CN216012322U - 智能树木健康监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能树木健康监测仪，包括树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪和气象数据仪，树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪和气象数据仪与监测主机电连接；树木茎流根流监测装置用于测量树木的茎流和根流速率；树木径向生长测量仪用于测量树木的外轮廓周长；气象数据仪用于采集气象数据；监测主机用于接收数据并存储或发送。通过采用集成的方案，能够为园林工作者提供集成的气象数据、树木径流数据和树木生长数据，优选的方案中，还能够提供土壤数据。从而为园林工作者的管理决策提供数据依据，大幅提高决策的准确性。

Description

智能树木健康监测仪

技术领域

本实用新型涉及园林监测设备领域，特别是一种智能树木健康监测仪。

背景技术

立地环境是决定森林生长、发育型态的重要因素，其中对森林可持续发展最重要的是气候和土壤这两个因素。在全球变暖的大背景下，由于森林与气候之间存在着密切的关系，气候的变化将不可避免对森林产生一定的影响。另一方面，土壤为树木提供根系的生长环境，树木生长所必须的水分、空气、矿质元素是树木直接从土壤中摄取，但由于复杂的自然因素和认为作用，也可能引起土壤退化和污染。气候变化和土壤退化、污染影响了森林树木的生长发育。

为了实现森林的合理经营及森林生长量监测，建立气候、土壤以及树木长势的监测体系极为重要。林业工作者获取实时、长期的气候、土壤立地环境数据和代表树木长势的茎流根流、径向生长量后，能为森林经营提供决策支撑，进而有效提高森林经营管理及树木低生长量补救的质效。CN111578906A记载了一种树木健康的实时监测系统及方法，通过摄像头对树木的冠层实时监测，利用拍摄的冠层图像，将相关监测数据定期传输至传输模块，经过冠层自动分析系统处理自动估计冠层的覆盖面积，通过对比和长期资料数据的分析，判断树木的当前生长状态。CN108334110A记载了一种基于无人机的林业病害监测方法和装置，通过在无人机上搭载由可见光相机和近红外相机所集成的双光相机，对待监测区域的林木进行航拍监测，通过对航拍数据的分析，充分结合可见光图像信息和归一化差分植被指数正射影像图，以可见光图像信息选出明显健康或已死树木。但是上述的方案均不能提供对个体树木的精确健康监测数据。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能树木健康监测仪，提供一种气候数据、树木茎流液流数据和径向生长数据的集成监测装置，优选的，还能够提供土壤监测数据。通过此林业装置可实现气候、土壤、树木径流和树木生长的实时、长期监测，实现对树木健康生长监测，进而实现有效的森林经营管理。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种智能树木健康监测仪，包括树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪和气象数据仪，树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪和气象数据仪与监测主机电连接；

树木茎流根流监测装置用于测量树木的茎流和根流速率；

树木径向生长测量仪用于测量树木的外轮廓周长；

气象数据仪用于采集气象数据；

监测主机用于接收数据并存储或发送。

优选的方案中，树木茎流根流监测装置的结构为：包括上检测针和下检测针，在上检测针内设有恒温加热线和第一温度检测线，在下检测针内设有第二温度检测线，恒温加热线与恒流电源电连接，第一温度检测线和第二温度检测线上设有热敏电阻，第一温度检测线和第二温度检测线分别与检测电路电连接；

或者第一温度检测线和第二温度检测线以差分的方式与检测电路电连接。

优选的方案中，树木茎流根流监测装置通过径流监测接口与监测主机的主机径流接口电连接。

优选的方案中，所述的上检测针和下检测针为两组；

在上检测针和下检测针内填充有环氧树脂。

优选的方案中，树木径向生长测量仪的结构为：壳体内设有可转动的线轮，线轮与盘簧连接，线轮上卷绕着检测线，检测线的自由端设有挂钩，在靠近壳体出线口的位置设有检测轮，检测线从检测轮上绕过后被引出到壳体外。

优选的方案中，检测轮上设有绝对值编码器，绝对值编码器与胸径检测接口电连接，胸径检测接口与监测主机的主机胸径接口电连接。

优选的方案中，气象数据仪包括风向仪、风速仪、空气温度和空气湿度计，风向仪、风速仪、空气温度和空气湿度计与气象仪接口电连接，气象仪接口与监测主机的主机气象接口电连接。

