[发明专利]一种远程测量树木直径生长量的简易装置及系统

权利要求书

1.一种用于连续测量立木周长的测定系统，其特征在于，包括远程数据收集平台和皮带式测定器；多个皮带式测定器采集的数据传输到远程数据收集平台；实现多个立木周长数据的远程采集，还包括现场数据汇集装置，多个皮带式测定器采集的数据先汇集到现场数据汇集装置，再由现场数据汇集装置统一发送到远程数据收集平台；所述皮带式测定器包括皮带和测定器本体，测定器本体包括安装板(1)、第一辊(2)、第二辊(3)和夹具(6)；第一辊与第二辊的轴线均与安装板垂直；所述的皮带的一部分为硬质抱箍，另一部分为柔性的皮带，

夹具固定在安装板上，第一辊和第二辊的转轴均固定在安装板上，且第一辊与第二辊之间具有允许皮带穿过的间隙；

测量时，皮带的第一端固定在夹具上；皮带的另一端绕过被测立木并从所述的间隙间穿出；

测定器本体上设有长度读数装置；所述的读数装置为电子读数装置，电子读数装置包括MCU和传感器，传感器与MCU相连；所述的传感器为设置在第一辊或第二辊上的码盘；码盘能随第一辊或第二辊同步旋转；树木直径增大时，其扩张力会导致皮带的外端从所述的2个辊之间的间隙从外向内缩进，并使得2个辊转动，码盘随着一个辊转动，转动的同时输出脉冲，计算脉冲即可换算辊转动的角度，进而计算处皮带缩进的长度，从而计算出周长；

电子读数装置还包括与MCU相连的无线通信模块或显示屏；显示屏用于现场读数；无线通信模块用于将测量数据发送到现场的数据处理中心或远程的数据处理平台；

无线通信模块为WiFi模块、ZigBee模块、蓝牙模块、GPRS、3G、4G或5G通信模块，读数机构上设有与MCU相连的定位模块，电子读数机构上设有锂电池，锂电池为MCU供电，光伏模组通过充电电路与锂电池相连；

还包括补充的测量长度的装置，补充的测量长度的装置用于测量皮带固定端端部到两个滚轴压紧点的距离，此时在至少一个辊的辊面上设有一圈凸起，用于压紧皮带，使得在2个辊与皮带的压紧处导电刺与导电片接触，补充的测量长度的装置设置在皮带的内侧，导轨的凹槽中还安装有长度测量电路，长度测量电路包括恒流源、电阻串和电压检测电路；恒流源为电阻串供电；电压检测电路用于检测实际有效的电阻上的总压降U；

长度计算公式为L＝n*△k＝U*△k/(R0*I0)；

其中，n为实际有效的电阻个数；△k为相邻导电刺之间的距离；R0为单个电阻的电阻值；I0为恒流源的供电电流；

采用光伏组件通过恒流充电电路为锂电池充电，锂电池为MCU供电；恒流充电电路包括恒压驱动芯片和电流反馈电路；

(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+；恒压驱动芯片的负输出端接地；

恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电；

(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+；

参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地；

电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-；

电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB；

采用稳定参考电源作为基准电压，采用R1，R2，R5分压得到与FB相等的电压，从而通过FB去调整DCDC IC的内部PWM而控制输出电流的大小；

恒流计算：

设R5上流过电流产生的电压为VIo,输出电流为Io

参考电压为VREF+＝2.5V，

FB电压为VFB＝0.6V，

R5＝0.1Ω，R1＝40KΩ，R2＝10KΩ

则：

VIo＝Io*R5

VFB＝VIo+((VREF+-VIo)*R2/(R1+R2))

计算得：

Io＝(VFB*(R1+R2)-R2*VREF+)/R1*R5

如果取K＝(VFB*(R1+R2)-R2*VREF+)/R1则等式

Io＝K/R5；

电阻式位移传感器上设有多个串联的阻值相同的电阻，相邻的电阻的连接点设有一个导电刺，导电刺等间距设置；电阻式位移传感器上设有条形的接地的导电片；

安装板上还设有防脱件，防脱件是一个片状物，连接夹具和第二辊的滚轴，皮带从片状物与安装板之间通过，防止皮带滑出；

先测量得到周长数据，再根据C＝pi*D换算成直径，即直径D＝C/pi,其中pi为圆周率；

直径增量为△D＝D(k)-D(k-1)；D(k)为本次测量直径数据，D(k-1)为上次测量数据，两次测量间隔时间为预设的周期。