本发明专利技术公开了一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置与方法，监测外壳上分别设置有加速度计、数据采集器、激光测距仪和数据传输模组，两侧安装架上分别设置有风速计和太阳能板组，监测外壳两侧壁上均对称设置有主挂圈，两侧主挂圈之间依次套设有主弹性拉绳和副弹性拉绳，监测外壳两端设置有升降拉紧块，监测外壳与升降拉紧块之间设置有升降组件。通过利用加速度计、风速计和数据采集器，监测树干摆动加速度，形成高频、连续的时间序列数据，可以监测活立木的返青、凋落等物候事件，使用成本较低、并且将监测装置直接设置在树干上，改变单株活立木物候的监测方式，无需对监测外壳上的监测元件进行挪动，便于统一调节、操作。操作。操作。
【技术实现步骤摘要】
一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置与方法
[0001]本专利技术属于植物物候观测
，具体涉及一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置与方法。
技术介绍
[0002]物候是指植物周期性的生长事件，已经成为陆地气候变化研究中的重要指标，如何自动化、智能化、长期性的客观记录单株活立木的详细物候变化过程有待深入研究。活立木地面生物量随时间周期性变化，不同生物量的活立木受风吹扰动的加速度和幅度不同，可以作为分析活立木物候节律的重要指示信息。
[0003]如申请号为CN202021657201.6的中国专利，其公开了一种植物物候监测设备，包括支撑柱，所述支撑柱的顶部固定连接有承接板，所述支撑柱外侧的底部铰接有环形分布的安装组件，所述承接板的右侧固定安装有存储控制器，所述承接板内部的左右两侧均开设有凹槽，两个所述凹槽之间插接与透明板，所述承接板内侧的背面固定连接有连接杆，所述连接杆正面的一端铰接有连接板，所述连接板的背面开设有滑槽，所述承接板内侧的背面固定安装有电动推杆，所述存储控制器的输出端于电动推杆的输入端电性连接，所述电动推杆正面的一端铰接有滑块，所述滑块延伸至滑槽的内部并与其滑动连接，所述连接板正面的底部固定连接有拆装组件，所述拆装组件的内侧卡接有监测相机，所述监测相机的输出端于存储控制器的输入端电性连接。
[0004]但是上述方案存在以下不足：
[0005]1、上述申请专利通过监测相机对植物生长状况的连续观测，并将监测信息传递至存储控制器储存，监测相机根据监测植物广谱特征的变化，从而到达对植物物候监测的效果，但是监测相机采用的为高分辨数字相机，使用成本较高；物候相机是根据植被光谱成像的方式分析物候，近地面环境中光谱受外界环境影响较大，且缺少光谱定标，导致结果不确定性大；物候相机视场较大，适用于景观尺度上的综合性植物物候分析，不便于在单株活立木上使用；
[0006]2、活立木的树干长度和宽度是一直在生长的，不同种类的活立木其生长速度不同，导致监测相机的自动翻转装置不便进行统一调节，操作较为繁琐。
[0007]为此，我们提出一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置与方法，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置与方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，包括监测外壳，所述监测外壳上分别设置有加速度计、数据采集器、激光测距仪和数据传输模组，且监测外壳两侧壁上均设置有安装架，两侧所述安装架上分别设置
有风速计和太阳能板组，所述监测外壳两侧壁上均对称设置有主挂圈，两侧相对所述主挂圈之间依次套设有主弹性拉绳和副弹性拉绳，所述监测外壳两端设置有升降拉紧块，监测外壳与升降拉紧块之间设置有升降组件，且两侧所述副弹性拉绳自由端分别设置在所述升降拉紧块两侧。
[0010]优选的，所述加速度计能够测量水平加速度，所述加速度计、风速计和激光测距仪输出端与所述数据采集器电性连接，激光测距仪设置在所述监测外壳底部，且数据传输模组可以为有线、蓝牙、WIFI、4/5G中的任意一种，所述太阳能板组由太阳能板、蓄电池、太阳能控制器和逆变器构成。
[0011]通过上述设置便于通过加速度计、风速计和激光测距仪对待监测树木进行摆动数据监测，并通过数据传输模组进行远程传输。
[0012]优选的，所述数据传输模组输入输出端与所述数据采集器连接，且太阳能板组提供电源保障。
[0013]通过太阳能板提供电源保障。
[0014]优选的，所述主弹性拉绳套设在树干上，且主弹性拉绳内表面布设有阻尼板块，阻尼板块内表面为牙口型结构并与树干外表面接触连接。
[0015]通过阻尼板块和主弹性拉绳的配合设置，提高了对树干的固定效果，防止监测外壳使用过程中发生滑落。
[0016]优选的，所述升降组件包括设置在所述升降拉紧块两侧的副挂圈，所述副弹性拉绳自由端固定套设在所述副挂圈上，所述监测外壳后面两端均设置有轴承孔板，所述升降拉紧块上分别设有内螺孔和限位孔，且两端所述升降拉紧块上内螺孔螺纹方向相反设置，两端所述升降拉紧块上内螺孔贯穿有双向外螺杆，双向外螺杆过盈贯穿于轴承孔板内圈，且监测外壳两端均设置有限位杆，限位杆贯穿于对应的所述限位孔，限位孔与双向外螺杆为平行设置。
[0017]通过升降拉紧块、内螺纹孔、双向外螺杆和限位杆的配合设置，当双向外螺杆转动时，能够使两端的升降拉紧块进行向向或者背向运动。