优选的方案中，还设有土壤测量仪，土壤测量仪设有土壤PH传感器和土壤传感器，土壤传感器用于检测温度、水分、电导率和氮、磷、钾离子含量；

土壤PH传感器和土壤传感器与土壤测量接口电连接，土壤测量接口与监测主机的土壤测量接口电连接。

优选的方案中，监测主机的结构为：主控芯片与电源模块电连接，主控芯片与读写模块、存储模块、发送模块和接口模块电连接。

优选的方案中，所述的主控芯片为STC15W4K系列主控芯片。

本实用新型提供了一种智能树木健康监测仪，通过采用集成的方案，能够为园林工作者提供集成的气象数据、树木径流数据和树木生长数据，优选的方案中，还能够提供土壤数据。从而为园林工作者的管理决策提供数据依据，大幅提高决策的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中树木径向生长测量仪的结构示意图。

图3为本实用新型中主控芯片的电路图。

图4为本实用新型中电源模块的电路图。

图5为本实用新型中读写模块的电路图。

图6为本实用新型中存储模块的电路图。

图7为本实用新型中接口模块的电路图。

图8为本实用新型中发送模块的电路图。

图中：上检测针1，恒温加热线2，第一温度检测线3，下检测针4，第二温度检测线5，树木径向生长测量仪6，检测线61，挂钩62，检测轮63，线轮64，盘簧65，壳体66，风向仪7，风速仪8，土壤测量仪9，土壤PH传感器91，土壤传感器92，树木10，土壤11，监测主机12，主控芯片121，电源模块122，读写模块123，存储模块124，接口模块125，主机径流接口1251，主机胸径接口1252，主机气象接口1253，主机土壤接口1254，发送模块126，气象仪接口13，径流监测接口14，胸径检测接口15，土壤测量接口16。

具体实施方式

如图1中，一种智能树木健康监测仪，包括树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪6和气象数据仪，树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪6和气象数据仪与监测主机12电连接；

树木茎流根流监测装置用于测量树木10的茎流和根流速率。

树木径向生长测量仪6用于测量树木10的外轮廓周长；通过周长得出树木生长数据。

气象数据仪用于采集气象数据；气象数据包括风向、风速、温度和湿度数据。优选的，还包括CO₂、PM2.5、CH₄等气象数据。

监测主机12用于接收数据并存储或发送。本实用新型的监测主机12体积小巧，携带方便，克服了现有技术中需要多个设备才能完成任务的问题。

优选的方案如图1中，树木茎流根流监测装置的结构为：包括上检测针1和下检测针4，在上检测针1内设有恒温加热线2和第一温度检测线3，在下检测针4内设有第二温度检测线5，恒温加热线2与恒流电源电连接，第一温度检测线3和第二温度检测线5上设有热敏电阻，第一温度检测线3和第二温度检测线5分别与检测电路电连接；

或者第一温度检测线3和第二温度检测线5以差分的方式与检测电路电连接。上检测针1使用恒定电流加热，下检测针4作为参照，通过树木的热量传导随茎流和根流的速度而改变的原理，根据径流指数公式得出茎流和根流速率。

优选的方案中，树木茎流根流监测装置通过径流监测接口14与监测主机12的主机径流接口1251电连接。由此结构，连接和使用方便。

优选的方案中，所述的上检测针1和下检测针4为两组；一组一上一下的插在树茎，另一组一上一下的插在根系。

在上检测针1和下检测针4内填充有环氧树脂，以提高检测针的可靠性。

优选的方案如图2中，树木径向生长测量仪6的结构为：壳体66内设有可转动的线轮64，线轮64与盘簧65连接，线轮64上卷绕着检测线61，检测线61的自由端设有挂钩62，在靠近壳体66出线口的位置设有检测轮63，检测线61从检测轮63上绕过后被引出到壳体66外。检测时，以检测线61绕过树木10然后以挂钩62挂住检测线61，尽量使壳体66贴紧树木10，使检测线61收紧，即可较为精确的检测出树木10的水平截面长度。

优选的方案如图1中，检测轮63上设有绝对值编码器，绝对值编码器与胸径检测接口15电连接，胸径检测接口15与监测主机12的主机胸径接口1252电连接。以检测轮63检测而非线轮64检测，能够避免检测线61的堆叠使每圈的检测线61的长度不同而影响测量精度。

优选的方案如图1中，气象数据仪包括风向仪7、风速仪8、空气温度和空气湿度计，风向仪7、风速仪8、空气温度和空气湿度计与气象仪接口13电连接，气象仪接口13与监测主机12的主机气象接口1253电连接。空气温度和空气湿度计集成在气象数据仪的立杆内。优选的，根据需要，还设有CO₂、PM2.5、CH₄等传感器，用于采集CO₂、PM2.5、CH₄等气象数据。

