一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法，包括以下步骤：步骤1：将抱箍箍在被测立木上；步骤2：将剪叉式量角装置的2个量臂的张开端与抱箍的两端相连；步骤3：由剪叉式量角装置中的角度传感器检测两条量臂张开的角度；步骤4：计算出被测立木的周长或直径；步骤5：显示周长或直径的值，或者将周长或直径的值发送到数据接收端。该基于角度传感器的立木尺寸检测方法能实现远程检测，易于实施。

A method for measuring standing wood size based on angle sensor

The invention discloses a method for measuring the size of a standing tree based on an angle sensor, including steps 1: the hoop hoop on the measured stand; step 2: the Zhang Kaiduan of the 2 arm of the fork type device is connected to the two ends of the hoop; step 3: two arms are detected by the angle sensor in the fork type angle measuring device. Open angle; step 4: calculate the circumference or diameter of the measured tree; step 5: display the values of the circumference or diameter, or send the values of the circumference or diameter to the data receiver. The detection method based on angle sensor can realize remote detection and is easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法
本专利技术涉及一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法。
技术介绍
现有的森林生长监控依赖人工进行立木尺寸检测，其测量效率低，耗时长，且人工不同的测量员进行量测时，其一致性差，人为误差较大。因此，需要提供一种新型的监测方式。另外，针对森林的监测，还需要进一步监测森林现场的环境数据，如光照，温湿度等，有利于获取大数据以对树木的生长进程做深入的分析研究。因此，有必要设计一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法，该基于角度传感器的立木尺寸检测方法检测方便，易于实施。专利技术的技术解决方案如下：一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法，包括以下步骤：步骤1：将抱箍箍在被测立木上；步骤2：将剪叉式量角装置的2个量臂的张开端与抱箍的两端相连；步骤3：由剪叉式量角装置中的角度传感器检测两条量臂张开的角度；步骤4：计算出被测立木的周长或直径；步骤5：显示周长或直径的值，或者将周长或直径的值发送到数据接收端。步骤1中，将抱箍箍在被测立木上后，还用锁紧带锁紧抱箍的两端，防止抱箍从被测的立木上脱落。采用立木尺寸检测装置实施测量；所述的立木尺寸检测装置包括抱箍(1)和剪叉式量角装置；抱箍用于箍抱住被测的立木；剪叉式量角装置包括2根铰接的量臂(3)；2个量臂的长度相同；量臂的2个张开的端部分别与抱箍的两端铰接；剪叉式量角装置上设有角度传感器；立木尺寸检测装置上设有电源以及用于计算立木直径或周长的数据处理模块，电源为数据处理模块供电；角度传感器的数据输出端与数据处理模块相连。量臂与抱箍铰接的铰接部件(2)为转轴；剪叉式量角装置上设有与数据处理模块相连的显示屏。剪叉式量角装置上设有与数据处理模块相连的通讯模块。通讯模块为近场通信模块或远程通信模块。所述的通讯模块为GPRS、3G、4G或5G通信模块，通信模块用于将检测到的数据传输到远程监测平台。剪叉式量角装置上设有与数据处理模块相连的定位模块。定位模块为GPS模块或北斗模块，北斗模块还具有位置通信功能。如发送短报文。电池为纽扣电池或锂电池；电池连接有太阳能充电模块。周长的计算公式为：周长c＝L0+π*arccos[(2*R0^2-(2*L*sin(a/2))^2)/(2*R0^2)]；直径的计算公式为：直径D＝L0+π*arccos[(2*R0^2-(2*L*sin(a/2))^2)/(2*R0^2)]/π；其中，L0表示抱箍的长度，R0为最近一次检测的半径；a为2个量臂的夹角；L为量臂的有效长度，即量臂与抱箍的连接点到2个量臂的铰接点之间的距离；π为圆周率，arccos(.)为反余弦函数。剪叉式量角装置设有与现场的数据汇聚终端通信的现场通信模块；所述现场通信模块为WiFi模块或蓝牙模块；数据汇聚终端用于收集立木尺寸检测装置采集的数据并打包传输到远程监测平台，数据汇聚终端还用于接收远程监测平台发出的指令；数据汇聚终端为移动式车载数据采集终端或飞行器。立木尺寸检测装置还通过通信模块接收数据汇聚终端或远程监测平台发出控制指令，在控制指令的要求下启动检测。电池为蓄电池或锂电池。车载平台上设有用于为电池充电的恒流充电电路。移动检测终端上还设有喷液机构，如喷水，或喷废料，或喷农药等。数据监控平台和多个移动检测终端能形成一个检测系统(即监控系统)；移动检测终端与数据监控平台无线通信连接；移动检测终端能与在土壤中设置的多个固定式检测终端进行通信，移动检测终端能作为移动数据汇聚节点。固定式检测终端上设有温湿度传感器；固定式检测终端与数据监控平台有线或无线通信连接；移动检测终端具有电动行走机构和锂电池；锂电池用于驱动电动行走机构，还用于为移动检测终端上设置的检测设备供电；在监控区域中或监控区域外至少设有一个无线充电平台；无线充电平台中设有无线充电机构能为移动检测终端充电。农业监控系统还包括具有相机的飞行器；飞行器降落在无线充电平台上时，无线充电平台能为飞行器无线充电，飞行器上还设有储液箱以及喷洒机构，飞行器用于喷洒农药以及获取大场景的监控图像或视频。移动检测终端也设有喷淋装置，用于喷洒特殊液体，如液态肥料等。移动检测终端可以在地面上行走，必要时，移动检测终端也可以通过通道卡到移动检测终端上。车载平台(移动检测终端)上设有相机支撑杆，相机支撑杆的顶端设有相机；相机的控制端与MCU相连，相机采集的图像数据传输到与MCU相连的存储器上，图像数据还在于MCU相连的显示屏上显示。MCU还连接有无线通信模块和定位模块。定位模块为北斗和GPS模块，无线通信模块为GPRS、3G、4G或5G模块或WiFi模块。喷枪的前端为喷嘴，喷枪上设有调节水流大小的调节器；喷枪的支撑座设置在水平旋转平台上，支撑座上设有支撑柱，喷枪设置通过水平的转轴机构设置在支撑柱上(水平的转轴机构的轴线水平，喷枪能绕转轴机构在竖直平面内旋转，从而抬高或下降喷嘴的角度，支撑座能相对于车载平台360°水平旋转)。水平旋转平台和转轴机构均由电机驱动，电机和调节器均受控于MCU。即MCU能通过电机控制喷枪在水平面和竖直平面内旋转，还能通过调节器控制水流大小，从而控制其射出的水的远近。车载平台上设有相机支撑杆，相机支撑杆的顶端设有相机；相机的控制端与MCU相连，相机采集的图像数据传输到与MCU相连的存储器上，图像数据还在于MCU相连的显示屏上显示。车载平台上设有带摄像头的无人机，无人机升空后，获取的图像信息返回到远程监控中心，远程监控中心控制或调度车载平台实现远程辅助喷洒，辅助包括为车载平台规划路线等。锁紧带用于防止抱箍脱落，增加抱箍安装的稳定性。有益效果：本专利技术的基于角度传感器的立木尺寸检测方法，能自动检测出立木的直径和周长，测量方法，易于实施。另外，基于这种立木尺寸检测装置林地监测系统，还具有以下功能：(1)温度、湿度、光照参数的采集和控制；固定式检测终端采集温度、湿度和光照参数返回到数据监控平台；数据监控平台实现温度、湿度和光照检测；(2)基于飞行器的监控图像采集；飞行器按预定飞行路线飞行，或由后台的操作员控制其飞行，从而采集图像或视频。另外，还包括：(3)基于飞行器的病虫害防治控制；通过固定式检测终端处设置的害虫检测装置获取病虫害数据，若该数据超过预设的阈值，则起动飞行器在发生病虫害的某一区域(或包括相邻区域)喷洒农药(优选有机农药)。具体飞行路径进行自动规划或由后台操作员控制。另外，还包括：(4)充电控制。飞行器以及移动检测终端在充电平台上时，启动无线充电装置对飞行器及移动检测终端实现无线充电。综上所述，林地监测系统功能丰富，易于实施，能执行数据检测及喷洒任务，灵活性好。附图说明图1为林区监控系统总体架构图；图2为立木尺寸检测装置结构示意图；图3为立木尺寸计算原理示意图；图4为移动检测车(移动式车载数据采集终端)的结构示意图；图5为害虫检测装置示意图；图6为过流保护电路原理框图；图7为放大倍数可调放大器原理图；图8为六角星形支架及旋翼的结构示意图；图9为履带式喷水车的结构示意图；图10为车载喷洒装置的结构示意图；图11为移动检测终端无线充电系统的总体结构示意图(侧视图)；图12为移动检测终端无线充电系统的总体结构示意图(俯视图)；图13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将抱箍箍在被测立木上；步骤2：将剪叉式量角装置的2个量臂的张开端与抱箍的两端相连；步骤3：由剪叉式量角装置中的角度传感器检测两条量臂张开的角度；步骤4：计算出被测立木的周长或直径；步骤5：显示周长或直径的值，或者将周长或直径的值发送到数据接收端。

