一種林木葉面積指數遠程監測裝置的製作方法
2023-07-06 08:15:56 2
本實用新型涉及一種林木葉面積指數監測裝置，具體涉及一種林木葉面積指數遠程監控裝置，屬於森林生態檢測技術領域。
背景技術：
林木葉面積指數LAI(Leaf Area Idex)是指單位土地面積上植被葉片單面面積的總和，是生態環境評估、森林固炭能力研究、植物生態學研究的重要指標之一，獲取林木葉面積指數具有重要意義。
林木冠層葉面積指數可以通過直接測量和間接測量的方式獲取。直接測量法多採用人工手動的方式進行測量，耗時、費力、成本高、效率低且具有破壞性，因此，在進行生態學、林學研究的過程中多採用間接測量法。間接測量法包括斜點樣方法、基於輻射的方法、孔隙度反演法等。斜點樣方法通過細長的探針以一定的角度刺入林木冠層，統計探針穿透葉片的次數，根據相應計算公式計算葉面積指數；基於輻射的方法利用太陽光線穿過介質時的削弱效果判定介質的特性，將林木冠層看作具有一定分布規律的介質，計算陽光的輻射透過率，利用泊松(Beer-Lambert)模型計算葉面積指數；孔隙度反演法因其操作簡單計算方便近年來備受眾多學者推崇，葉面積指數測量時，首先，通過成像設備獲取林木冠層圖像，再由冠層圖像計算冠層孔隙度，最後由孔隙度計算葉面積指數。根據各種各樣的葉面積指數測量方法出現了AccuPAR、TRAC、HemiView、LAI-2000、CI-110、MVI等眾多可用於測量葉面積指數的設備，但這些設備測量精度有限且成本較高，仍具有一定的完善空間。
現有葉面積指數測量儀器大多採取人工手動操作的方式進行實地測量，不適合對林木葉面積指數長時間的實時監測，不具備遠程控制、自動、實時、高效的特點。在已公開的實用新型專利中，專利CN102538717A.「葉面積指數自動觀測系統及其方法」，專利CN105004327A.「一種基於智能終端的植被葉面積指數信息自動測量系統」，專利CN104359428A.「一種長時間序列野外森林葉面積指數測量儀及其測量裝置」，首先，以上實用新型專利無線傳輸模塊多採用GPRS模塊或無遠程無線傳輸模塊，數據傳輸效率較3G無線模塊略遜一籌，3G無線模塊可兼容多種通信協議，增加了數據傳輸的途徑；其次，在數據處理方面，這些裝置大多不具備現場處理數據的能力，而是將採集到的數據帶回實驗室處理或將數據遠程傳輸至伺服器處理，而具備現場處理數據能力的裝置不具備遠程通信的能力；最後，以上裝置在工作時多是單一的工作模式，不能根據實際需要進行不同工作模式的選擇。
技術實現要素：
在下文中給出了關於本實用新型的簡要概述，以便提供關於本實用新型的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述並不是關於本實用新型的窮舉性概述。它並不是意圖確定本實用新型的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本實用新型的範圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍後論述的更詳細描述的前序。
鑑於此，實用新型提供了一種林木葉面積指數遠程監測裝置，實現實時、遠程控制、自動、高效的獲取林木葉面積指數。
本實用新型提出的一種林木葉面積指數遠程監測裝置，包括器件箱和三角支架，器件箱置於三角支架上，所述器件箱內包括測量部分、無線傳輸部分和供電部分，所述測量部分包括DSP控制板、顯示屏、水平調整舵機、垂直調整舵機和工業相機，所述DSP控制板輸出端分別連接顯示屏、水平調整舵機和垂直調整舵機，所述DSP控制板帶有SD卡插槽、按鍵和USB接口，所述工業相機通過USB接口與DSP控制板連接，所述工業相機安裝在垂直調整舵機的支架上，並隨著垂直調整舵機轉動，所述垂直調整舵機安裝在水平調整舵機的支架上，並隨著水平調整舵機轉動，所述無線傳輸部分通過數據線與DSP控制板的USB接口相連，所述供電部分為測量部分和無線傳輸部分供電。
進一步地：所述無線傳輸部分為3G無線模塊，用於通過Internet和伺服器與遠程PC或移動智能設備建立數據連接、遠程數據傳輸和遠程控制信號的接收。
