一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法，属于森林资源测量设备技术领域。所述系统包括：胸径测量器，所述胸径测量器内设置有相互连接的齿条、齿条固定轴、毫米齿轮、厘米齿轮、厘米小齿轮、分米齿轮，所述测量系统还包括毫米RFID卡组、厘米RFID卡组、分米RFID卡组和转轴，所述毫米RFID卡组、厘米RFID卡组、分米RFID卡组分别与对应的转轴接触；本发明专利技术基于RFID技术，通过对样方内树木安装胸径测量系统，复查时可以批量读取树木的胸径数据，这种测量方法简单便捷、结果精准、效率高、省时省力，且本发明专利技术的测量装置简单、携带方便，可很好地替代现有的采用人工胸径尺、胸径测量环测量的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法
本专利技术涉及森林资源测量设备
，尤其涉及一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法。
技术介绍
森林调查是获取森林资源信息和进行林业各种分析决策的一项基础技术工作，而不同的调查方法获得的森林蓄积量有所差异，在野外森林调查中，往往需要建立样方并对样方内的所有树木进行跟踪测量，其中，树木胸径测量是一项重要内容，目前，野外测量中通用的方法是人工使用胸径尺进行测量或者安装胸径测量环并且在固定时间人工逐个读取，每五年复测一次，这种传统的方法对样地内所有树木进行测量，耗时耗力，而且准确性非常低；另外，每隔一段时间需要复测时，又需要人工重新开始测量，浪费人力、测量效率低。安装胸径测量环提高了准确性，但是效率的提高有限，仍然需要对每棵树逐个读数。RFID(无线射频识别)是一种通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触的技术，无线电的信号通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品，标签包含了电子存储的信息，数设定范围内都可以进行追踪和识别，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内，然后利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器，对物品进行追踪和识别。综上，现有的森林调查的树木胸径设备在野外调查中仍然存在效率低、准确性低、费时费力等诸多问题，因此，本专利技术提出了一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统，以期解决上述现有技术中树木胸径测量存在的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法。本专利技术基于RFID(无线射频识别)技术，通过对样方内树木安装胸径测量系统，复查时可以批量读取树木的胸径数据，这种测量方法简单便捷、结果精准、效率高、省时省力，且本专利技术的测量装置简单、携带方便，可很好地替代现有的采用人工胸径尺、胸径测量环测量的方法。本专利技术的第一目的是提供一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统。本专利技术的第二目的是提供一种基于RFID技术的树木胸径快速测量方法。本专利技术的第三目的是提供基于RFID技术的树木胸径快速测量系统及方法的应用。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统，包括：阅读器、胸径测量器，所述阅读器用于向胸径测量器发射信号以及接收来自胸径测量器的信号，并根据接收到的信号对树木胸径进行计算；所述胸径测量器的内部设置有：齿条、齿条固定轴，毫米齿轮、厘米齿轮、厘米小齿轮、分米齿轮、毫米RFID卡组、厘米RFID卡组、分米RFID卡组、毫米齿轮轴、厘米齿轮轴、分米齿轮轴。所述齿条的一端与齿条固定轴固定连接，齿条固定轴可以转动，齿条缠绕在齿条固定轴上，拉伸齿条的另一端可使齿条伸长。