CN116817803B - 一种用于杨树生长规律监测的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于杨树生长规律监测的测量装置，属于杨树测量领域。一种用于杨树生长规律监测的测量装置，包括：做圆周运动的支架；设置在所述支架上的支撑架；对称设置在所述支撑架上的连杆；套筒，固定在所述连杆上；滑杆，密封滑动在所述套筒内；贴合部，固定在所述滑杆远离套筒的一端；弹簧，固定在所述套筒与滑杆之间；用于实时监测所述滑杆到套筒底部距离的检测组件；控制盒，固定在所述支架上；本发明有效地提高了对杨树胸径以及胸径处的周长测量的准确度，进而有效地对杨树生长进行监测，并且有效地解决了测量点变化而影响检测结果的问题。

Description

一种用于杨树生长规律监测的测量装置

技术领域

本发明涉及杨树测量技术领域，尤其涉及一种用于杨树生长规律监测的测量装置。

背景技术

杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种，杨树树形高大，树高高达30米，根系广度达6米，生长迅速，抗旱抗风，对土壤要求不高，故杨树被广泛种植，在林业生态维护和杨树生长规律研究中，杨树树木的径向生长速度是需要监测的一个重要指标，其中测量最多的则是胸径，胸径是森林计测工作中的重要基本测树因子，直接关系到森林生长量、森林蓄积量、森林生产力、森林质量的估测，因此需要用到杨树生长规律检测的测量装置对杨树的胸径进行测量。

目前的测量装置多采用柔性尺测量距离地面一米三处的周长，最后算出其直径，此种测量方法误差较大，并且在测量一米三位置时，是通过地面向上一米三处，但是，杨树生长一定年数后，树靠近根部的一端较为发达，有可能导致与杨树贴合的地面高度不一，无法判断出一米三的距离，另外，杨树生长基本是下粗上细，因此一旦测量的高度出现误差过大，则有可能影响其测量结果的准确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于杨树生长规律监测的测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于杨树生长规律监测的测量装置，包括：做圆周运动的支架；设置在所述支架上的支撑架；对称设置在所述支撑架上的连杆；套筒，固定在所述连杆上；滑杆，密封滑动在所述套筒内；贴合部，固定在所述滑杆远离套筒的一端；弹簧，固定在所述套筒与滑杆之间；用于实时监测所述滑杆到套筒底部距离的检测组件；控制盒，固定在所述支架上。

为了便于支架转动，优选地，还包括两个支撑环，且两个所述支撑环装配呈环形，所述支撑环上开设有行走槽，所述行走槽内设置有环形齿槽，所述支架上固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端固定连接有齿轮，且所述齿轮与环形齿槽相啮合。

为了便于对支架固定，优选地，所述支撑环上开设有环形槽，所述支架上设置有与环形槽匹配的卡接块，两个所述支撑环上均固定连接有卡接环，且两个所述卡接环相匹配，所述卡接环上对称开设有螺孔，两个所述卡接环通过锁紧螺栓固定连接。

为了便于调整支撑环的水平度，优选地，所述卡接块上固定连接有电子水平仪，所述支撑环底部固定连接有多个电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离支撑环的一端固定连接有底座。

为了便于调整支撑架的角度，优选地，所述支架上转动设置有连接轴，所述连接轴的一端与支撑架固定连接，所述支架上固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端与连接轴固定连接。

为了便于对套筒调节，优选地，所述支架上固定连接有齿环，所述支撑架内对称转动有两组第一齿杆，所述第一齿杆上固定连接有链轮，两个相邻的所述链轮之间设置有链条，所述支撑架内对称转动有转轴，所述转轴上固定连接有与第一齿杆啮合的第二齿杆，所述转轴与连杆固定连接。

为了便于测量滑杆滑动的距离，优选地，所述检测组件包括第一抽液管、第二抽液管、第一排液管和第二排液管，其中，所述第一抽液管和第一排液管与其中一个套筒固定连接，所述第二抽液管和第二排液管与另一个套筒固定连接。

为了便于滑杆的顶端与杨树的表面贴合，优选地，所述贴合部包括固定在滑杆上的贴合杆。

为了防止滑杆过度挤压杨树，优选地，所述弹簧设置为锥形。

为了便于滑杆复位，优选地，所述支架上固定连接有第一储水桶和第二储水桶，所述第一抽液管和第二排液管设置在第一储水桶内，所述第一排液管和第二抽液管设置在第二储水桶内。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于杨树生长规律监测的测量装置，具备以下有益效果：