進一步地：所述供電部分包括太陽能板、充電控制器、蓄電池、時控開關和穩壓變壓模塊，所述太陽能板置於器件箱的外部，充電控制器、蓄電池、時控開關和穩壓變壓模塊置於器件箱的內部，太陽能板的輸出端與充電控制器的輸入端連接，充電控制器的輸出端與蓄電池的輸入端連接，蓄電池的輸出端與時控開關的輸入端連接，時控開關的輸出端與穩壓變壓模塊的輸入端連接，穩壓變壓模塊的輸出端為供電部分的輸出端，為測量部分和無線傳輸部分供電。
進一步地：所述供電部分的輸出端串聯保險管，供電迴路上設有電源開關和時控開關，保險管用於防止因電路故障損毀其他電路器件，電源開關用於控制測量部分和無線傳輸部分的供電，時控開關用於設定電路通斷的周期，可有效節省電力，降低電路器件的損耗。
進一步地：所述器件箱的材質為防水防曬的塑膠材料，器件箱上蓋設有透明半球防水罩，器件箱的底部設有防水散熱罩，所述防水散熱罩下端敞口，上端與器件箱連通，可以實現器件箱內的通風散熱，保證電路器件工作環境。
進一步地：所述三角支架包括固定腳、支撐杆和載物臺，所述固定腳通過轉軸與支撐杆連接，支撐杆頂部經固定與載物臺連接，所述載物臺用於放置並固定器件箱和太陽能板。
本實用新型所達到的效果為：
本實用新型針對現有孔隙度反演法獲取葉面積指數中出現的問題，提出了一種林木葉面積指數遠程監測裝置。與已有公開實用新型相比較，本實用新型採取3G無線模塊進行遠程數據傳輸，傳輸速率更高並且兼容多種通信協議，支持功能更多，充分利用了飛速發展的現代通信技術，滿足人們對通信能力的要求；本實用新型採用DSP晶片作為控制與數據處理晶片，既能實現對整個設備的控制，可在現場完成數據處理，計算得到葉面積指數，這在其他同類發明創造中鮮有發生；本實用新型可根據需要遠程設定設備的工作模式，可遠程傳輸葉面積指數的測量結果、林木冠層圖像和相關設備參數等，數據傳輸內容可選，可設置裝置的待機工作時間周期，節省了電能，並且延長了裝置的使用壽命，使裝置的工作過程更加人性化。具體地：
1、通過時控開關可設置監測系統的有效待機工作時間，準備接收控制信號或數據傳輸，節省了電力和器件損耗。
2、遠程控制與數據傳輸通過無線傳輸部分的3G無線模塊實現，3G無線模塊具有傳輸速度快支持功能多的特點，通過3G模塊實現遠程工業相機角度調整、拍照控制、數據傳輸和監測系統工作模式設定，節省人力和時間。
3、節省了後期的數據處理步驟，方便高效。
附圖說明
圖1是本實用新型器件箱內部結構示意圖；
圖2是本實用新型整體結構示意圖；
圖3是本實用新型結構框圖。
圖中：10-器件箱；101-充電控制器；102-蓄電池；103-時控開關；104-穩壓變壓模塊；105-3G無線模塊；106-保險管；107-電源開關；108-透明半球防水罩；109-防水散熱罩；120-DSP控制板；1201-SD卡插槽；1202-按鍵；1203-USB接口；121-顯示屏；122-水平調整舵機；123-垂直調整舵機；124-工業相機；20-三角支架；201-載物臺；202-支撐杆；203-固定腳；30-太陽能板。
具體實施方式
在下文中將結合附圖對本實用新型的示範性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中並未描述實際實施方式的所有特徵。然而，應該了解，在開發任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定於實施方式的決定，以便實現開發人員的具體目標，例如，符合與系統及業務相關的那些限制條件，並且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發工作有可能是非常複雜和費時的，但對得益於本實用新型公開內容的本領域技術人員來說，這種開發工作僅僅是例行的任務。
在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據本實用新型的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟，而省略了與本實用新型關係不大的其他細節。
