气的压缩和膨胀，氢气泵17可以采用该套装置，具体可参考专利号CN103097670B,一种用于对气体进行压缩和膨胀的装置；

另外关于如何实现整个装置悬浮在空中，做进一步说明，通过支撑壳体16底部的速度传感器7可以检测到整个装置的上升和下降的速度，当速度传感器7检测整个装置的速度为零时，可以通过控制其控制氢气泵17停止对氢气气球14充气放气，当氢气气球14产生的浮力等于其整个装置的重力时，即整个装置可悬浮在空中；

关于钻孔组件22的工作原理进一步说明，当整个装置上升到预设位置时，电机31的输出端带动螺纹杆26转动，由于螺纹杆26与螺纹筒25螺纹连接，所以螺纹杆26会沿着螺纹筒25的轴心方向移动，当螺纹杆26端部的钻头27与林木接触时，便可以在林木上进行钻孔工作，此时的，电机31通过滑动轮33在移动轨道32上移动，设置钻孔组件22的主要目的是使整个装置稳定的安装在林木上，防止出现刮风等天气，导致其整个装置不稳定。

上升之后的监控组件1可以通过其摄像头23对周围环境进行监测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，包括用来对林木现场进行监控的监控组件(1)和用来将所述监控组件(1)安装在林木上的安装组件(2)，其特征在于：所述安装组件(2)包括多组相互拼接在一起的拼接板(3)，多组拼接在一起的所述拼接板(3)可以围绕着林木表面进行安装，拼接之后的所述拼接板(3)安装有可带动其沿着林木上运动的自动升降装置(4)，且所述升降装置(4)上安装有卡接装置(5)；

所述升降装置(4)的底部还设置有用来检测拼接板(3)与地面之间距离的检测组件(6)和用来检测安装组件(2)上升速度的速度传感器(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述拼接板(3)包括曲面板(8)，所述曲面板(8)的一侧固定有铰接板(9)，且所述曲面板(8)的另一侧开设有用来安装所述铰接板(9)的铰接凹槽(10)，相邻所述曲面板(8)上通过铰接板(9)和铰接凹槽(10)的配合实现相互安装，且所述铰接板(9)通过可拆卸的螺栓安装在所述铰接凹槽(10)内。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述升降装置(4)包括固定在曲面板(8)外侧的卡接件(11)和氢气管(12)，所述氢气管(12)可通过所述卡接件(11)安装在所述曲面板(8)上，所述氢气管(12)的两端分别固定连通有导向管(13)，所述导向管(13)与安装在其中两组曲面板(8)底部的供气组件(34)的供气端连通，所述氢气管(12)上固定连通有若干氢气气球(14)。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述供气组件(34)包括通过螺栓安装在其中两组曲面板(8)底部的安装支架(15)，两组所述安装支架(15)之间固定有支撑壳体(16)，所述支撑壳体(16)的内部分别固定有氢气泵(17)和储气罐(18)，所述氢气泵(17)与所述储气罐(18)之间通过导管连通，所述氢气泵(17)的输出端与所述导向管(13)固定连通，所述导向管(13)的另外两端分别与所述氢气管(12)的两端固定连通，所述氢气管(12)道缠绕在由多组拼接板(3)拼接在一起的安装组件(2)的外侧上；

所述安装组件(2)相对于安装有所述氢气泵(17)的所述支撑外壳的一侧也安装有有支撑外壳，所述该支撑外壳的内部固定有平衡块(19)；

所述卡接装置(5)固定在所述支撑外壳的顶部上。

5.根据权利要求4所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述卡接装置(5)包括固定在所述支撑外壳顶部两侧的支撑板(20)，两组所述支撑板(20)之间固定有连接板(21)，所述连接板(21)的底部固定有在林木进行钻孔的钻孔组件(22)；

所述支撑板(20)的顶部固定有用来对林木进行监控的摄像头(23)。

6.根据权利要求5所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述钻孔组件(22)包括固定在所述支撑板(20)顶部的弧形板(24)，所述弧形上固定有螺纹筒(25)，所述螺纹筒(25)上螺纹贯穿有螺纹杆(26)，所述螺纹杆(26)的一端固定有钻头(27)，所述螺纹杆(26)远离所述钻头(27)的一端固定有带动所述螺纹杆(26)转动的驱动装置(28)；

所述支撑外壳上还固定有移动机构(29)，所述驱动装置(28)上固定有连接杆(30)，所述驱动装置(28)通过所述连接杆(30)在所述移动机构(29)上移动。

7.根据权利要求6所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述驱动装置(28)包括电机(31)，所述电机(31)的输出端与所述螺纹杆(26)远离所述钻头(27)的一端固定连接，所述连接杆(30)的一端固定在所述电机(31)上。

8.根据权利要求6所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述移动机构(29)包括固定在所述支撑外壳顶部的移动轨道(32)，所述支撑杆远离所述驱动装置(28)的一端固定有滑动轮(33)，所述滑动轮(33)位于所述移动轨道(32)的内部，且与所述移动轨道(32)内部滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的林木现场监控装置，其特征在于：所述检测组件(6)采用红外距离传感器组件，用来检测所述升降装置(4)与地面之间的高度。

10.一种基于无线传感器网络的林木现场监控系统，其特征在于：包括，

检测组件(6)，对摄像组件与地面距离进行检测；

供气组件，通过供气组件对氢气气球(14)进行供气；

支撑组件，支撑组件用来安装在林木上，通过氢气气球(14)的作用沿着林木进行升降；

钻孔组件(22)，通过钻孔组件(22)将所述支撑组件固定在林木上；

监测组件，通过设置监测模块可以对林木进行实时监测。

系统运行步骤如下：

a.通过供气组件对氢气气球(14)进行供气，通过氢气气球(14)的浮力使支撑组件上升；

b.支撑组件上升的距离通过检测组件(6)进行检测，当支撑组件上升一端距离之后，氢气组件开始对氢气气球(14)进行放气，直到速度传感器(7)检测的速度为零；

c.钻孔组件(22)，钻孔组件(22)开始对林木进行钻孔，从而将支撑组件固定在林木上；

d.监测模块开始对林木周围的环境进行监测，并且监测的数据可以通过无线传感器进行数据存储。

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