1、该用于杨树生长规律监测的测量装置，通过微电脑实时接收M与L₁、L₂的数值，并绘制两个折线图，当接收到的M数值达到三百六十度后，分别将开始测量时的L₁、L₂与M为一百八十度时的L₁、L₂求和获取一次直径，其上测量点测出的直径为D₁，下测量点测出的直径为D₂，以此类推的方式，通过微电脑自动计算获取多组直径D₁和D₂，并分别求D₁和D₂平均值获取杨树上端的平均直径D₃以及杨树下端的平均直径D₄ ，然后通过求D₃与D₄的平均值获取胸径测量点的直径，然后求出其周长，从而有效地提高了对杨树胸径以及胸径处的周长测量的准确度，进而有效地对杨树生长进行监测，并且有效地解决了测量点变化而影响检测结果的问题。

2、该用于杨树生长规律监测的测量装置，通过微电脑储存支架每个旋转角度M时计算出的D₁和D₂，分别对多组D₁和D₂做数据分析，选出最小的D₁和D₂，结合相对应M并通过平分法获取D₁的中点以及D₂的中点坐标，然后结合两点坐标以及三角函数可以测出两个中点的相对倾斜角度以及倾斜方向，从而判断出杨树的倾斜方向，进而有效地监测杨树的生长情况。

3、该用于杨树生长规律监测的测量装置，通过杨树的倾斜角度计算出实际测量杨树的高度与应测量高度的误差，然后微电脑将倾斜数据传输到控制器内，并通过控制器控制多组电动伸缩杆，先控制倾斜的一端下降指定误差距离，经过上述方式测量一组数据，然后将多组电动伸缩杆复位后，使远离倾斜的一端上升指定误差高度，再通过上述方式测量一组数值，并求其平均值，从而有效地提高对杨树胸径测量的准确度，防止杨树倾斜而影响其测量的准确度。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明有效地提高了对杨树胸径以及胸径处的周长测量的准确度，进而有效地对杨树生长进行监测，并且有效地解决了测量点变化而影响检测结果的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的结构示意图一；

图2为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的结构示意图二；

图3为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的爆炸结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的图3中A处的放大示意图；

图5为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的图3中B处的放大示意图；

图6为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的剖面示意图；

图7为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的第一储水桶的剖面示意图；

图8为本发明提出的一种用于杨树生长规律监测的测量装置的支撑环的结构示意图。

图中：1、支撑环；101、卡接环；102、螺孔；103、锁紧螺栓；104、电动伸缩杆；105、底座；106、行走槽；107、环形齿槽；108、环形槽；2、支架；201、卡接块；202、电子水平仪；203、第一电机；204、齿轮；205、控制盒；3、第二电机；301、连接轴；302、齿环；303、支撑架；304、第一齿杆；305、链轮；306、链条；307、转轴；308、第二齿杆；4、连杆；401、套筒；402、滑杆；403、弹簧；404、贴合杆；405、第一抽液管；406、第一排液管；407、排气管；408、进气口；409、第二抽液管；410、第二排液管；5、第一储水桶；501、第二储水桶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：参照图1-图8，一种用于杨树生长规律监测的测量装置，包括：做圆周运动的支架2；设置在支架2上的支撑架303；对称设置在支撑架303上的连杆4；套筒401，固定在连杆4上；滑杆402，密封滑动在套筒401内；贴合部，固定在滑杆402远离套筒401的一端；弹簧403，固定在套筒401与滑杆402之间；用于实时监测滑杆402到套筒401底部距离的检测组件；控制盒205，固定在支架2上。

还包括两个支撑环1，且两个支撑环1装配呈环形，支撑环1上开设有行走槽106，行走槽106内设置有环形齿槽107，支架2上固定连接有第一电机203，第一电机203的输出端固定连接有齿轮204，且齿轮204与环形齿槽107相啮合。

支撑环1上开设有环形槽108，支架2上设置有与环形槽108匹配的卡接块201，两个支撑环1上均固定连接有卡接环101，且两个卡接环101相匹配，卡接环101上对称开设有螺孔102，两个卡接环101通过锁紧螺栓103固定连接。