所述毫米齿轮安装于设置在齿条上部的毫米齿轮轴上，毫米齿轮能够绕毫米齿轮轴转动，且毫米齿轮与齿条啮合。所述齿条为柔性材料制成(如聚乙烯、聚丙烯等)的一侧设置有齿的长条形，且齿条与毫米齿轮配对使用，即齿条上分布的齿与毫米齿轮相啮合，从而将齿条的移动转变为毫米齿轮的转动。所述厘米齿轮安装于设置在毫米齿轮轴上部的厘米齿轮轴上，厘米齿轮能够绕厘米齿轮轴转动，且厘米齿轮与毫米齿轮啮合。所述厘米小齿轮的直径小于厘米齿轮，也安装在厘米齿轮轴上，且厘米小齿轮能够绕厘米齿轮轴转动。所述分米齿轮安装在分米齿轮轴上，分米齿轮能够绕分米齿轮轴转动，且分米齿轮与厘米小齿轮啮合。所述毫米齿轮、厘米齿轮的齿数满足毫米、厘米之间的倍数关系，从而使毫米齿轮、厘米齿轮的传动距离满足毫米、厘米之间的倍数关系，便于树木胸径的计算，即：毫米齿数是厘米齿轮齿数的十分之一，所述厘米小齿轮齿数是分米齿轮和厘米的齿数的十分之一，以保证厘米齿轮转动一圈时，分米齿轮的传动为周长的十分之一，这样设置是为了节约齿轮装配时占用的空间，因为如果不通过厘米小齿轮实现厘米齿轮与分米齿轮之间的传动，就需要将厘米齿轮和分米齿轮直接啮合，这会占用更大的空间，但这并不意味着将将厘米齿轮和分米齿轮直接啮合不可行，厘米小齿轮仅仅是一种更为优选的组合方案。所述胸径测量器的外部设置有齿条固定器，胸径测量器组装完成后，齿条绕树木胸径一周，将齿条的一端卡合到齿条固定器中，随着树木生长，齿条自动拉伸，带动毫米齿轮转动，进而带动厘米齿轮和厘米小齿轮同时、同轴转动，由厘米小齿轮再带动分米齿轮转动；齿条每伸长1mm，毫米齿轮转动周长的十分之一或转过十分之一的齿数。所述毫米RFID卡组设置在毫米齿轮一侧，所述厘米RFID卡组设置在厘米小齿轮一侧，所述分米RFID卡组设置在分米齿轮一侧。所述毫米RFID卡组、厘米RFID卡组、分米RFID卡组均由十张叠加在一起的RFID卡组成，依次从A0-A9连续编号，每一张RFID卡位于齿轮轴一端的端部均开设有10个宽度相同的栅格，依次从B0-B9连续编号，每一个和RFID卡编号相同的栅格中均设置有两个断开的箔片(即，A0号RFID卡的B0号栅格中设置有两个断开的箔片，A1号RFID卡的B1号栅格中设置有两个断开的箔片，A2号RFID卡的B2号栅格中设置有两个断开的箔片，依次类推)，且设置有箔片的栅格分别与对应RFID卡中的导线圈的两端连接，优选的，所述箔片由柔性的导电材料制成，如铝箔、铜箔等。采用导线圈连接而不是单根的导线连接的原因是：RFID卡在接收到阅读器发射的信号时，需要被激活后再将自己的编号信息反馈给阅读器，如果采用单根的导线连接，则无法将RFID卡激活。而要将每一张RFID卡位于齿轮轴一端的端部均开设10个栅格的原因是方便其他的导体条通过，因为本专利技术设置的10个RFID卡是叠加在一起的，如果仅仅在导体片对应的位置开设栅格，10个RFID卡叠加在一起形成RFID卡组后，仍然会将RFID卡组的端部封闭起来，当导体片随着齿轮轴转动到RFID卡组处时，导体片无法通过RFID卡组。所述毫米齿轮轴、厘米齿轮轴、分米齿轮轴上各设置一组导体片，分别与毫米RFID卡组、厘米RFID卡组、分米RFID卡组对应，每组导体片由10个导体片构成，依次从00-09编号，导体片沿齿轮轴的轴向呈螺旋状设置，10个导体片绕齿轮轴一周，恰好将各齿轮轴的周长均分为10等分。所述导体片编号00-09依次与栅格编号B0-B9对应，即，导体片随着齿轮轴的转动，依次通过RFID卡组中的栅格时，首先是00号导体片通过A0号RFID卡中的B0号栅格，然后是01号导体片通过A1号RFID卡中的B1号栅格，依次类推，最后是09号导体片通过A9号RFID卡中的B9号栅格，然后继续下一循环。优选的，所述导体片的宽度小于栅格的宽度，大于栅格中两个箔片之间的距离，以确保导体片和两个箔片形成良好的接触。优选的，所述相邻两个导体片之间的水平距离不小于相邻两个栅格之间的距离，以确保每一个导体片均能经过栅格顺利地通过RFID卡组。