一种定位古树名木的自供能防护设备及其工作方法与流程

1.本技术涉及园林绿化的领域，尤其是涉及一种定位古树名木的自供能防护设备及其工作方法。


背景技术：

2.据我国有关部门规定，一般树龄在百年以上的大树即为古树；而那些树种稀有、名贵或具有历史价值、纪念意义的树木则可称为名木。在人类历史过程中保存下来的年代久远或具有重要科研、历史、文化价值根据《城市古树名木保护管理办法》，第十三条规定：严禁下列损害城市古树名木的行为：（一）在树上刻划、张贴或者悬挂物品；（二)在施工等作业时借树木作为支撑物或者固定物；(三）攀树、折枝、挖根摘采果实种子或者剥损树枝、树干、树皮；（四）距树冠垂直投影5米的范围内堆放物料、挖坑取土、兴建临时设施建筑、倾倒有害污水、污物垃圾，动用明火或者排放烟气；（五）擅自移植、砍伐、转让买卖。
3.cn201922435802公开了一种古树名木信息管理系统，其技术方案是：本实用新型公开了一种古树名木信息管理系统，包括监测管理机构、安装组件和传感器，安装组件与监测管理机构固定连接，监测管理机构通过安装组件固定安装在树体上，传感器与监测管理机构电性连接，使得对古树名木生长环境，生长位置，是否倾倒等信息进行实时监测，并将信息通过数据传输模块传输到与物联网网络连接的数据服务器上，方便进行监控，且数据信息方便保存和提取；通过在安装组件设置连接块和金属条，通过金属条固定包覆在树木上，并与连接块连接，达到固定的效果，固定牢固且不会伤害古树名木。
4.该古树名木信息管理系统具有以下优点：通过设置传感器，且传感器设置有定位器、倾斜传感器、土壤酸碱度传感器和土壤湿度传感器，同时定位器、倾斜传感器、土壤酸碱度传感器和土壤湿度传感器均与管理控制核心板电性连接，使得对古树名木生长环境，生长位置，是否倾倒等信息进行实时监测，并将信息通过数据传输模块传输到与物联网网络连接的数据服务器上，方便进行监控，且数据信息方便保存和提取；通过在监测管理机构的前壳体设置有监控摄像头和报警器，可通过监控摄像头监控，观察是否有破坏古树名木的人，或偷砍偷伐的人，并通过报警器提醒和驱赶不法之人，增加对古树名木的保护力度；通过在安装组件设置连接块和金属条，通过金属条固定包覆在树木上，并与连接块连接，达到固定的效果，固定牢固且不会伤害古树名木。
5.但是，该古树名木信息管理系统还具有以下缺点：依赖外接电源，许多古树名木生长在郊区或山区等，不方便通电，而用蓄电池则会产生需要人工定期更换的维护成本；暴雨、强风、雷击等恶劣天气会对该古树名木信息管理系统造甚至古树名木本身造成不可挽回的破坏，安全性不足。
6.因此，需要一种能够为自身提供能源并且更加安全的定位防护装置。


技术实现要素：

7.为了解决依赖外接电源、安全性不足的问题，本技术提供一种定位古树名木的自供能防护设备及其工作方法。
8.本技术提供一种定位古树名木的自供能防护设备，包括固定在古树名木上的定位装置、对定位装置提供能量的供能装置和防雷装置：所述定位装置包括：定位模块；通讯模块；计时器；控制模块；蓄电池；所述供能装置包括：第一电动伸缩杆，竖直设置在古树名木上部的粗树杈上，下端与古树名木上部的粗树杈固定连接；第二电动伸缩杆，竖直设置在第一电动伸缩杆上，下端与第一电动伸缩杆的上端固定连接；旋转机构，套接在第二电动伸缩杆上，与第二电动伸缩杆活动连接；翻转机构，设置在旋转机构上，并与旋转机构驱动连接；太阳能板，设置在翻转机构上，与翻转机构驱动连接，并与蓄电池电性连接。
9.进一步的，所述通讯模块与控制模块连接，向控制模块传输信号；所述通讯模块与互联网上的气象数据接口连接，并与计时器连接，用于定时更新接受的信息，更新频率为1次/小时；所述通讯模块与定位模块连接，用于接收古树名木所在位置实时的天气、降雨量、太阳高度角、太阳方位角等信息。
10.进一步的，所述防雷装置包括：接闪器，设置在第二电动伸缩杆内，用于伸出时吸引和直接接受雷击；引下线，表面为绝缘材料，内部为导电材料，上端与接闪器连接，用于传导接闪器接受的雷击产生的电流；接地器，设置在地下，与引下线下端连接；所述第二电动伸缩杆与控制模块电性连接。
