一种树木高度测量装置及使用方法与流程

1.本发明涉及一种树木高度测量装置及使用方法，属于林业技术领域。


背景技术：

2.林业是指保护生态环境保持生态平衡，培育和保护森林以取得木材和其他林产品、利用林木的自然特性以发挥防护作用的生产部门，是国民经济的重要组成部分之一，林业部门设有专门的统计部门，进行统计树木的周长、树木的直径、树木的高度，已得到能够精准分析和管理林业的数据。
3.传统的树木高度测量装置完全依靠光学测距仪对树木的高度进行测量，但是在大山中或者树木比较集中的区域，受到地理位置(远处测量所基于的海拔高度不同)和树叶遮挡的限制，很难测得树木的高度，即使对部分树木的高度能够进行测量，还需要测量者的来回跑到不同位置进行测量。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种树木高度测量装置及使用方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种树木高度测量装置，包括：支撑底座，所述支撑底座的内侧面设置为凹进的弧形面；
6.竖直滑杆，所述竖直滑杆的底端固定连接在支撑底座1的上表面；
7.还包括：
8.光纤传感器，所述光纤传感器的数量设置为4
‑
8个，且竖直等距分布在竖直滑杆的侧面；
9.活动架，所述活动架滑动连接在竖直滑杆的侧面，所述活动架的内侧设置为凹进的弧形面；
10.测量架，所述测量架的端部与活动架的内侧面合页连接，所述测量架的数量设置有两个，且靠近活动架的两端；
11.绳体，所述绳体的两端分别与两个测量架的端部活动连接有；
12.弹性块，所述活动架的内侧面与测量架的背面之间形成一个月牙形状的缝隙，所述弹性块的位于缝隙的内侧，所述活动架的内侧面与弹性块固定连接，且连接处设置有压力传感器；
13.卡件，所述竖直滑杆的侧面开设有安装槽口，所述安装槽口位于最上方一个光纤传感器的上方，所述卡件位于安装槽口的内部并通过销钉活动连接，所述卡件与安装槽口的内侧面之间设置有弹簧，所述弹簧设置在销钉的上方。
14.作为上述技术方案的进一步描述，还包括：
15.内侧筋，所述内侧筋的形状设置为扇环型，所述内侧筋固定连接在支撑底座的顶部，且支撑底座靠近支撑底座的内侧边；
16.加强筋，所述加强筋固定连接在支撑底座与内侧筋之间，所述加强筋设置有两组对称设置在竖直滑杆的两侧。
17.作为上述技术方案的进一步描述，还包括：
18.环形座，所述环形座固定连接在活动架的背面，所述环形座套设在竖直滑杆的侧面，所述活动架的内侧且靠近两端均开设有弧形缺口，所述弧形缺口的内部固定连接有活动座，所述活动架的背面开设有槽型孔。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.所述测量架的一端部设置有连接座，所述连接座与活动座之间通过销轴活动连接，所述测量架的另一端部设置有连接条，所述测量架的外侧面固定连接有导杆，所述导杆的外端穿过槽型孔；
21.所述测量架的内侧面开设有安装孔，所述安装孔的内侧活动连接有转轮，所述转轮的中心轴与竖直滑杆垂直。
22.作为上述技术方案的进一步描述：
23.所述绳体的两端均设置有第一连接块，所述第一连接块的外端面设置有螺纹孔，所述第一连接块镶嵌在绳体的内部，并设置有防滑件，所述第一连接块外端螺纹连接有第二连接块，所述第二连接块的一端部设置有螺纹柱，所述螺纹柱与螺纹孔螺纹配合，所述第二连接块的另一端部固定连接有u型架，所述u型架套在连接条上。
24.作为上述技术方案的进一步描述：
25.还包括：
26.中央处理器，中央处理器与压力传感器、光纤传感器均电性连接，中央处理器还外接有显示屏，光纤传感器发出感应指令，控制中央处理器读取压力传感器的数值，并通过显示屏显示处理后的数值。
27.作为上述技术方案的进一步描述：
28.所述卡件的外侧面设置有凹口，所述卡件的顶端伸出安装槽口固定连接有鼻梁。
29.本发明提供一种树木高度测量方法，包括以下步骤：
30.步骤、将支撑底座内侧的内筋条靠在树木的侧面，支撑底座的底面与地面或者测量基准面接触；
31.步骤、将活动架滑动到上方，使环形座卡在卡件的凹口处；
32.步骤、连接绳体，使测量架抱在树木的侧面；
33.步骤、按下鼻梁，使卡件向内侧收缩，环形座脱离卡件的限制，向下滑动；
34.其中，步骤中向下滑动的时候，环形座从上向下依次遮住光纤传感器，当光纤传感器感应到信号的时候，触发压力传感器检测一次力f，得到数据f1、f2、 f3、f4、f5、f6；