优选的方案如图1中，还设有土壤测量仪9，土壤测量仪9设有土壤PH传感器91和土壤传感器92，土壤传感器92用于检测温度、水分、电导率和氮、磷、钾离子含量；土壤PH传感器91为双插针的结构，土壤传感器92为三插针的结构。优选的，土壤PH传感器91采购自深圳市安盈科技有限公司，土壤传感器92采购自清易电子天津有限公司。

土壤PH传感器91和土壤传感器92与土壤测量接口16电连接，土壤测量接口16与监测主机12的土壤测量接口16电连接。

优选的方案如图3~8中，监测主机12的结构为：主控芯片121与电源模块122电连接，主控芯片121与读写模块123、存储模块124、发送模块和接口模块125电连接。

优选的方案中，所述的主控芯片121为STC15W4K系列主控芯片。通过接口模块125，主控芯片121优选以分时的方式采集树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪6、土壤测量仪9和气象数据仪的数据，并将数据发送至存储模块124，或者通过发送模块发送至终端，例如笔记本电脑或PDA，读写模块123用于修改主控芯片121的控制指令，电源模块122用于给各个模块供电。

使用时，将树木茎流根流监测装置的检测针分别插入到树木的茎部或根部；将树木径向生长测量仪6的检测线61绕过树木；将土壤测量仪9的土壤PH传感器91和土壤传感器92的插针插入土壤；设置立杆将气象数据仪安装在立杆上，建立基站，将监测主机12放置在基站的防护机箱内，将各个接口互相连接，即可开始对树木、土壤和气象数据进行监测，采集的数据自动发送到终端以便进一步分析和利用。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能树木健康监测仪，其特征是：包括树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪（6）和气象数据仪，树木茎流根流监测装置、树木径向生长测量仪（6）和气象数据仪与监测主机（12）电连接；

树木茎流根流监测装置用于测量树木（10）的茎流和根流速率；

树木茎流根流监测装置的结构为：包括上检测针（1）和下检测针（4），在上检测针（1）内设有恒温加热线（2）和第一温度检测线（3），在下检测针（4）内设有第二温度检测线（5），恒温加热线（2）与恒流电源电连接，第一温度检测线（3）和第二温度检测线（5）上设有热敏电阻，第一温度检测线（3）和第二温度检测线（5）分别与检测电路电连接；

或者第一温度检测线（3）和第二温度检测线（5）以差分的方式与检测电路电连接；

树木径向生长测量仪（6）用于测量树木（10）的外轮廓周长；

树木径向生长测量仪（6）的结构为：壳体（66）内设有可转动的线轮（64），线轮（64）与盘簧（65）连接，线轮（64）上卷绕着检测线（61），检测线（61）的自由端设有挂钩（62），在靠近壳体（66）出线口的位置设有检测轮（63），检测线（61）从检测轮（63）上绕过后被引出到壳体（66）外；

气象数据仪用于采集气象数据；

监测主机（12）用于接收数据并存储或发送。

2.根据权利要求1所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：树木茎流根流监测装置通过径流监测接口（14）与监测主机（12）的主机径流接口（1251）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：所述的上检测针（1）和下检测针（4）为两组；

在上检测针（1）和下检测针（4）内填充有环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：检测轮（63）上设有绝对值编码器，绝对值编码器与胸径检测接口（15）电连接，胸径检测接口（15）与监测主机（12）的主机胸径接口（1252）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：气象数据仪包括风向仪（7）、风速仪（8）、空气温度和空气湿度计，风向仪（7）、风速仪（8）、空气温度和空气湿度计与气象仪接口（13）电连接，气象仪接口（13）与监测主机（12）的主机气象接口（1253）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：还设有土壤测量仪（9），土壤测量仪（9）设有土壤PH传感器（91）和土壤传感器（92），土壤传感器（92）用于检测温度、水分、电导率和氮、磷、钾离子含量；

土壤PH传感器（91）和土壤传感器（92）与土壤测量接口（16）电连接，土壤测量接口（16）与监测主机（12）的土壤测量接口（16）电连接。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：监测主机（12）的结构为：主控芯片（121）与电源模块（122）电连接，主控芯片（121）与读写模块（123）、存储模块（124）、发送模块和接口模块（125）电连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能树木健康监测仪，其特征是：所述的主控芯片（121）为STC15W4K系列主控芯片。

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