【技术特征摘要】
1.一种基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将抱箍箍在被测立木上；步骤2：将剪叉式量角装置的2个量臂的张开端与抱箍的两端相连；步骤3：由剪叉式量角装置中的角度传感器检测两条量臂张开的角度；步骤4：计算出被测立木的周长或直径；步骤5：显示周长或直径的值，或者将周长或直径的值发送到数据接收端。2.根据权利要求1所述的基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，步骤1中，将抱箍箍在被测立木上后，还用锁紧带锁紧抱箍的两端，防止抱箍从被测的立木上脱落。3.根据权利要求1所述的基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，采用立木尺寸检测装置实施测量；所述的立木尺寸检测装置包括抱箍(1)和剪叉式量角装置；抱箍用于箍抱住被测的立木；剪叉式量角装置包括2根铰接的量臂(3)；2个量臂的长度相同；量臂的2个张开的端部分别与抱箍的两端铰接；剪叉式量角装置上设有角度传感器；立木尺寸检测装置上设有电源以及用于计算立木直径或周长的数据处理模块，电源为数据处理模块供电；角度传感器的数据输出端与数据处理模块相连。4.根据权利要求1所述的基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，量臂与抱箍铰接的铰接部件(2)为转轴；剪叉式量角装置上设有与数据处理模块相连的显示屏。5.根据权利要求1所述的基于角度传感器的立木尺寸检测方法，其特征在于，剪叉式量角装置上设有与数据处理模块相连的通讯模块。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺超英，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43