卡接块201上固定连接有电子水平仪202，支撑环1底部固定连接有多个电动伸缩杆104，电动伸缩杆104远离支撑环1的一端固定连接有底座105。

贴合部包括固定在滑杆402上的贴合杆404。

对杨树生长规律检测过程中，需要对杨树的生长指标和参数进行评估计算，其中，在对其胸径进行测量时，将两个支撑环1相互卡接，使杨树位于支撑环1内，并对支撑环1的位置进行调整，使杨树的中心大致与支撑环1的轴线对齐，并通过电子水平仪202获取支撑环1的水平度，并将信号发送到控制盒205内的控制器内，控制器接收信号后通过多个电动伸缩杆104调整支撑环1的水平度，并且保持支撑环1上表面到地面的距离一致，将贴合杆404与杨树表面贴合，通过检测组件检测滑杆402到套筒401底部的距离，并通过控制器对数据进行记录，将数据传输到外界微电脑内，此时可以获取贴合杆404与杨树接触点到支架2垂直平分面的水平距离，假设上测量点的测出的距离为L₁,下测量点测出的距离为L₂。

控制器开启第一电机203，第一电机203带动齿轮204转动，转动的齿轮204与环形齿槽107相配合驱动支架2绕着支撑环1的轴线匀速转动，并且控制器实时记录支架2转动的角度，将其角度信息实时传输到外界微电脑内，此角度假设为M。

微电脑实时接收M与L₁、L₂的数值，并绘制两个折线图，当接收到的M数值达到三百六十度后，分别将开始测量时的L₁、L₂与M为一百八十度时的L₁、L₂求和获取一次直径，其上测量点测出的直径为D₁，下测量点测出的直径为D₂，以此类推的方式，通过微电脑自动计算获取多组直径D₁和D₂，并分别求D₁和D₂平均值获取杨树上端的平均直径D₃以及杨树下端的平均直径D₄ ，然后通过求D₃与D₄的平均值获取胸径测量点的直径，然后求出其周长，从而有效地提高了对杨树胸径以及胸径处的周长测量的准确度，进而有效地对杨树生长进行监测，并且有效地解决了测量点变化而影响检测结果的问题。

微电脑储存支架2每个旋转角度M时计算出的D₁和D₂，分别对多组D₁和D₂做数据分析，选出最小的D₁和D₂，结合相对应M并通过平分法获取D₁的中点以及D₂的中点坐标，然后结合两点坐标以及三角函数可以测出两个中点的相对倾斜角度以及倾斜方向，从而判断出杨树的倾斜方向，进而有效地监测杨树的生长情况。

获取到杨树的倾斜方向和倾斜角度后，通过倾斜角度计算出实际测量杨树的高度与应测量高度的误差，然后微电脑将倾斜数据传输到控制器内，并通过控制器控制多组电动伸缩杆104，先控制倾斜的一端下降指定误差距离，经过上述方式测量一组数据，然后将多组电动伸缩杆104复位后，使远离倾斜的一端上升指定误差高度，再通过上述方式测量一组数值，并求其平均值，从而有效地提高对杨树胸径测量的准确度，防止杨树倾斜而影响其测量的准确度。

需要说明的是，控制盒205内设置有控制器，控制器与外界手机或者微电脑采用无线通讯。

实施例2：参照图1-图8，一种用于杨树生长规律监测的测量装置，与实施例1基本相同，进一步地是，支架2上转动设置有连接轴301，连接轴301的一端与支撑架303固定连接，支架2上固定连接有第二电机3，第二电机3的输出端与连接轴301固定连接。

支架2上固定连接有齿环302，支撑架303内对称转动有两组第一齿杆304，第一齿杆304上固定连接有链轮305，两个相邻的链轮305之间设置有链条306，支撑架303内对称转动有转轴307，转轴307上固定连接有与第一齿杆304啮合的第二齿杆308，转轴307与连杆4固定连接。

通过事先判断杨树的大致直径，然后开启第二电机3，第二电机3带动支撑架303转动一定角度，此时，第一齿杆304与齿环302相配合，使第一齿杆304转动，然后通过链轮305和链条306驱动另一个第一齿杆304转动，另一个第一齿杆304通过啮合的第二齿杆308带动转轴307转动，转轴307带动连杆4转动，使套筒401始终保持水平，从而有效地提高了对杨树测量的准确度，并且可以适用于不同大小的杨树监测。

其中，通过第二电机3带动支撑架303转动指定角度时，并将其转动的角度实时传输到控制器内，通过支撑架303旋转的角度以及支撑架303中心点到连杆4轴线的距离，可以计算出两个测量点之间的距离。