[0018]优选的，所述监测外壳后面设置有电机，电机输出轴端套设有主锥形齿轮，所述双向外螺杆中部位置套设有副锥形齿轮并与所述主锥形齿轮啮合连接，一端所述轴承孔板外端设置有挤压力传感器，挤压力传感器输出、电源端分别与所述数据采集器和太阳能板组连接。
[0019]通过主锥形齿轮、副锥形齿轮、电机和挤压力传感器的配合设置，便于对双向外螺杆进行转动，以及对主弹性拉绳的松紧操作。
[0020]本专利技术还提供了一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测的使用方法，具体包括以下步骤：
[0021]S1、监测装置安装：将主弹性拉绳一端套入在监测外壳一侧主挂圈上，并通过主弹性拉绳将待监测树干套住，使主弹性拉绳自由端套入在监测外壳另一端主挂圈上，同时将副弹性拉绳连接在主弹性拉绳套入端上，之后通过主锥形齿轮和副锥形齿轮的啮合转动，使双向外螺杆在升降拉紧块上内螺孔进行转动，升降拉紧块进行升降运动，使主弹性拉绳在阻尼板块的作用下夹持固定在待检测树干上；
[0022]S2、监测装置调试：将加速度计、风速计、激光测距仪输出端和挤压力传感器与所
述数据采集器电性连接，并将电机控制端与数据采集器的外置控制器连接，通过数据传输模组链接外置数据传输通道，使上述电气设备电源端与太阳能板组连接，通过数据采集器对上述监测元件获得的数据进行备份、记录和上传，设为初始值；
[0023]S3、监测装置使用：加速度计和风速计将监测树干受到外界风力时产生的水平摆动加速度和风速数据传输给数据采集器，同时激光测距仪将监测外壳的所在高度传输给数据采集器，并通过太阳能板组提供电源保障，而数据传输模组将监测数据远程传输给总控室内，随着被监测树木的生长，树木树干截面直径变宽时，挤压力传感器会将监测数据传输给数据传输模组，之后外置控制器会驱动电机运转，通过主锥形齿轮、副锥形齿轮、双向外螺杆、限位杆和升降拉紧块的配合设置，对树干外围的主弹性拉绳松紧度进行调节，建立基于加速度的活立木摆动指数，用这种指数模拟活立木生长轨迹，并提取活立木关键物候期，生长曲线拟合公式为：
[0024]其中D(t)代表生长周期内活立木生长轨迹，t为加速度观测时间戳，a1是冬季的主导时期，a2是夏季和冬季占主导时期的差异，a3和a4控制春季生长曲线的形状，a5和a6控制秋季生长曲线的形状，a7是控制夏季生长曲线的斜率。
[0025]与现有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，包括监测外壳(1)，其特征在于：所述监测外壳(1)上分别设置有加速度计(2)、数据采集器(3)、激光测距仪(101)和数据传输模组(4)，且监测外壳(1)两侧壁上均设置有安装架(5)，两侧所述安装架(5)上分别设置有风速计(6)和太阳能板组(7)，所述监测外壳(1)两侧壁上均对称设置有主挂圈(8)，两侧相对所述主挂圈(8)之间依次套设有主弹性拉绳(9)和副弹性拉绳(10)，所述监测外壳(1)两端设置有升降拉紧块(11)，监测外壳(1)与升降拉紧块(11)之间设置有升降组件，且两侧所述副弹性拉绳(10)自由端分别设置在所述升降拉紧块(11)两侧。2.根据权利要求1所述的一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，其特征在于：所述加速度计(2)能够测量水平加速度，所述加速度计(2)、风速计(6)和激光测距仪(101)输出端与所述数据采集器(3)电性连接，激光测距仪(101)设置在所述监测外壳(1)底部，且数据传输模组(4)可以为蓝牙、WIFI、4/5G中的任意一种，所述太阳能板组(7)由太阳能板、蓄电池、太阳能控制器和逆变器构成。3.根据权利要求1所述的一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，其特征在于：所述数据传输模组(4)输入输出端与所述数据采集器(3)连接，且太阳能板组(7)提供电源保障。4.根据权利要求1所述的一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，其特征在于：所述主弹性拉绳(9)套设在树干上，且主弹性拉绳(9)内表面布设有阻尼板块(12)，阻尼板块(12)内表面为牙口型结构并与树干外表面接触连接。5.根据权利要求1所述的一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，其特征在于：所述升降组件包括设置在所述升降拉紧块(11)两侧的副挂圈(13)，所述副弹性拉绳(10)自由端固定套设在所述副挂圈(13)上，所述监测外壳(1)后面两端均设置有轴承孔板(14)，所述升降拉紧块(11)上分别设有内螺孔(15)和限位孔(16)，且两端所述升降拉紧块(11)上内螺孔(15)螺纹方向相反设置，两端所述升降拉紧块(11)上内螺孔(15)贯穿有双向外螺杆(17)，双向外螺杆(17)过盈贯穿于轴承孔板(14)内圈，且监测外壳(1)两端均设置有限位杆(18)，限位杆(18)贯穿于对应的所述限位孔(16)，限位孔(16)与双向外螺杆(17)为平行设置。6.根据权利要求5所述的一种基于树干摆动加速度的活立木物候监测装置，其特征在于：所述监测外壳(1)后面设置有电机(19)，电机(19)输...
【专利技术属性】
技术研发人员：周玉科，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：
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