本發(fā)明涉及測距裝置領(lǐng)域，具體為智能測量樹徑工具以及測量樹徑的方法。

背景技術(shù)：

樹徑是衡量樹木的價值和生長狀況的重要數(shù)據(jù)，目前樹徑按測量基準點不同，分為四種形式；胸徑是指距地面往上1.2米處的樹干直徑；米徑是指距地面往上1.0米處的樹干直徑；地徑是指距地面往上0.1米處的樹干直徑；基徑是指距地面根頸處的樹干直徑，在林業(yè)工作中和園林管理中，測量樹徑都是一項基本工作。

中國專利庫中一種樹徑生長量的自動測量裝置(CN201110365933.7)，通過無線網(wǎng)絡節(jié)點遠程監(jiān)測裝置實現(xiàn)實時監(jiān)測樹徑的實時生長量和生長狀態(tài)；包括裝置固定模塊和測量模塊；裝置固定模塊將測量模塊固定于樹干上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉(zhuǎn)向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；無彈性細鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向滑輪、導向滑輪和測頭端滑輪后，無彈性細鋼絲繩環(huán)抱于需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊；根據(jù)帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。

中國專利庫中公開了一種簡便測量高處樹徑及測量高度的儀器(CN201310127836.3)，包括整體塑料盒，整體塑料盒上設(shè)有單片機和基準點，基準點處設(shè)有激光測距傳感器探頭及激光測距傳感器、支撐桿和兩根張開60°角的卡桿，支撐桿垂直于兩根卡桿所在的平面，激光測距傳感器與單片機電連接；激光測距傳感器鉸接在所述整體塑料盒上，整體塑料盒上固定有舵機，舵機的驅(qū)動軸與激光測距傳感器連接，激光測距傳感器探頭的激光發(fā)射方向朝向兩根卡桿張開角的平分線方向或垂直于兩根卡桿所在平面的方向?？梢院芊奖愕臏y量樹徑信息和測量高度信息，數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射裝置發(fā)射到手持顯示設(shè)備上，方便讀取和存儲，并可測量較高處樹木的直徑。

現(xiàn)有的測樹徑工具存在一些問題，測量不精準、體積大、使用不方便等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供智能測量樹徑工具以及測量樹徑的方法，設(shè)定兩個卡子之間的夾角固定為60度，根據(jù)胡克定律，在固定軸上設(shè)置彈簧和測量彈簧形變量的裝置，通過對探針上彈簧受壓位移量的測量推算出樹徑，樹徑數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡自動上傳到移動終端，工作人員在移動終端上初步處理后自動上傳到云端備份，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，智能測量樹徑工具，其包括，本體1、顯示屏2、發(fā)聲器3、確認鍵4、歸零鍵5、電源鍵6、處理器7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、電源9、固定軸10、應變量測量裝置11、彈簧12、第一卡子13、第二卡子14、探針15、發(fā)電模塊16。

所述本體1一側(cè)設(shè)置有顯示屏2、發(fā)聲器3、確認鍵4、歸零鍵5、電源鍵6，所述本體1另一側(cè)設(shè)置有固定軸10、第一卡子13、第二卡子14，所述本體1外部設(shè)置有發(fā)電模塊16，所述本體1內(nèi)部設(shè)置有處理器7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、電源9，所述固定軸10與本體1外壁固定連接，所述彈簧12一端連接固定軸10，所述彈簧12另一端連接應變量測量裝置11，所述應變量測量裝置11與探針15連接，所述第一卡子13與固定軸10連接，所述第二卡子14與固定軸10連接，所述彈簧12、第一卡子13、第二卡子14在一個平面上，所述彈簧12與第一卡子13的夾角為30°，所述彈簧12與第二卡子14的夾角為30°，所述處理器7分別與顯示屏2、發(fā)聲器3、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、應變量測量裝置11連接，所述電源9分別與顯示屏2、發(fā)聲器3、處理器7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、應變量測量裝置11、發(fā)電模塊16連接。