控制支撑架303转动时，使两个滑杆402上的贴合杆404与杨树的表面接触，并且保证支架2转动时贴合杆404可以始终与杨树接触。

实施例3：参照图1-图8，一种用于杨树生长规律监测的测量装置，与实施例1基本相同，更进一步地是，检测组件包括第一抽液管405、第二抽液管409、第一排液管406和第二排液管410，其中，第一抽液管405和第一排液管406与其中一个套筒401固定连接，第二抽液管409和第二排液管410与另一个套筒401固定连接,其中，第一抽液管405、第一排液管406、第二抽液管409和第二排液管410内均设置有电子流量计和单向阀。

弹簧403设置为锥形。

在进行测量时，贴合杆404始终与杨树外表面相贴合，对两个贴合杆404相贴定位时，通过第一抽液管405和第一排液管406内的电子流量计将数值传输到控制器内，并由控制器传输到微电脑内，此时，假设第一抽液管405内电子流量计的数值为X₁，第一排液管406内电子流量计的数值为X2.第二抽液管409内电子流量计的数值为X₃，第二排液管410内电子流量计的数值为X₄，定位时滑杆402向套筒401滑动的距离通过X₁-X₂求出套筒401内挤出的水的总量，然后通过水的体积除以套筒401的直径可以获取滑杆402滑动的距离，进而可以求出L₁的值，以同样的方式可以求得L₂的值，其中，在控制器实时获取并传输电子流量计的数据时，通过微电脑分别对X₁、X₂、X₃和X₄绘制折线图，并对其数据进行分析处理。

通过X₁、X₂、X₃和X₄的折线图可以获取杨树表面的粗糙度以及圆度，从而可以对杨树的多组数据指标进行检测。

实施例4：参照图1-图8，一种用于杨树生长规律监测的测量装置，与实施例1基本相同，再进一步地是，支架2上固定连接有第一储水桶5和第二储水桶501，第一抽液管405和第二排液管410设置在第一储水桶5内，第一排液管406和第二抽液管409设置在第二储水桶501内。

在对杨树测量时，若支撑环1与杨树不同心，此时，滑杆402的滑动范围将会出现先递增再降低的变化，并且上测量点的滑杆402与下测量点的滑杆402相反设置，当上测量点的滑杆402逐渐向外滑动时，下测量点的滑杆402逐渐向套筒401内滑动，其中，由于杨树表面导致的滑杆402滑动除外，上述滑杆402的滑动是指滑动趋势，因此，当上测量点的套筒401通过第一抽液管405抽第一储水桶5内的水时，下测量点的套筒401内的水通过第二排液管410排到第一储水桶5内，使滑杆402快速与杨树表面贴合，并且防止其对杨树表面压力过大对杨树造成损伤。

实施例5：参照图1-图8，一种用于杨树生长规律监测的测量装置，与实施例1基本相同，还进一步地是，套筒401的前端设置有排气管407和进气口408，排气管407远离套筒401的一端与贴合杆404相匹配。

当滑杆402在套筒401内往复波动时，通过进气口408抽取气体，然后通过排气管407排出到贴合杆404处，从而有效地防止贴合杆404与杨树表皮摩擦擦出的杂质影响其后续测量结果。

需要说明的是，进气口408与排气管407内均设置有单向阀。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，包括：

做圆周运动的支架（2）；

设置在所述支架（2）上的支撑架（303）；

对称设置在所述支撑架（303）上的连杆（4）；

套筒（401），固定在所述连杆（4）上；

滑杆（402），密封滑动在所述套筒（401）内；

贴合部，固定在所述滑杆（402）远离套筒（401）的一端；

弹簧（403），固定在所述套筒（401）与滑杆（402）之间；

用于实时监测所述滑杆（402）到套筒（401）底部距离的检测组件；

控制盒（205），固定在所述支架（2）上；

还包括两个支撑环（1），且两个所述支撑环（1）装配呈环形，所述支撑环（1）上开设有行走槽（106），所述行走槽（106）内设置有环形齿槽（107），所述支架（2）上固定连接有第一电机（203），所述第一电机（203）的输出端固定连接有齿轮（204），且所述齿轮（204）与环形齿槽（107）相啮合；

所述支撑环（1）上开设有环形槽（108），所述支架（2）上设置有与环形槽（108）匹配的卡接块（201），两个所述支撑环（1）上均固定连接有卡接环（101），且两个所述卡接环（101）相匹配，所述卡接环（101）上对称开设有螺孔（102），两个所述卡接环（101）通过锁紧螺栓（103）固定连接；