11.进一步的，所述翻转机构包括：翻转板，与太阳能板固定连接；翻转电机，设置在翻转板中部，与翻转板驱动连接，并与所述控制模块电性连接；翻转支架，设置在翻转电机下方，上端与翻转电机固定连接。
12.所述旋转机构包括：旋转支架，水平设置在第二电动伸缩杆上，套接在第二电动伸缩杆上端的外侧部；旋转电机，固定连接在旋转支架外侧末端，与翻转支架下端驱动连接，并与所述控制模块电性连接；所述第一电动伸缩杆与控制模块电性连接。
13.一种定位古树名木的自供能防护设备的工作方法，包括：古树名木定位功能始终保持开启，定位模块提供古树名木的位置数据，通过通讯模块将古树名木的位置信息发送给互联网，并与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步；当通讯模块接收到的气象数据显示为晴天，开启供能装置自动追踪功能，关闭供能装置保护功能和供能装置自清洁功能；当通讯模块接收到的气象数据显示为大雨及以下和清风及以下，开启供能装置自清洁功能，关闭供能装置保护功能和供能装置自动追踪功能；当通讯模块接收到的气象数据显示为暴雨及以上和强风及以上或有雷击，开启供能装置保护功能，关闭供能装置自清洁功能和供能装置自动追踪功能。
14.进一步的，当定位装置的外部电路保持通电时，通过定位模块对古树名木进行位置信息监测，将古树名木的位置信息通过通讯模块发送给互联网，信息发送频率为1次/分
钟；当定位装置的外部电路被断开时，定位装置仅由蓄电池供电，控制模块接收到信号并控制通讯模块的位置信息发送频率为1次/30分钟。
15.进一步的，所述供能装置自动追踪功能包括：追踪太阳高度角和追踪太阳方位角；所述追踪太阳高度角，定位模块提供古树名木的位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象显示为晴天，同步得到古树名木所在位置的太阳高度角α，控制模块接受到来自通讯模块的信号并控制第一电动伸缩杆伸出，将太阳能板暴露在古树名木外，并控制翻转电机旋转α度，太阳能板面向太阳并且太阳能板与竖直方向夹角为α，用于保证太阳光线方向与太阳能板垂直，太阳光吸收最大化；所述追踪太阳方位角，定位模块提供古树名木的位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象显示为晴天，同步得到古树名木所在位置的太阳方位角β，控制模块接受到来自通讯模块的信号并控制第一电动伸缩杆伸出，将太阳能板暴露在古树名木外，并控制旋转电机以正北方向为起点顺时针旋转β度，用于保证太阳能板正对太阳，太阳光吸收最大化。
16.进一步的，所述供能装置自清洁功能，定位模块提供位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示12小时降水量小于30毫米，或24小时降水量小于50毫米并且风速小于每小时41公里，即表现为大雨及以下和清风及以下时，控制模块接受到来自通讯模块的信号并控制第一电动伸缩杆伸出，将太阳能板暴露在古树名木外，并控制翻转电机旋转10
‑
60度，使太阳能板与水平方向的夹角为10
‑
60度，用于使雨水流经太阳能板表面，冲刷太阳能板表面以清洁太阳能板表面灰尘等。
17.进一步的，所述供能装置保护功能包括：防风雨和防雷；所述防风雨，定位模块提供位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示12小时降水量为30毫米或以上，或24小时降水量为50毫米或以上并且风速达到每小时41公里以上，即表现为暴雨及以上和强风及以上时，控制模块接受到信号并控制翻转电机旋转90度，使翻转板和太阳能板保持竖直，后控制第一电动伸缩杆回缩，将供能装置主体隐藏在古树名木内，用于保护太阳能板不被暴雨破坏；所述防雷，定位模块提供位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示降雨伴有雷击时，控制模块接受到信号并控制翻转电机旋转90度，使翻转板和太阳能板保持竖直，后控制第一电动伸缩杆回缩，将供能装置主体隐藏，并控制第二电动伸缩杆伸出，将接闪器暴露在古树名木外，吸引和直接接受雷击，并经过引下线传至埋入地下的接地器，保护古树名木、定位装置和供能装置不受雷击破坏。