如附圖1至圖3所示本實用新型的實施例提供了一種林木葉面積指數遠程監測裝置，包括器件箱10和三角支架20，器件箱10置於三角支架20上，所述器件箱10內包括測量部分、無線傳輸部分和供電部分，所述測量部分包括DSP控制板120、顯示屏121、水平調整舵機122、垂直調整舵機123和工業相機124，所述DSP控制板120輸出端分別連接顯示屏121、水平調整舵機122和垂直調整舵機123，所述DSP控制板120帶有SD卡插槽1201、按鍵1202和USB接口1203，所述工業相機124通過USB接口1203與DSP控制板120連接，所述工業相機124安裝在垂直調整舵機123的支架上，並隨著垂直調整舵機123轉動，所述垂直調整舵機123安裝在水平調整舵機122的支架上，並隨著水平調整舵機122轉動，所述無線傳輸部分通過數據線與DSP控制板120的USB接口1203相連，所述供電部分為測量部分和無線傳輸部分供電。所述無線傳輸部分為3G無線模塊105，用於通過Internet和伺服器與遠程PC或移動智能設備建立數據連接、遠程數據傳輸和遠程控制信號的接收。所述供電部分包括太陽能板30、充電控制器101、蓄電池102、時控開關103和穩壓變壓模塊104，所述太陽能板30置於器件箱10的外部，充電控制器101、蓄電池102、時控開關103和穩壓變壓模塊104置於器件箱10的內部，太陽能板30的輸出端與充電控制器101的輸入端連接，充電控制器101的輸出端與蓄電池102的輸入端連接，蓄電池102的輸出端與時控開關103的輸入端連接，時控開關103的輸出端與穩壓變壓模塊104的輸入端連接，穩壓變壓模塊104的輸出端為供電部分的輸出端，為測量部分和無線傳輸部分供電。所述供電部分的輸出端串聯保險管106，供電迴路上設有電源開關107和時控開關103，保險管用於防止因電路故障損毀其他電路器件，電源開關用於控制測量部分和無線傳輸部分的供電，時控開關103用於設定電路通斷的周期，可有效節省電力，降低電路器件的損耗。所述器件箱10的材質為防水防曬的塑膠材料，器件箱10上蓋設有透明半球防水罩108，器件箱10的底部設有防水散熱罩109，所述防水散熱罩109下端敞口，上端與器件箱10連通，可以實現器件箱內的通風散熱，保證電路器件工作環境。所述三角支架20包括固定腳203、支撐杆202和載物臺201，所述固定腳203通過轉軸與支撐杆202連接，支撐杆202頂部經固定與載物臺201連接，所述載物臺201用於放置並固定器件箱10和太陽能板30。
葉面積指數測量工作步驟如下：
1.裝置安放。選擇合適的監測地點，監測地點附近須有直射陽光以便使用太陽能板30給蓄電池102供電；將固定腳203埋於地下，使裝置固定在地面上以防風雨的侵襲。
2.角度調整。應用DSP控制板120上的按鍵1202調整工業相機124的角度使其水平向上；調整太陽能板30的傾斜角度和方向使其充分的獲取太陽能。
3.參數設置。設置時控開關103的通斷周期以實現供電部分合理的對系統供電；設置工業相機124的技術參數保證獲取圖像的質量。
4.功能測試。將監測裝置上電，測試工業相機124、DSP控制板120、3G無線模塊105、供電部分是否正常，若功能正常則使用手機登錄Web伺服器測試裝置是否能夠收發數據，若一切正常則表示功能測試成功。
5.獲取圖像。使用電腦或手機登錄Web伺服器，將信息採集終端圖像通過3G無線模塊傳輸到用戶操作控制平臺上。
6.計算結果。進入操作界面單擊「開始計算」，查看裝置的葉面積指數測量結果，選擇裝置的工作模式，即發送數據內容可在原始冠層圖像葉面積指數測量結果中任意選擇；可通過Web伺服器界面上的控制按鈕控制工業相機124的角度，使其滿足實驗要求。
雖然本實用新型所揭示的實施方式如上，但其內容只是為了便於理解本實用新型的技術方案而採用的實施方式，並非用於限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭示的核心技術方案的前提下，可以在實施的形式和細節上做任何修改與變化，但本實用新型所限定的保護範圍，仍須以所附的權利要求書限定的範圍為準。