CN205785328U - 自动化植被调查仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动化植被调查仪，其特征是:支架包括水平的方框和竖直的四条支腿，四条支腿分别安置于方框的四角；两条导轨横向安置于支架的横向边框上；一条纵向导轨置于两条横向导轨的导轨滑块上；导轨两侧安置到位开关；步进电机分别安置于纵向导轨和横向导轨上；齿轮安置于纵向导轨及横向导轨上；步进电机连接齿轮；齿轮及导轨滑块通过齿轮皮带连接；摄像头置于纵向导轨的导轨滑块上；支架横杆上还安置控制器、太阳能板、温湿度传感器、雨滴传感器、GPS传感器；控制器分别连接步进电机、摄像头、温湿度传感器、雨滴传感器、GPS传感器。本实用新型具有连续定时按需自动观测、观测数据精度高频次高、经济高效、减少研究人员野外调查风险的效果。

Description

自动化植被调查仪

技术领域

本实用新型属于一种机械与自动控制领域，具体是指一种自动化植被调查仪。

背景技术

植被调查是生态学研究中最基本和最重要的研究手段，植被盖度、高度、物种数是植被调查中必需的调查内容。然而，传统的植被调查主要依靠人工布置样方进行野外调查，这种方法要求专业研究人员进行实地调查，导致耗时、耗力、效率低下；而且在调查过程中会造成对样地的人为破坏，影响长期定点监测；尤为重要的是：植被盖度的调查主要靠调查人员的估算获得，这种估算具有很大的不确定性；如果在高寒、干旱等自然条件恶劣、人迹罕至地区进行人工实地调查的话，势必会增加调查人员的研究风险，同时增加调查过程中差旅、用车等费用。为了克服人工植被调查过程中的这些不足，设计一种可以进行连续定点观测的自动化植被调查仪，尤其适用于高寒、干旱等自然条件恶劣、植被组成相对简单的区域。以期使野外植被调查达到连续定时观测（根据实验要求设定任意观测时间）、观测数据精确（图像分析）、经济高效（一次性安装设备、数据自动实时传输）、安全（减少研究人员野外调查风险）的效果。

实用新型内容

为了解决传统人工观测方式的不足，根据科研需求，本实用新型的目的在于提供一种自动化植被调查仪，能实现在线植被样方植被高度和盖度自动测量的装置，该装置结合图像三维重建技术，可实时测量样方植被盖度和高度，并获取样方植被生长过程，提高样方植被盖度和高度的测量精度，实现观测的自动化与数字化。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种自动化植被调查仪，主要包括：控制器、太阳能板、温湿度传感器、GPS传感器、雨滴传感器、支架、横向导轨、纵向导轨、纵向导轨滑块、摄像头、纵向步进电机、横向步进电机、传动杆、齿轮、横向到位开关支架、横向到位开关、横向导轨滑块、纵向到位开关支架、纵向到位开关、纵向传动齿轮支架、纵向传动齿轮、横向传动齿轮支架、横向传动齿轮、横向传动齿轮皮带、纵向传动齿轮皮带、支腿。

所述支架是由2个纵向边框和2个横向边框构成的水平方框，其四角安置支腿。

所述纵向边框的一侧设有控制器、太阳能板、温湿度传感器、GPS传感器和雨滴传感器，另一个纵向边框上设有传动杆；2个横向边框上设有2个横向导轨；横向导轨上设有横向导轨滑块；2个横向导轨滑块之间设有纵向导轨。

所述纵向导轨的两端设有纵向传动齿轮支架和纵向到位开关支架；纵向传动齿轮支架上安装纵向传动齿轮；纵向到位开关支架上设有纵向到位开关；2个纵向传动齿轮之间通过纵向传动齿轮皮带连接。

所述纵向导轨滑块穿过纵向导轨，一端与纵向传动齿轮皮带连接，另一端设有摄像头；纵向传动齿轮与纵向步进电机连接。

所述横向导轨的一端设有横向传动齿轮支架；横向导轨的两端均设有横向到位开关支架；横向传动齿轮支架上安装横向传动齿轮；横向到位开关支架上设有横向到位开关。

上述传动杆的两端设有齿轮。

上述齿轮与横向传动齿轮之间通过横向传动齿轮皮带连接。

上述横向导轨滑块穿过横向导轨，与横向传动齿轮皮带连接。

上述横向步进电机与齿轮连接。

上述控制器是由蓄电池组、单片机模块、时钟芯片模块、SD存储模块、无线通信模块、RS232串口模块、温湿度测量模块、GPS测量模块、下雨测量模块、拍照控制模块、电机控制模块、开关控制模块组成。