18.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.能够自我供能，自给自足，不受地理位置等因素限制，能适应郊区、林区等不便于通电的区域的古树名木防护工作，提升了使用过程的灵活性，提高了对地理位置条件的适应能力，节约了通电成本；2.供能装置与通讯模块协同配合，面对暴雨、强风、雷击等恶劣天气能够作出相应的反馈，保护本设备对太阳能板的保护，提高了设备的使用寿命，增强了使用时的安全性；
3.供能装置与通讯模块协同配合，能够对太阳进行自动追踪，确保太阳能板始终正对太阳并且与太阳光线方向垂直，大大提高了太阳能吸收效率；并且在降雨不大、风速不强的天气，通过雨水冲刷对太阳能板进行自动清洁，节约了人工维护成本；4.设备适应能力强，对不同天气不同场景作出不同反馈，提高了使用的稳定性，有利于设备的长期使用。
19.附图说明
20.图1是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的太阳能板伸出时的结构图。
21.图2是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的接闪器伸出时的结构图。
22.图3是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的太阳能板伸出时供能装置的局部放大图。
23.图4是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的接闪器伸出时供能装置的局部放大图。
24.图5是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的定位装置的局部放大图。
25.图6是本技术实施例的一种定位古树名木的自供能防护设备的工作方法的逻辑图。
26.附图标记说明：定位装置1，定位模块11，通讯模块12，计时器13，控制模块14，蓄电池15，供能装置2，太阳能板21，翻转机构22，翻转电机221，翻转板222，翻转支架223，旋转机构23，旋转支架231，旋转电机232,第一电动伸缩杆24，第二电动伸缩杆25，防雷装置3，接闪器31，引下线32，接地器33，互联网4。
具体实施方式
27.下面对照附图，通过对实施例的描述，本技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。为方便说明，本技术提及方向以附图所示方向为准。
28.参照图1
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图5所示，一种定位古树名木的自供能防护设备，包括固定在古树名木上的定位装置1、对定位装置1提供能量的供能装置2和防雷装置3：所述定位装置1包括：定位模块11；通讯模块12；计时器13；控制模块14；蓄电池15；所述供能装置2包括：第一电动伸缩杆24，竖直设置在古树名木上部的粗树杈上，下端与古树名木上部的粗树杈固定连接；第二电动伸缩杆25，竖直设置在第一电动伸缩杆24上，下端与第一电动伸缩杆24的上端固定连接；旋转机构23，套接在第二电动伸缩杆25上，与第二电动伸缩杆25活动连接；翻转机构22，设置在旋转机构23上，并与旋转机构23驱
动连接；太阳能板21，设置在翻转机构22上，与翻转机构22驱动连接，并与蓄电池15电性连接。