優(yōu)選地，所述本體1邊緣設(shè)置有掛繩。

優(yōu)選地，所述本體1底部設(shè)置有支架。

優(yōu)選地，所述顯示屏2為液晶顯示屏。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8為網(wǎng)絡模塊，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13與移動終端通過移動網(wǎng)絡連接，包括2G、3G和4G。

優(yōu)選地，所述應變量測量裝置11為位移傳感器，所述位移傳感器為磁致位移傳感器或直線位移傳感器。

優(yōu)選地，所述第一卡子13、第二卡子14都為可伸縮設(shè)計。

優(yōu)選地，所述探針15外側(cè)一端設(shè)置為滾輪，方便上下滑動。

優(yōu)選地，所述發(fā)電模塊16為手搖發(fā)電裝置，依靠搖把轉(zhuǎn)動發(fā)電，為電源9充電。

優(yōu)選地，所述發(fā)電模塊16為太陽能發(fā)電裝置，依靠太陽光照射發(fā)電，為電源9充電。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，使用智能測量樹徑工具測量樹徑的方法，包括以下步驟：

(1)將本體1緩緩靠近樹干，待探針17與樹干接觸時停止；

(2)操作第一卡子15、第二卡子16與樹干接觸；

(3)按動電源鍵6，處理器7根據(jù)受力數(shù)值和固定數(shù)值計算出樹干直徑并在顯示屏2上顯示出來；

(4)待顯示屏2上顯示的受力數(shù)值不在變化時按動確認鍵4，發(fā)聲器3讀出數(shù)據(jù)同時樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8自動上傳到移動終端；

(5)工作人員在移動終端上確定后數(shù)據(jù)自動上傳到云端，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

胡克定律，曾譯為虎克定律，是力學彈性理論中的一條基本定律，表述為：固體材料受力之后，材料中的應力與應變(單位形變量)之間成線性關(guān)系，公式表述為F＝k×x，其中，F(xiàn)為應力，x為應變量，滿足胡克定律的材料稱為線彈性或胡克型(英文Hookean)材料，彈簧就是典型的胡克型材料。

所述應變量測量裝置11測量彈簧12受壓后的形變量，所述應變量測量裝置11可以選用位移傳感器，優(yōu)選為磁致位移傳感器或直線位移傳感器，也可以選用激光測距裝置、微波測距裝置。

工作原理

設(shè)定探針15的長度為L，彈簧的長度為l，樹干半徑為R，當探針15受力向下時，彈簧12受到擠壓產(chǎn)生形變量為x，已知探針15的長度L、彈簧的長度l，應變量測量裝置11測得形變量x，而彈簧12與第一卡子13的夾角為30°，當?shù)谝豢ㄗ?3、第二卡子14與樹干接觸時，滿足

sin30＝R÷(R+L+l-x)＝0.5

由此可推算出R＝L+l-x

樹徑d＝2×R＝2×(L+l-x),

在實際操作中，L、l都是常量，L+l也是常量，設(shè)置L+l為整數(shù)，在運算中，只需要獲取形變量x即可快速計算出樹徑。

本發(fā)明的有益效果是：該裝置結(jié)構(gòu)合理，可靠性高，測量精度高；操作簡易方便，測量樹徑時單人操作，按下測量按鍵就可自動測量、液晶屏實時顯示并自動記錄；設(shè)備成本低廉，可大范圍推廣；該裝置也可以運用于其他領(lǐng)域的測量工作；測量樹徑時，數(shù)據(jù)同時保存在云端，既做了數(shù)據(jù)備份又方便遠端的人員查看；移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新，保證數(shù)據(jù)的一致性和準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的工作原理示意圖；

圖3為本發(fā)明測樹徑的原理框圖。

圖1中，1-本體、2-顯示屏、3-發(fā)聲器、4-確認鍵、5-歸零鍵、6-電源鍵、7-處理器、8-數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、9-電源、10-固定軸、11-應變量測量裝置、12-彈簧、13-第一卡子、14-第二卡子、15-探針、16-發(fā)電模塊。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖、實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請的一部分實施例，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