单片机模块为核心部分，控制其它10个模块运行；时钟芯片模块负责系统时间及系统定时中断的工作；SD存储模块负责运行过程中的温湿度测量数据、GPS测量数据、下雨测量数据和拍摄的照片的存储；无线通信模块完成装置与远程控制中心的数据无线传输与控制；RS232串口模块负责系统程序下载、配置与调试；温湿度测量模块采集样地的空气温湿度；GPS测量模块负责测量样地的空间位置；下雨测量模块负责测量降雨情况；拍照控制模块负责采集测量过程中植被的照片；电机控制模块和开关控制模块负责控制步进电机的转动与停止，实现摄像头的移动，完成测量过程。

太阳能板、温湿度传感器、GPS传感器和雨滴传感器通过电线与控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型将传统的人工观测方式改变为自动测量的方式，实现了实时远程自动控制，提高了植被样方高度和盖度的观测精度和频次。

2、本实用新型具有定时或按需测量、可获取植被生长的环境数据的优点，能够得到植被完整的生长过程数据。

3、本实用新型采用了植被样方的整体观测方案，观测耗时少，提高了观测效率。

4、本实用新型具有定位、存储和通讯功能，完整记录装置运行过程，实时远程获取装置工作状态及环境状况，并可以对装置进行反向控制。

5、本实用新型主要采用不锈钢材料，防潮、防锈、防腐蚀、重量轻，结构简单，成本低、易于安装。

附图说明

图1是本实用新型的正视图。

图2是本实用新型的左视图。

图3是本实用新型的俯视图。

图中：1-控制器；2-太阳能板；3-温湿度传感器；4-GPS传感器；5-雨滴传感器；6-支架；7-横向导轨；8-纵向导轨；9-纵向导轨滑块；10-摄像头；11-纵向步进电机；12-横向步进电机；13-传动杆；14-齿轮；15-横向到位开关支架；16-横向到位开关；17-横向导轨滑块；18-纵向到位开关支架；19-纵向到位开关；20-纵向传动齿轮支架；21-纵向传动齿轮；22-横向传动齿轮支架；23-横向传动齿轮；24-横向传动齿轮皮带；25-纵向传动齿轮皮带；26-支腿。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案再作进一步的说明：

如图1-3所示，一种自动化植被调查仪，主要包括控制器1、太阳能板2、温湿度传感器3、GPS传感器4、雨滴传感器5、支架6、横向导轨7、纵向导轨8、纵向导轨滑块9、摄像头10、纵向步进电机11、横向步进电机12、传动杆13、齿轮14、横向到位开关支架15、横向到位开关16、横向导轨滑块17、纵向到位开关支架18、纵向到位开关19、纵向传动齿轮支架20、纵向传动齿轮21、横向传动齿轮支架22、横向传动齿轮23、横向传动齿轮皮带24、纵向传动齿轮皮带25、支腿26。

支架6是由2个纵向边框和2个横向边框构成的水平方框，其四角安置支腿26；纵向边框的一侧设有控制器1、太阳能板2、温湿度传感器3、GPS传感器4和雨滴传感器5，另一个纵向边框上设有传动杆13；2个横向边框上设有2个横向导轨7；横向导轨7上设有横向导轨滑块17；2个横向导轨滑块17之间设有纵向导轨8。

纵向导轨8的两端设有纵向传动齿轮支架20和纵向到位开关支架18；纵向传动齿轮支架20上安装纵向传动齿轮21；纵向到位开关支架18上设有纵向到位开关19；2个纵向传动齿轮21之间通过纵向传动齿轮皮带25连接；所述纵向导轨滑块9穿过纵向导轨8，一端与纵向传动齿轮皮带25连接，另一端设有摄像头10；纵向传动齿轮21与纵向步进电机11连接。

横向导轨7的一端设有横向传动齿轮支架22；横向导轨7的两端均设有横向到位开关支架15；横向传动齿轮支架22上安装横向传动齿轮23；横向到位开关支架15上设有横向到位开关16。

传动杆13的两端设有齿轮14。

齿轮14与横向传动齿轮23之间通过横向传动齿轮皮带24连接。

横向导轨滑块17穿过横向导轨7，与横向传动齿轮皮带24连接。

横向步进电机12与齿轮14连接。

控制器1是由蓄电池组、单片机模块、时钟芯片模块、SD存储模块、无线通信模块、RS232串口模块、温湿度测量模块、GPS测量模块、下雨测量模块、拍照控制模块、电机控制模块、开关控制模块组成。

单片机模块为核心部分，控制其它10个模块运行；时钟芯片模块负责系统时间及系统定时中断的工作；SD存储模块负责运行过程中的温湿度测量数据、GPS测量数据、下雨测量数据和拍摄的照片的存储；无线通信模块完成装置与远程控制中心的数据无线传输与控制；RS232串口模块负责系统程序下载、配置与调试；温湿度测量模块采集样地的空气温湿度；GPS测量模块负责测量样地的空间位置；下雨测量模块负责测量降雨情况；拍照控制模块负责采集测量过程中植被的照片；电机控制模块和开关控制模块负责控制步进电机的转动与停止，实现摄像头10的移动，完成测量过程。

