一种树木径向生长自动观测仪的制作方法

1.本实用新型涉及树木监测技术领域，尤其是涉及一种树木径向生长自动观测仪。


背景技术：

2.在现有技术中，作为陆地生态系统的主体，树木生长数据的实时监测对我国林业生态发展和维护具有重要意义，其中，树木径向生长的形变测量是监测树木生长过程的一个重要指标。传统的测量树木装置大多采用人工测量和记录，并将测量结果记录到计算机中。这种调查方式相对落后，进行一次测量需要耗费大量人力，且工作效率不高，无法对树木进行实时监测，同时也可能会在测量过程中对树木造成损失。
3.申请号为：202010349501.6的中国发明专利公开了一种树木径向生长形变计量和实时监测装置及其工作方法，包括一端相互铰接的两弧形夹具，设置在两弧形夹具另一端的弹性扣合组件和实时监测装置；工作方法包括以下步骤：步骤一，将树木径向生长形变计量和实时监测装置固定于待测树木树高1.3米胸径处；步骤二，实时监测装置中心测量片沿径向拉伸，引起测量片表面的光纤光栅传感器的中心波长偏移；步骤三，光纤光栅传感器将步骤二中实时监测的数据发送给光纤光栅调节仪；步骤四，光纤光栅调节仪将连接的光纤光栅传感器采集到的形变数据传输到计算机中。然而该种树木径向生长形变计量和实时监测装置的结构较为复杂，其采用直接测量方式，使测量夹具与树木直接接触，会影响树木的自然生长，导致其测量结果并不贴合树木的生长规律，测量精度较低，其无法保证设备与树木紧密贴合的同时不影响树木的自然生长，实用性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种树木径向生长自动观测仪。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：
6.一种树木径向生长自动观测仪，包括钢索，所述钢索环绕设置在树木外侧，所述钢索包括贴合部以及预紧部，所述贴合部与树木贴合设置，所述预紧部远离树木设置，还包括用于为测量机构提供支撑的支撑机构、用于将测量机构固定在树木上的固定机构以及用于测量树木径向生长量的测量机构，支撑机构对应所述预紧部设置在树木一侧，固定机构设置在树木与支撑机构外侧，测量机构设置在支撑机构与所述预紧部之间。
7.支撑机构包括支撑支架以及支撑外壳，所述支撑支架设置在树木靠近所述预紧部的一侧且与树木贴合设置，所述支撑支架与树木贴合处对应树木设有开口，开口处的宽度大于所述支撑支架远离树木的一端的宽度，所述支撑外壳设置在所述支撑支架远离树木的一端且与所述支撑支架固定连接。
8.固定机构包括固定绑带，所述固定绑带有两条，两条所述固定绑带环绕设置在树木与支撑支架的外侧且与树木以及支撑支架贴合设置，两条所述固定绑带并列设置且分别位于支撑支架的上部与下部，所述固定绑带为带有弹性的松紧带。
9.测量机构包括位移传感器以及测量头，所述位移传感器设置在支撑外壳远离树木
的一端且与支撑外壳固定连接，所述位移传感器位于树木与所述预紧部之间，所述测量头设置在所述位移传感器远离树木的一端且与所述预紧部固定连接。
10.还包括弹簧复位器，所述弹簧复位器设置在所述位移传感器与所述测量头之间且其两端分别与所述位移传感器以及所述测量头固定连接，所述测量头通过所述弹簧复位器与所述位移传感器连接。
11.还包括防护块，所述防护块有若干个，若干个所述防护块对应所述贴合部呈弧形设置在所述贴合部与树木连接处且与树木贴合设置，所述贴合部贯穿若干个所述防护块且通过所述防护块与树木贴合，若干个所述防护块间隔设置。
12.还包括用于控制所述钢索松紧的紧线器，所述紧线器设置在所述钢索的预紧部且与所述钢索固定连接。
