[发明专利]一种树木抗倒伏评价预警方法

摘要

一种树木抗倒伏评价预警方法，包括S1、监测系统安装；S2、确定非饱和土抗剪强度τf与含水率ω之间的关系；S3、计算当前含水率及风速下的参考树木的抗倒伏安全系数αm；S4、阈值设置；S5、分析与预警。本发明可在恶劣天气条件下，对树木倒伏情况达到实时准确的监测，有效提高了树木维护的效率，避免了对所有传感器的监测数据进行同时采集所存在的数据计算量大等资源浪费问题。

主权项

1.一种树木抗倒伏评价预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、监测系统安装：所述监测系统包括监测模块、控制模块、土壤水分传感器及风速风向传感器；所述监测模块包括电源模块及MEMS加速度计模块；所述控制模块包括ARM处理器及与ARM处理器控制连接的采集模块、显示器及危险预警模块，所述监测模块、土壤水分传感器、风速风向传感器均通过无线收发模块与所述采集模块无线连接；设定监控区域；监测模块固定在监控区域的树木的树干上，控制模块设置于控制室中；S2、确定非饱和土抗剪强度τf与含水率ω之间的关系：包括以下步骤：a1、用取土器对监控区域内的树木根系处的土壤进行取样，并将取样的土壤采用不同含水率进行常规直剪试验，得到每一含水率下土样的粘聚力c以及内摩擦角a2、根据如下公式，得到每一含水率下的非饱和土抗剪强度τf：其中c为土样的粘聚力，为土样的内摩擦角；S3、计算当前含水率及风速下的参考树木的抗倒伏安全系数αm：选取监控区域内最容易发生倒伏的树木作为参考树木m，在参考树木的周围安装土壤水分传感器和风速风向传感器；通过土壤水分传感器得到的当前含水率，通过风速风向传感器得到的风速数据，采用如下公式确定αm：其中，τf为当前含水率下的参考树木根系处的非饱和土抗剪强度，τs为参考树木在风弯矩作用下根系横截面所受最大剪应力；Cd为参考树木的树冠阻力系数；ρ为空气密度；v为风速；A1为参考树木的树冠迎风面面积；A2为参考树木根系的横截面面积；S4、阈值设置：在ARM处理器中设置参考树木上监测模块中的MEMS加速度计模块的激活阈值Vactive和参考树木即将产生轻度倒伏的警报角度阈值Vm；S5、分析与预警：若当前含水率和风速下的参考树木的抗倒伏安全系数αm＝Vactive时，ARM处理器控制采集模块开始对参考树木上的MEMS加速度计模块的监测数据进行采集，通过ARM处理器经积分计算得到参考树木的倾斜角度并通过显示器展示出来，若计算结果显示倾斜角度小于警报角度阈值Vm，则持续监测参考树木的倾斜角度，危险预警模块不发出警报；当参考树木的倾斜角度达到警报角度阈值Vm时，ARM处理器控制危险预警模块发出警报，同时ARM处理器控制采集模块对监控区域内其它树木上的MEMS加速度计模块的监测数据进行采集并通过积分计算得到其它树木的倾斜角度并通过显示器展示出来，进而实现对整个区域内所有树木倒伏情况的在线评价和预警。