采用螺旋状绕齿轮轴一周设置导体片的原因是：每次都可以保证只有一个导体片和编号相同的RFID卡中的相应栅格中的箔片连接，并形成回路，而其他导体片与RFID卡处于断开的状态，以确保当此状态下RFID卡组接收到阅读本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统，其特征在于：所述测量系统包括：阅读器、胸径测量器，所述阅读器用于向胸径测量器发射信号以及接收来自胸径测量器的信号，所述胸径测量器内部设置有：齿条、齿条固定轴，毫米齿轮、毫米RFID卡组、毫米齿轮轴；所述齿条为柔性的一侧设置有齿的长条形，且齿条与毫米齿轮配对使用，所述齿条的一端与齿条固定轴固定，齿条缠绕在齿条固定轴上；所述毫米齿轮安装于设置在齿条上部的毫米齿轮轴上，毫米齿轮绕毫米齿轮轴转动，且毫米齿轮与齿条啮合；所述毫米RFID卡组设置在毫米齿轮一侧；所述毫米RFID卡组由连续编号的依次叠加的若干张RFID卡组成，每一张位于毫米齿轮轴一端的RFID卡的端部开均开设有宽度相同的、连续编号的栅格，所述栅格的数量和RFID卡的数量相同，且每一个和RFID卡编号相同的栅格中均设置有两个断开的箔片，且设置有箔片的栅格分别与对应RFID卡中的导线圈的两端连接；所述毫米齿轮轴上设置有一组与毫米RFID卡组对应的连续编号的导体片，所述导体片沿毫米齿轮轴的轴向呈螺旋状设置，导体片绕齿轮轴一周，恰好将毫米齿轮轴的周长等分为和导体片的数量相同，所述导体片的数量和RFID卡中栅格的数量相同，编号相同的导体片、栅格一一对应；所述导体片的宽度小于栅格的宽度，大于栅格中两个箔片之间的距离；所述相邻两个导体片之间的水平距离不小于相邻两个栅格之间的距离。...

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID技术的树木胸径快速测量系统，其特征在于：所述测量系统包括：阅读器、胸径测量器，所述阅读器用于向胸径测量器发射信号以及接收来自胸径测量器的信号，所述胸径测量器内部设置有：齿条、齿条固定轴，毫米齿轮、毫米RFID卡组、毫米齿轮轴；所述齿条为柔性的一侧设置有齿的长条形，且齿条与毫米齿轮配对使用，所述齿条的一端与齿条固定轴固定，齿条缠绕在齿条固定轴上；所述毫米齿轮安装于设置在齿条上部的毫米齿轮轴上，毫米齿轮绕毫米齿轮轴转动，且毫米齿轮与齿条啮合；所述毫米RFID卡组设置在毫米齿轮一侧；所述毫米RFID卡组由连续编号的依次叠加的若干张RFID卡组成，每一张位于毫米齿轮轴一端的RFID卡的端部开均开设有宽度相同的、连续编号的栅格，所述栅格的数量和RFID卡的数量相同，且每一个和RFID卡编号相同的栅格中均设置有两个断开的箔片，且设置有箔片的栅格分别与对应RFID卡中的导线圈的两端连接；所述毫米齿轮轴上设置有一组与毫米RFID卡组对应的连续编号的导体片，所述导体片沿毫米齿轮轴的轴向呈螺旋状设置，导体片绕齿轮轴一周，恰好将毫米齿轮轴的周长等分为和导体片的数量相同，所述导体片的数量和RFID卡中栅格的数量相同，编号相同的导体片、栅格一一对应；所述导体片的宽度小于栅格的宽度，大于栅格中两个箔片之间的距离；所述相邻两个导体片之间的水平距离不小于相邻两个栅格之间的距离。2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述测量系统还包括厘米齿轮、厘米RFID卡组、厘米齿轮轴；所述厘米齿轮安装于设置在毫米齿轮轴上部的厘米齿轮轴上，厘米齿轮能够绕厘米齿轮轴转动，且厘米齿轮与毫米齿轮啮合；所述厘米RFID卡组设置在厘米齿轮一侧；所述厘米RFID卡组结构和毫米RFID卡组结构相同，所述厘米RFID卡中的栅格与毫米RFID卡中的栅格的设置相同，所述厘米齿轮轴上导体片的设置与毫米齿轮轴上导体片的设置相同；毫米齿轮、厘米齿轮的齿数满足毫米、厘米之间的倍数关系。3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于：所述测量系统还包括厘米小齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟国，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61