13.还包括节点采集器，所述节点采集器对应测量机构设置在树木一侧且与树木固定连接，所述节点采集器与位移传感器电性连接。
14.所述支撑支架为不锈钢支架。
15.所述支撑外壳为铝合金外壳。
16.本实用新型的有益效果是：
17.结构简单，采用间接测量方式，不会影响树木生长，测量精度高，保证测量结果贴合树木的生长规律，设有支撑机构与固定机构配合，可保证设备与树木之间的贴合程度以及连接稳定性，设有测量机构，可以在不影响树木自然生长的前提下对树木的径向生长进行精确测量，实用性强，另设有防护块，可以防止钢索与树木直接接触而影响树木的自然生长，并设有弹簧复位器，可以通过其对设备与树木施加一定的预紧力，从而保证设备与树木紧密贴合的同时不影响树木的自然生长，进而提升测量精度，设有节点采集器，可以保存采集数据并可进行实时数据传输，本实用新型抗干扰能力强、低功耗并且数据传输稳定。
附图说明
18.图1是本实用新型整体结构示意图；
19.图2是本实用新型俯视图；
20.图3是本实用新型电性连接图；
21.图4是本实用新型弧长与弦长位置示意图。
22.图中：1、钢索；2、贴合部；3、预紧部；4、支撑支架；5、支撑外壳；6、固定绑带；7、位移传感器；8、测量头；9、弹簧复位器；10、防护块；11、紧线器；12、节点采集器。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，
24.一种树木径向生长自动观测仪，包括钢索1，钢索1环绕设置在树木外侧，钢索1包括贴合部2以及预紧部3，贴合部2与树木贴合设置，预紧部3远离树木设置，还包括用于为测量机构提供支撑的支撑机构、用于将测量机构固定在树木上的固定机构以及用于测量树木径向生长量的测量机构，支撑机构对应预紧部3设置在树木一侧，固定机构设置在树木与支撑机构外侧，测量机构设置在支撑机构与预紧部3之间，本实用新型整体结构示意图如图1所示。
25.支撑机构包括支撑支架4以及支撑外壳5，支撑支架4设置在树木靠近预紧部3的一侧且与树木贴合设置，支撑支架4与树木贴合处对应树木设有开口，开口处的宽度大于支撑支架4远离树木的一端的宽度，支撑外壳5设置在支撑支架4远离树木的一端且与支撑支架4固定连接，支撑机构通过支撑支架4以及支撑外壳5配合，为测量机构提供安装支撑，其中，支撑支架4用于为支撑外壳5提供安装支撑并与树木贴合，支撑外壳5用于为测量机构提供安装支撑，支撑支架4的开口用于提升支撑支架4与树木弧形处的贴合程度，并保证支撑机构与树木连接处的稳定性。
26.固定机构包括固定绑带6，固定绑带6有两条，两条固定绑带6环绕设置在树木与支撑支架4的外侧且与树木以及支撑支架4贴合设置，两条固定绑带6并列设置且分别位于支撑支架4的上部与下部，固定绑带6为带有弹性的松紧带，固定机构通过固定绑带6将支撑机构固定在树木上，其中，固定绑带6用于将支撑支架4固定在树木上，并且两条固定绑带6可以保证支撑机构的稳定性，带有弹性的固定绑带6在对支撑支架4进行固定的过程中不会影响树木的自然生长，本实用新型俯视图如图2所示。
27.测量机构包括位移传感器7以及测量头8，位移传感器7设置在支撑外壳5远离树木的一端且与支撑外壳5固定连接，位移传感器7位于树木与预紧部3之间，测量头8设置在位移传感器7远离树木的一端且与预紧部3固定连接，测量机构通过位移传感器7以及测量头8配合，对树木的径向生长量进行测量，其中，位移传感器7用于检测树木的径向生长量，测量头8用于将位移传感器7与预紧部3连接，保证位移传感器7的测量精度，位移传感器7为高精度位移传感器7。