29.所述通讯模块12与控制模块14连接，向控制模块14传输信号；所述通讯模块12与互联网4上的气象数据接口连接，并与计时器13连接，用于定时更新接受的信息，更新频率为1次/小时；所述通讯模块12与定位模块11连接，用于接收古树名木所在位置实时的天气、降雨量、太阳高度角、太阳方位角等信息。
30.所述防雷装置3包括：接闪器31，设置在第二电动伸缩杆25内，用于伸出时吸引和直接接受雷击；引下线32，表面为绝缘材料，内部为导电材料，上端与接闪器31连接，用于传导接闪器31接受的雷击产生的电流；接地器33，设置在地下，与引下线32下端连接；所述第二电动伸缩杆25与控制模块14电性连接。
31.所述翻转机构22包括：翻转板222，与太阳能板21固定连接；翻转电机221，设置在翻转板222中部，与翻转板222驱动连接，并与所述控制模块14电性连接；翻转支架223，设置在翻转电机221下方，上端与翻转电机221固定连接。
32.所述旋转机构23包括：旋转支架231，水平设置在第二电动伸缩杆25上，套接在第二电动伸缩杆25上端的外侧部；旋转电机232，固定连接在旋转支架231外侧末端，与翻转支架223下端驱动连接，并与所述控制模块14电性连接；所述第一电动伸缩杆24与控制模块14电性连接。
33.参照图6所示，一种定位古树名木的自供能防护设备的工作方法，包括：古树名木定位功能始终保持开启，定位模块11提供古树名木的位置数据，通过通讯模块12将古树名木的位置信息发送给互联网4，并与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步；当通讯模块12接收到的气象数据显示为晴天，开启供能装置2自动追踪功能，关闭供能装置2保护功能和供能装置2自清洁功能；当通讯模块12接收到的气象数据显示为大雨及以下和清风及以下，开启供能装置2自清洁功能，关闭供能装置2保护功能和供能装置2自动追踪功能；当通讯模块12接收到的气象数据显示为暴雨及以上和强风及以上或有雷击，开启供能装置2保护功能，关闭供能装置2自清洁功能和供能装置2自动追踪功能。
34.进一步的，当定位装置1的外部电路保持通电时，通过定位模块11对古树名木进行位置信息监测，将古树名木的位置信息通过通讯模块12发送给互联网4，信息发送频率为1次/分钟；当定位装置1的外部电路被断开时，定位装置1仅由蓄电池15供电，控制模块14接收到信号并控制通讯模块12的位置信息发送频率为1次/30分钟。
35.所述供能装置2自动追踪功能包括：追踪太阳高度角和追踪太阳方位角；所述追踪太阳高度角，定位模块11提供古树名木的位置数据，通过通讯模块12与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象显示为晴天，同步得到古树名木所在位置的太阳高度角α，控制模块14接受到来自通讯模块12的信号并控制第一电动伸缩杆24伸出，将太阳能板21暴露在古树名木外，并控制翻转电机221旋转α度，太阳能板21面向太阳并且太阳能板21与竖直方向夹角为α，用于保证太阳光线方向与太阳能板21垂
直，太阳光吸收最大化；所述追踪太阳方位角，定位模块11提供古树名木的位置数据，通过通讯模块12与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象显示为晴天，同步得到古树名木所在位置的太阳方位角β，控制模块14接受到来自通讯模块12的信号并控制第一电动伸缩杆24伸出，将太阳能板21暴露在古树名木外，并控制旋转电机232以正北方向为起点顺时针旋转β度，用于保证太阳能板21正对太阳，太阳光吸收最大化。
36.进一步的，所述供能装置2自清洁功能，定位模块11提供位置数据，通过通讯模块12与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示12小时降水量小于30毫米，或24小时降水量小于50毫米并且风速小于每小时41公里，即表现为大雨及以下和清风及以下时，控制模块14接受到来自通讯模块12的信号并控制第一电动伸缩杆24伸出，将太阳能板21暴露在古树名木外，并控制翻转电机221旋转10