如圖1所示，所述本體1一側(cè)設(shè)置有顯示屏2、發(fā)聲器3、確認鍵4、歸零鍵5、電源鍵6，所述本體1另一側(cè)設(shè)置有固定軸10、第一卡子13、第二卡子14，所述本體1外部設(shè)置有發(fā)電模塊16，所述本體1內(nèi)部設(shè)置有處理器7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、電源9，所述固定軸10與本體1外壁固定連接，所述彈簧12一端連接固定軸10，所述彈簧12另一端連接應變量測量裝置11，所述應變量測量裝置11與探針15連接，所述第一卡子13與固定軸10連接，所述第二卡子14與固定軸10連接，所述彈簧12、第一卡子13、第二卡子14在一個平面上，所述彈簧12與第一卡子13的夾角為30°，所述彈簧12與第二卡子14的夾角為30°，所述處理器7分別與顯示屏2、發(fā)聲器3、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、應變量測量裝置11連接，所述電源9分別與顯示屏2、發(fā)聲器3、處理器7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8、應變量測量裝置11、發(fā)電模塊16連接。

如圖3所示，測量樹徑時，包括若干個測量樹徑工具、移動終端，移動終端可以是手機或平板電腦，一臺移動終端可配合多個測量樹徑工具使用，當測量樹徑工具后，通過無線網(wǎng)絡自動上傳到移動終端，移動終端進行初步整理后自動上傳到云端備份，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

實施例1

林區(qū)為速生林，探針15的長度L為2cm，彈簧長度l為10cm，彈簧的彈性系數(shù)k為20N/cm,測得受力F為200N，由于是壓力，計算是F＝-200，樹的直徑d＝2×R＝2×(L+l-x)＝44cm。

實施例2

林區(qū)為速生林，探針15的長度L為3cm，彈簧長度l為12cm，彈簧的彈性系數(shù)k為15N/cm,測得受力F為120N，由于是壓力，計算是F＝-120，樹的直徑d＝2×R＝2×(L+l-x)＝46cm。

實施例3

測量樹徑的方法，包括以下步驟：

(1)將本體1緩緩靠近樹干，待探針17與樹干接觸時停止；

(2)操作第一卡子15、第二卡子16與樹干接觸；

(3)按動電源鍵6，處理器7根據(jù)受力數(shù)值和固定數(shù)值計算出樹干直徑并在顯示屏2上顯示出來；

(4)待顯示屏2上顯示的受力數(shù)值不在變化時按動確認鍵4，發(fā)聲器3讀出數(shù)據(jù)同時樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊8自動上傳到移動終端；

(5)工作人員在移動終端上確定后數(shù)據(jù)自動上傳到云端，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

胡克定律，曾譯為虎克定律，是力學彈性理論中的一條基本定律，表述為：固體材料受力之后，材料中的應力與應變(單位形變量)之間成線性關(guān)系，公式表述為F＝k×x，其中，F(xiàn)為應力，x為應變量，滿足胡克定律的材料稱為線彈性或胡克型(英文Hookean)材料，彈簧就是典型的胡克型材料。

所述應變量測量裝置11測量彈簧12受壓后的形變量，所述應變量測量裝置11可以選用位移傳感器，優(yōu)選為磁致位移傳感器或直線位移傳感器，也可以選用激光測距裝置、微波測距裝置。

工作原理

設(shè)定探針15的長度為L，彈簧的長度為l，樹干半徑為R，當探針15受力向下時，彈簧12受到擠壓產(chǎn)生形變量為x，已知探針15的長度L、彈簧的長度l，應變量測量裝置11測得形變量x，而彈簧12與第一卡子13的夾角為30°，當?shù)谝豢ㄗ?3、第二卡子14與樹干接觸時，滿足

sin30＝R÷(R+L+l-x)＝0.5

由此可推算出R＝L+l-x

樹徑d＝2×R＝2×(L+l-x),

在實際操作中，L、l都是常量，L+l也是常量，設(shè)置L+l為整數(shù)，在運算中，只需要獲取形變量x即可快速計算出樹徑。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。