35.得到树木的高度：
[0036][0037]
其中，d为底部树木的直径；d为固定值；δh为相邻两个光纤传感器3之间的距离；t(f)为相邻两个测量点树木半径变化量δr与f1、f2、f3、f4、f5、 f6的函数。
[0038]
优选的，d的值为10
‑
20cm。
[0039]
优选的，相邻两个测量点树木半径变化量δr：
[0040][0041]
其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6为压力传感器7的测量值；k为弹性块的弹性系数；r为树木测量点高度的半径。
[0042]
本发明的有益效果是：与现有技术相比
[0043]
1)、本发明设置有竖直滑杆、活动架、测量架结构，活动架与测量架之间设置有弹性块与压力传感器，测量的时候测量架的内侧面与树木贴合，外侧顶着弹性块，弹性块的受力大小f与弹性块的长度a之间的距离有关(实际上就是弹性块的长度的变化量与受力大小f成正比，而且弹性块的弹性系数、以及原始长度均为已知量)活动架的半径与树木的半径之间的距离可以近似为弹性块的长度 a，从而能够测量弹性块的受力大小f计算得到测量树木所在高度的半径，通过等距设置的多组压力传感器，能够直接的得出测量点高度与下n个测量点高度之间的距离，然后利用公式能够方便的进行测量整个树木的高度，相对于现有的采用光学距离传感器的测量，具有明显的实用性，解决了能够对一些树叶比较繁茂，无法将测量光对到测量位置的问题，而且对于目前已有的一种利用测量点光线的夹角与测量点距离树木的距离，组成的直角三角形内部进行计算树高的方法相比，具有测量快速，又比较省力，不需要测量者来回跑着测量，而且本测量装置在任何山地区域或者树木比较集中的地方都能够进行测量；
[0044]
2)、本发明在支撑底座的内侧设置有内侧筋，使用的时候内侧筋的内侧面与树的表面贴合，加强筋增加内侧筋与支撑底板之间的连接强度；
[0045]
3)、本发明在环形座的背面设置环形座，环形座的能够与竖直滑杆配合实现带动活动架的上下滑动，而且滑动还比较平稳；
[0046]
4)、本发明在测量架的背面设置有导杆结构，能够与槽型孔配合，使用的时候测量架受到向上的摩擦力，导杆能够增加测量架抵抗向上弯曲地力，增加测量架的结构强度，槽型孔设置为长槽型，不会影响测量架的合页开合运动；
[0047]
5)、本发明通过设置有绳体，两端与测量架可拆卸连接在一起，使用的时候与测量架之间形成一个环形抱在树木的一周，避免测量架在测量的时候向外侧张开，影响测量的结果；
[0048]
6)、本发明通过设置有中央处理器以及显示屏结构，能够输入公式后，能够直接得到树木直径的值，使用非常的方便；
[0049]
7)、本发明通过设置有卡件结构，环形座移动到上方的时候(移动到凹口的内侧)，能够受到卡件的卡住，不需要人工进行扶着活动架(如果没有就会在活动架重力作用下自动的下滑，需要人扶着才能够固定)，连接上绳体后，按压鼻梁部位，就能够将卡件收回去，下滑活动架；
[0050]
8)、本发明提供一种利用上述装置测量树木高度测量方法，并提出测量结果的计算公式；
[0051][0052]
该公式的解释：为测得的树木表面的锥度值(树木的主干简化为一个具有一
定锥度的圆台)，也就是树木的相邻两个测量点的高度与半径差的比值；
[0053]
9)、所述树木半径δr为：
[0054][0055]
该公式的解释：相邻两个测量点弹性块的伸长量也就是测量值f的变化量与弹性块k的比值，本发明测得6组数据，采用上述公式进行处理，减小测量的误差。
附图说明
[0056]
图1为本发明的立体结构示意图；
[0057]
图2为图1中b处放大图；
[0058]
图3为本发明的俯视结构示意图；
[0059]
图4为图3中a处放大图；
[0060]
图5为本发明的正面结构示意图
[0061]
图6为本发明的侧面结构示意图；
[0062]
图7为本发明的连接头结构示意图；
[0063]
图8
‑
10为本发明的使用方法的原理示意图；
[0064]
图11为本发明的电路连接框图。
[0065]
图例说明：
[0066]