28.还包括弹簧复位器9，弹簧复位器9设置在位移传感器7与测量头8之间且其两端分别与位移传感器7以及测量头8固定连接，测量头8通过弹簧复位器9与位移传感器7连接，其中，弹簧复位器9用于连接位移传感器7与测量头8并对树木径向施加一定的预紧力。
29.还包括防护块10，防护块10有若干个，若干个防护块10对应贴合部2呈弧形设置在贴合部2与树木连接处且与树木贴合设置，贴合部2贯穿若干个防护块10且通过防护块10与树木贴合，若干个防护块10间隔设置，其中，防护块10用于避免钢索1与树木直接接触，保证树木自然生长。
30.还包括用于控制钢索1松紧的紧线器11，紧线器11设置在钢索1的预紧部3且与钢索1固定连接，其中，紧线器11用于根据实际使用需求控制钢索1的松紧。
31.还包括节点采集器12，节点采集器12对应测量机构设置在树木一侧且与树木固定连接，节点采集器12与位移传感器7电性连接，其中，节点采集器12用于保存采集数据并可进行实时数据传输，本实用新型电性连接图如图3所示。
32.其中，钢索1为不锈钢丝绳。
33.其中，支撑支架4为不锈钢支架，在测量过程中形变量小。
34.其中，支撑外壳5为铝合金外壳。
35.其中，节点采集器12为lora节点采集器12，其由电源管理模块、数模转换模块、lora通讯模块组成。
36.其中，每个节点采集器12最大可采集4路数据，通过有线连接，并通过lora组网模块与终端采集器传输数据。
37.其中，支撑支架4与树木贴合处采用圆角锯齿形设计，在增加固定稳定性能的同时
不伤树干。
38.工作原理：
39.通过钢索1将设备与树木固定，通过间接测量方法，并利用弹簧复位器9对树木施加一定的预紧力，当树木径向生长，其胸径变化时通过钢索1上的预紧部3带动位移传感器7装置运动，位移传感器7测量移动距离，并通过计算将其转化为周长的变化量。
40.一种树木径向生产自动观测仪的测量方法，包括如下过程：
41.a、记录固定高度的初始周长c0、安装后记录的第一个数据v0以及动态测量数据vi；
42.b、记录传感器顶端到树干圆心的距离di以及传感器顶端到树干圆心的初始距离d0；
43.c、树干周长的计算原理为：树干周长ci＝钢丝长度c
wire-弦长 弧长；
44.c
wire
＝初始周长c
0-初始弧长 初始弦长；
45.初始弧长＝2
×
r0×
arccos(r0/d0)；
46.弧长＝r
i-1
×
arccos(r
i-1/di)；
47.初始弦长＝(d
02-r
02
)^0.5；
48.弦长＝(d
i2-r
i-12
)^0.5。
49.其中，树干周长的计算公式为：
[0050][0051]
其中，弦长为钢索1与树木贴合处到测量头8处的长度，弧长为钢索1与树木的两个贴合处之间的弧长，本实用新型弧长与弦长位置示意图如图4所示。
[0052]
本实用新型的有益效果是结构简单，采用间接测量方式，不会影响树木生长，测量精度高，保证测量结果贴合树木的生长规律，设有支撑机构与固定机构配合，可保证设备与树木之间的贴合程度以及连接稳定性，设有测量机构，可以在不影响树木自然生长的前提下对树木的径向生长进行精确测量，实用性强，另设有防护块，可以防止钢索与树木直接接触而影响树木的自然生长，并设有弹簧复位器，可以通过其对设备与树木施加一定的预紧力，从而保证设备与树木紧密贴合的同时不影响树木的自然生长，进而提升测量精度，设有节点采集器，可以保存采集数据并可进行实时数据传输，本实用新型抗干扰能力强、低功耗并且数据传输稳定。
[0053]
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。