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60度，使太阳能板21与水平方向的夹角为10
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60度，用于使雨水流经太阳能板21表面，冲刷太阳能板21表面以清洁太阳能板21表面灰尘等。
37.所述供能装置2保护功能包括：防风雨和防雷；所述防风雨，定位模块11提供位置数据，通过通讯模块12与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示12小时降水量为30毫米或以上，或24小时降水量为50毫米或以上并且风速达到每小时41公里以上，即表现为暴雨及以上和强风及以上时，控制模块14接受到信号并控制翻转电机221旋转90度，使翻转板222和太阳能板21保持竖直，后控制第一电动伸缩杆24回缩，将供能装置2主体隐藏在古树名木内，用于保护太阳能板21不被暴雨破坏；所述防雷，定位模块11提供位置数据，通过通讯模块12与互联网4上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，若气象数据显示降雨伴有雷击时，控制模块14接受到信号并控制翻转电机221旋转90度，使翻转板222和太阳能板21保持竖直，后控制第一电动伸缩杆24回缩，将供能装置2主体隐藏，并控制第二电动伸缩杆25伸出，将接闪器31暴露在古树名木外，吸引和直接接受雷击，并经过引下线32传至埋入地下的接地器33，保护古树名木、定位装置1和供能装置2不受雷击破坏。
38.本技术中，一种定位古树名木的自供能防护设备的工作原理为：定位模块提供位置数据，通过通讯模块与互联网上的气象数据接口提供的当地气象数据保持同步，接收古树名木所在位置实时的天气、降雨量、太阳高度角、太阳方位角等信息。根据获得的气象信息对场景作出判断：太阳能吸收场景，若气象数据显示为晴天，阳光良好，向控制模块传输信号，控制第一电动伸缩杆带动太阳能板从古树名木内伸出，暴露在阳光下吸收太阳能，并通过通讯模块接收到的古树名木所在位置的太阳高度角和太阳方位角，向控制模块传输信号，控制翻转电机带动太阳能板翻转使太阳能板与竖直方向夹角等于太阳高度角，并控制旋转电机带动太阳能板以正北方向为起点顺时针旋转一个太阳方位角，确保太阳能板始终正对太阳并且太阳光线方向与太阳能板垂直，太阳能吸收效率最高。
39.自动清洗场景，若气象数据表现为大雨及以下和清劲风及以下时，控制模块接受到来自通讯模块的信号并控制第一电动伸缩杆伸出，将太阳能板暴露在古树名木外，并控制翻转电机旋转，使太阳能板倾斜，用于使雨水流经太阳能板表面，冲刷太阳能板表面以清
洁太阳能板表面灰尘等。
40.防风雨场景，若气象数据表现为暴雨及以下和强风及以上时，控制模块接受到信号并控制翻转电机旋转90度，使翻转板和太阳能板保持竖直，后控制第一电动伸缩杆回缩，将供能装置主体隐藏在古树名木内，用于保护太阳能板不被暴雨破坏。
41.防雷击场景，若气象数据显示降雨伴有雷击时，控制模块接受到信号并控制翻转电机旋转度，使翻转板和太阳能板保持竖直，后控制第一电动伸缩杆回缩，将供能装置主体隐藏，并控制第二电动伸缩杆伸出，将接闪器暴露在古树名木外，吸引和直接接受雷击，并经过引下线传至埋入地下的接地器，保护古树名木、定位装置和供能装置不受雷击破坏。
42.防断电场景，若定位装置的外部电路被断开或破坏时，即定位装置仅由蓄电池供电，太阳能板不工作，控制模块接收到信号并控制通讯模块的位置信息发送频率为1次/30分钟，确保蓄电池能够使用更长时间，对古树名木的位置追踪能够持续更长时间，直到电路恢复。
43.以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限与此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。