1、支撑底座；101、内侧筋；102、加强筋；2、竖直滑杆；3、光纤传感器； 4、活动架；401、弧形缺口；402、活动座；403、槽型孔；404、环形座；5、测量架；501、安装孔；502、转轮；503、导杆；504、连接条；505、连接座；6、绳体；601、第一连接块；6011、防滑件；602、第二连接块；6021、螺纹柱；603、 u型架；7、压力传感器；8、安装槽口；9、卡件；901、凹口；902、鼻梁；10、弹簧；11、弹性块；12、中央处理器。
具体实施方式
[0067]
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。
[0068]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0069]
参照图1
‑
11，本发明提供的一种树木高度测量装置，包括：支撑底座1，所述支撑底
座1的内侧面设置为凹进的弧形面；
[0070]
竖直滑杆2，所述竖直滑杆2的底端固定连接在支撑底座1的上表面；
[0071]
还包括：
[0072]
光纤传感器3，所述光纤传感器3的数量设置为4
‑
8个，且竖直等距分布在竖直滑杆2的侧面，光纤传感器3采用强度调制型传感器，光纤传感器3受到环形座404的遮挡的时候，会发出一个感应信号，进行控制压力传感器7的度数器获取数值；
[0073]
活动架4，所述活动架4滑动连接在竖直滑杆2的侧面，所述活动架4的内侧设置为凹进的弧形面；
[0074]
测量架5，所述测量架5的端部与活动架4的内侧面合页连接，所述测量架 5的数量设置有两个，且靠近活动架4的两端；
[0075]
绳体6，所述绳体6的两端分别与两个测量架5的端部活动连接有；
[0076]
弹性块11，所述活动架4的内侧面与测量架5的背面之间形成一个月牙形状的缝隙，所述弹性块11的位于缝隙的内侧，所述活动架4的内侧面与弹性块 11固定连接，且连接处设置有压力传感器7；
[0077]
卡件9，所述竖直滑杆2的侧面开设有安装槽口8，所述安装槽口8位于最上方一个光纤传感器3的上方，所述卡件9位于安装槽口8的内部并通过销钉活动连接，所述卡件9与安装槽口8的内侧面之间设置有弹簧10，所述弹簧10设置在销钉的上方。
[0078]
还包括：
[0079]
内侧筋101，所述内侧筋101的形状设置为扇环型，所述内侧筋101固定连接在支撑底座1的顶部，且支撑底座1靠近支撑底座1的内侧边；
[0080]
加强筋102，所述加强筋102固定连接在支撑底座1与内侧筋101之间，所述加强筋102设置有两组对称设置在竖直滑杆2的两侧。
[0081]
还包括：
[0082]
环形座404，所述环形座404固定连接在活动架4的背面，所述环形座404 套设在竖直滑杆2的侧面，所述活动架4的内侧且靠近两端均开设有弧形缺口 401，所述弧形缺口401的内部固定连接有活动座402，所述活动架4的背面开设有槽型孔403。
[0083]
所述测量架5的一端部设置有连接座505，所述连接座505与活动座402之间通过销轴活动连接，所述测量架5的另一端部设置有连接条504，所述测量架 5的外侧面固定连接有导杆503，所述导杆503的外端穿过槽型孔403；
[0084]
所述测量架5的内侧面开设有安装孔501，所述安装孔501的内侧活动连接有转轮502，所述转轮502的中心轴与竖直滑杆2垂直。
[0085]
所述绳体6的两端均设置有第一连接块601，所述第一连接块601的外端面设置有螺纹孔，所述第一连接块601镶嵌在绳体6的内部，并设置有防滑件6011，所述第一连接块601外端螺纹连接有第二连接块602，所述第二连接块602的一端部设置有螺纹柱6021，所述螺纹柱6021与螺纹孔螺纹配合，所述第二连接块 602的另一端部固定连接有u型架603，所述u型架603套在连接条504上。
[0086]
还包括：中央处理器12，中央处理器12与压力传感器7、光纤传感器3均电性连接，中央处理器12还外接有显示屏，光纤传感器3发出感应指令，控制中央处理器12读取压力传感器7的数值，并通过显示屏显示处理后的数值。
[0087]
所述卡件9的外侧面设置有凹口901，所述卡件9的顶端伸出安装槽口8固定连接有鼻梁902。
[0088]
参照图1
‑
10本发明提供一种树木高度测量测量装置的使用方法，包括以下步骤：
[0089]
步骤1、将支撑底座1内侧的内筋条101靠在树木的侧面，支撑底座1的底面与地面或者测量基准面接触；
[0090]
步骤2、将活动架4滑动到上方，使环形座404卡在卡件9的凹口901处；
[0091]
步骤3、连接绳体6，使测量架5抱在树木的侧面；
[0092]