太阳能板2、温湿度传感器3、GPS传感器4和雨滴传感器5通过电线与控制器1连接。

实施例

使用时，将自动化植被调查仪安置于需要观测的样地，由控制器1自动控制整个装置的运行。控制器1实时采集样地的空气温湿度、空间位置和降雨情况数据，控制摄像头10拍照和横向步进电机12以及纵向步进电机11运转，并记录测量数据。当装置开始运行时，首先采集样地的空气温湿度、空间位置和降雨情况数据；然后控制纵向步进电机11开始运转，带到摄像头10从纵向导轨8一端开始沿纵向导轨8运动，同时控制摄像头10按设置时间间隔连续拍照，当摄像头10到达纵向导轨8另一端时，碰触纵向到位开关19，纵向步进电机11和摄像头10停止工作；然后横向步进电机12开始运转，带动纵向导轨8从横向导轨7一端沿横向导轨7移动，即带动摄像头10沿横向导轨7移动，当横向导轨8移动设置的距离间隔后，横向步进电机12停止工作，纵向步进电机11反向转动，带动摄像头10沿纵向导轨反向移动，同时控制摄像头10按设置时间间隔连续拍照，当摄像头10到达纵向导轨8另一端时，碰触纵向到位开关19，纵向步进电机11和摄像头10停止工作；然后横向步进电机12开始运转，继续带动纵向导轨8沿横向导轨7向横向导轨7另一端移动；当纵向导轨8到达横向导轨7另一端时，碰触横向到位开关16，横向步进电机12开始反转，带动纵向导轨8向初始端移动，当纵向导轨8到达初始端时，碰触横向到位开关16，横向步进电机12停止工作；然后纵向步进电机11开始运转，带到摄像头10向初始端移动，当摄像头10到达初始端时，触碰纵向到位开关19，完成一次完整测量过程，同时，测量数据和运行状态参数保存到SD存储模块，再通过无线通信模块发送到远程数据中心。

Claims (4)

1.一种自动化植被调查仪，包括控制器（1）、太阳能板（2）、温湿度传感器（3）、GPS传感器（4）、雨滴传感器（5）、支架（6）、横向导轨（7）、纵向导轨（8）、纵向导轨滑块（9）、摄像头（10）、纵向步进电机（11）、横向步进电机（12）、传动杆（13）、齿轮（14）、横向到位开关支架（15）、横向到位开关（16）、横向导轨滑块（17）、纵向到位开关支架（18）、纵向到位开关（19）、纵向传动齿轮支架（20）、纵向传动齿轮（21）、横向传动齿轮支架（22）、横向传动齿轮（23）、横向传动齿轮皮带（24）、纵向传动齿轮皮带（25）、支腿（26），其特征在于：所述支架（6）是由2个纵向边框和2个横向边框构成的水平方框，其四角安置支腿（26）；所述纵向边框的一侧设有控制器（1）、太阳能板（2）、温湿度传感器（3）、GPS传感器（4）和雨滴传感器（5），另一个纵向边框上设有传动杆（13）；所述2个横向边框上设有2个横向导轨（7）；横向导轨（7）上设有横向导轨滑块（17）；2个横向导轨滑块（17）之间设有纵向导轨（8）；所述纵向导轨（8）的两端设有纵向传动齿轮支架（20）和纵向到位开关支架（18）；纵向传动齿轮支架（20）上安装纵向传动齿轮（21）；纵向到位开关支架（18）上设有纵向到位开关（19）；2个纵向传动齿轮（21）之间通过纵向传动齿轮皮带（25）连接；所述纵向导轨滑块（9）穿过纵向导轨（8），一端与纵向传动齿轮皮带（25）连接，另一端设有摄像头（10）；纵向传动齿轮（21）与纵向步进电机（11）连接；所述横向导轨（7）的一端设有横向传动齿轮支架（22）；横向导轨（7）的两端均设有横向到位开关支架（15）；横向传动齿轮支架（22）上安装横向传动齿轮（23）；横向到位开关支架（15）上设有横向到位开关（16）；所述传动杆（13）的两端设有齿轮（14）；所述齿轮（14）与横向传动齿轮（23）之间通过横向传动齿轮皮带（24）连接；所述横向导轨滑块（17）穿过横向导轨（7），与横向传动齿轮皮带（24）连接；所述横向步进电机（12）与齿轮（14）连接。

2.如权利要求1所述的一种自动化植被调查仪，其特征在于：所述控制器（1）是由蓄电池组、单片机模块、时钟芯片模块、SD存储模块、无线通信模块、RS232串口模块、温湿度测量模块、GPS测量模块、下雨测量模块、拍照控制模块、电机控制模块、开关控制模块组成。

3.如权利要求2所述的一种自动化植被调查仪，其特征在于：所述单片机模块为核心部分，控制其它10个模块运行。

4.如权利要求1所述的一种自动化植被调查仪，其特征在于：所述太阳能板（2）、温湿度传感器（3）、GPS传感器（4）和雨滴传感器（5）通过电线与控制器（1）连接。