所述卡接块（201）上固定连接有电子水平仪（202），所述支撑环（1）底部固定连接有多个电动伸缩杆（104），所述电动伸缩杆（104）远离支撑环（1）的一端固定连接有底座（105）；

在对杨树胸径进行测量时，将两个支撑环（1）相互卡接，使杨树位于支撑环（1）内，并对支撑环（1）的位置进行调整，使杨树的中心大致与支撑环（1）的轴线对齐，并通过电子水平仪（202）获取支撑环（1）的水平度，并将信号发送到控制盒（205）内的控制器内，控制器接收信号后通过多个电动伸缩杆（104）调整支撑环（1）的水平度，保持支撑环（1）上表面到地面的距离一致，将贴合部与杨树表面贴合，通过检测组件检测滑杆（402）到套筒（401）底部的距离，所述第一电机（203）带动齿轮（204）转动，所述齿轮（204）与环形齿槽（107）相配合驱动支架（2）绕着支撑环（1）的轴线匀速转动，上测量点的所述滑杆（402）在套筒（401）内滑动测出距离为L₁、下测量点的滑杆（402）在套筒（401）内滑动测出距离为L₂、支架（2）旋转角度为M，控制器将M与L₁、L₂传输到外界微电脑传输,外界微电脑实时接收M与L₁、L₂的数值，当接收到的M数值达到三百六十度后，分别将开始测量时的L₁、L₂与M为一百八十度时的L₁、L₂求和获取一次直径，上测量点测出的直径为D₁，下测量点测出的直径为D₂，以此类推的方式，通过微电脑自动计算获取多组直径D₁和D₂，并分别求D₁和D₂平均值获取杨树上端的平均直径D₃以及杨树下端的平均直径D₄，然后通过求D₃与D₄的平均值获取胸径测量点的直径；微电脑分别对多组D₁和D₂做数据分析，选出最小的D₁和D₂，结合相对应M并通过平分法获取D₁的中点以及D₂的中点坐标，然后结合两中点坐标以及三角函数可以测出两个中点的相对倾斜角度以及倾斜方向，从而判断出杨树的倾斜方向，获取到杨树的倾斜方向和倾斜角度后，通过倾斜角度计算出实际测量杨树的高度与应测量高度的误差，然后微电脑将倾斜数据传输到控制器内，并通过控制器控制多组电动伸缩杆（104），先控制倾斜的一端下降指定误差距离，经过上述方式测量一组数据，然后将多组电动伸缩杆（104）复位后，使远离倾斜的一端上升指定误差高度，再通过上述方式测量一组数值，并求其平均值，从而有效地提高对杨树胸径测量的准确度，防止杨树倾斜而影响其测量的准确度。

2.根据权利要求1所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述支架（2）上转动设置有连接轴（301），所述连接轴（301）的一端与支撑架（303）固定连接，所述支架（2）上固定连接有第二电机（3），所述第二电机（3）的输出端与连接轴（301）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述支架（2）上固定连接有齿环（302），所述支撑架（303）内对称转动有两组第一齿杆（304），所述第一齿杆（304）上固定连接有链轮（305），两个相邻的所述链轮（305）之间设置有链条（306），所述支撑架（303）内对称转动有转轴（307），所述转轴（307）上固定连接有与第一齿杆（304）啮合的第二齿杆（308），所述转轴（307）与连杆（4）固定连接，第二电机（3）带动支撑架（303）转动一定角度，第一齿杆（304）与齿环（302）相配合，使第一齿杆（304）转动，然后通过链轮（305）和链条（306）驱动另一个第一齿杆（304）转动，另一个第一齿杆（304）通过啮合的第二齿杆（308）带动转轴（307）转动，转轴（307）带动连杆（4）转动，使套筒（401）始终保持水平 。

4.根据权利要求1所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述检测组件包括第一抽液管（405）、第二抽液管（409）、第一排液管（406）和第二排液管（410），其中，所述第一抽液管（405）和第一排液管（406）与其中一个套筒（401）固定连接，所述第二抽液管（409）和第二排液管（410）与另一个套筒（401）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述贴合部包括固定在滑杆（402）上的贴合杆（404）。

6.根据权利要求1所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述弹簧（403）设置为锥形。

7.根据权利要求4所述的一种用于杨树生长规律监测的测量装置，其特征在于，所述支架（2）上固定连接有第一储水桶（5）和第二储水桶（501），所述第一抽液管（405）和第二排液管（410）设置在第一储水桶（5）内，所述第一排液管（406）和第二抽液管（409）设置在第二储水桶（501）内。