步骤4、按下鼻梁902，使卡件9向内侧收缩，环形座404脱离卡件9的限制，向下滑动；
[0093]
其中，步骤4中向下滑动的时候，环形座404从上向下依次遮住光纤传感器 3，当光纤传感器3感应到信号的时候，触发压力传感器7检测一次力f，得到数据f1、f2、f3、f4、f5、f6；
[0094]
得到树木的高度：
[0095][0096]
其中，d为底部树木的直径；d为固定值；δh为相邻两个光纤传感器3之间的距离；t(f)为相邻两个测量点树木半径变化量δr与f1、f2、f3、f4、f5、f6的函数。
[0097]
所述d的值为10
‑
20cm。
[0098]
所述相邻两个测量点树木半径变化量δr：
[0099][0100]
其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6为压力传感器7的测量值；k为弹性块11 的弹性系数；r为树木测量点高度的半径。
[0101]
本发明的有益效果是：
[0102]
1)本发明设置有竖直滑杆2、活动架4、测量架5结构，活动架4与测量架5 之间设置有弹性块11与压力传感器7，测量的时候测量架5的内侧面与树木贴合，外侧顶着弹性块11，弹性块11的受力大小f与弹性块11的长度a 之间的距离有关(实际上就是弹性块11的长度的变化量与受力大小f成正比，而且弹性块11的弹性系数、以及原始长度均为已知量)活动架4的半径与树木的半径之间的距离可以近似为弹性块11的长度a，从而能够测量弹性块11的受力大小f计算得到测量树木所在高度的半径，通过等距设置的多组压力传感器7，能够直接的得出测量点高度与下n个测量点高度之间的距离，由于林业中树木的高度的测量，只需要得到树木能够利用的主干的高度就可以了，一般主干低于10cm后就不能作为有用的木材，而且主干底部粗壮，以一定锥度向上逐渐变细，本发明依据树木的主干呈一定锥度向上逐渐变细这一特性，然后利用公式能够方便的测量整个树木的高度，相对于现有的采用光学距离传感器的测量，具有明显的实用性，解决了能够对一些树叶比较繁茂，无法将测量光对到测量位置的问题，而且对于目前已有的一种利用测量点光线的夹角与测量点距离树木的距离，组成的直角三角形内部进行计算树高的方法相比，具有测量快速，又比较省力，不需要测量者来回跑着测量，而且本测量装置在任何山地区域或者树木比较集中的地方都能够进行测量；
[0103]
2)本发明在支撑底座1的内侧设置有内侧筋101，使用的时候内侧筋101的内侧面
与树的表面贴合，加强筋102增加内侧筋101与支撑底板1之间的连接强度；
[0104]
3)本发明在环形座404的背面设置环形座404，环形座404的能够与竖直滑杆 2配合实现带动活动架4的上下滑动，而且滑动还比较平稳；
[0105]
4)本发明在测量架5的背面设置有导杆503结构，能够与槽型孔403配合，使用的时候测量架5受到向上的摩擦力，导杆503能够增加测量架5抵抗向上弯曲地力，增加测量架5的结构强度，槽型孔403设置为长槽型，不会影响测量架5的合页开合运动；
[0106]
5)本发明通过设置有绳体6，两端与测量架5可拆卸连接在一起，使用的时候与测量架5之间形成一个环形抱在树木的一周，避免测量架5在测量的时候向外侧张开，影响测量的结果；
[0107]
6)本发明通过设置有中央处理器12以及显示屏结构，能够输入公式后，能够直接得到树木直径的值，使用非常的方便；
[0108]
7)本发明通过设置有卡件9结构，环形座404移动到上方的时候(移动到凹口 901的内侧)，能够受到卡件9的卡住，不需要人工进行扶着活动架4(如果没有就会在活动架4重力作用下自动的下滑，需要人扶着才能够固定)，连接上绳体6后，按压鼻梁902部位，就能够将卡件9收回去，下滑活动架4；
[0109]
8)本发明提供一种利用上述装置测量树木高度测量方法，并提出测量结果的计算公式；
[0110][0111]
该公式的解释：为测得的树木表面的锥度值(树木的主干简化为一个具有一定锥度的圆台)，也就是树木的相邻两个测量点的高度与半径差的比值； 9)所述树木半径δr为：
[0112][0113]
该公式的解释：相邻两个测量点弹性块11的伸长量也就是测量值f的变化量与弹性块k的比值，本发明测得6组数据，采用上述公式进行处理，减小测量的误差。
[0114]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。