一种森林环境传感器的布置安装结构

技术领域

本发明涉及森林环境传感器领域，特别是涉及一种森林环境传感器的布置安装结构。

背景技术

随着现代科技的兴起，人类开始通过科技来监测森林环境，一般有人工瞭望塔，卫星监测、人工巡查、塔台监测、无人机巡护、智能视频监控、热成像智能识别等高新科技手段助力林草火灾防治，加强林草火情监测。但这些方式都有响应速度慢并存在较大的盲区的问题，因此对初期火灾预警不足，只能在火灾发生后数十分钟到数小时，火灾发展到较大的规模时才能发现。而通过在森林里呈网格状分散布置传感器来监测森林环境发生改变的情况，则是最快速最直接的方式，对早期火灾的预警时间一般为1-10分钟，极大提高了火灾预警响应时间。

但是目前森林环境传感器的安装方式大多是通过人工进入森林，绑扎在树干上，不仅布设速度慢，绑扎传感器的扎带还会伤害树木；另外靠人工进入森林还受地形道路、树下荆棘藤曼羁绊等诸多限制，导致整个施工布设困难，施工周期长，效率低下。同时，因为火灾的气体和烟雾一般是呈伞状扩散，因此传感器的安装高度往往决定了预警范围和响应速度，一般来说传感器安装位置越高预警速度越快范围越广。而人工绑扎高度往往受施工条件和施工器械进入森林的难度影响，一般只有2-3米的高度。可监测范围和响应速度均受到了极大的限制。受限以上困难，导致目前森林火灾与环境传感器的应用十分稀少，只有零星研究性质的案例，未能大规模普及。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种森林环境传感器的布置安装结构，通过在环境传感器上增加主支架，使用无人机直接投放使其卡在在树冠，解决了需要人工进入树林，绑扎在树干上这种施工周期长，效率低下的问题，同时因为传感器位于树冠顶部，可监测范围大，响应速度好；且树冠层阳光充足，能更好的利用太阳能发电，因此传感器可以采用较小的电池甚至取消电池，太阳能电池板面积也可以减少。此外在传感器失效或者无需再使用时，布置在树冠的环境传感器也非常容易再次通过无人机逐个回收，避免遗留森林中造成污染。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种森林环境传感器的布置安装结构，包括环境传感器，所述传感器外壳顶面外缘一圈固定设置有铰接座，所述铰接座内通过铰接安装有主支架，所述主支架近似为L形结构，其包括第一支架和第二支架，所述第二支架位于第一支架远离传感器外壳的末端，且和第一支架之间的角度为锐角，构成钩挂结构；所述第二支架的自由端的厚度小于其连接端的厚度；所述主支架上通过铰接还安装有若干组可拆卸的副支架，所述副支架由两根铰接的子支架连接，两子支架形成延展面，所述两子支架形成延展面彼此之间平行或错开排列。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述铰接座(2)和主支架(3)有若干个，主支架通过铰接与铰接座连接，等距离安装于传感器外壳(11)外缘一圈或在传感器外壳(11)上下分层交错安装。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述传感器外壳顶面外缘一圈还固定设有导向翼，所述导向翼为若干个，与所述的铰接座交叉且等距离安装于传感器外壳顶面外缘一圈。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述导向翼为不规则梯形，所述不规则梯形具有两平行边，所述两平行边一长一短，长边固定于传感器外壳外表面；所述不规则梯形还具有延长线交叉的上侧边和下侧边。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述传感器外壳顶部上装有太阳能板，所述太阳能板与环境传感器内部蓄电池电性连接。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述主支架可自由选择是否折叠，可自由选择调节或固定与铰接座的角度。

作为本发明所述的一种森林环境传感器的布置安装结构的优选方案，其中：所述主支架可自由选择是否折叠，并且可自由调节与铰接座的角度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

1、通过在环境传感器上增加主支架，利用无人机直接投放使其卡在在树冠，不仅传感器采集范围广,布设投放速度快，不受地形道路限制，还无需人工进入树林进行绑扎避免伤害树木，提升了使用效率，缩短了安装时间。无人机布置环境传感器的效率是人工入林绑扎的数十倍甚至数百倍，因而极大的降低了环境传感器的安装和使用成本。

2、通过在环境传感器顶部增加太阳能板，在树冠层利用太阳能发电，由于能够充分补充电量，因此传感器可以采用较小的太阳能电池板，和较小的充电电池甚至取消电池只使用电容储能以便夜晚工作，节约了成本保护了环境。且环境传感器安装位置高感应范围广，提高了使用的效率。

3、在传感器失效或者无需再使用时，布置在树冠的环境传感器也非常容易再次通过无人机逐个回收，避免遗留森林中造成污染。

附图说明

图1为本发明仰视结构图；

图2为本发明俯视结构图；

图3为本发明内部结构图；

图4为本发明右视结构图；

图5为本发明正前结构图；

图6为本发明左视前结构图；

其中：1、环境传感器；11、传感器外壳；2、铰接座；3、主支架；31、第一支架；32、第二支架；4、导向翼；5、开口；6、太阳能板；7、副支架；71、子支架；8、蓄电池。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种森林环境传感器1的布置安装结构，包括环境传感器1，所述传感器外壳11顶面外缘一圈固定设置有铰接座2，所述铰接座2内通过铰接安装有主支架3，之所以选择铰接方式是因为可以根据不同的树木类型，可以更换不同形状或者尺寸的支架，例如对松树可以用短支架，而桉树则尽可能用长支架并且支架之间用一圈或者多圈细缆连接，从而让传感器尽可能稳定的保持在树冠顶层，所述主支架3近似为L形结构，其包括第一支架31和第二支架32，所述第二支架32位于第一支架31远离传感器外壳11的末端，且和第一支架31之间的角度为锐角，构成钩挂结构；所述第二支架32的自由端的厚度小于其连接端的厚度；所述主支架3上通过铰接还安装有若干组可拆卸的副支架7，所述副支架7由两根铰接的子支架71连接，两子支架71形成延展面，所述两子支架71形成延展面彼此之间平行或错开排列。

为了使其在利用无人机投放时能够准确的挂住树冠，将主支架3设计为近似为L形结构，其包括第一支架31和第二支架32，第二支架32位于第一支架31远离传感器外壳11的末端，且和第一支架31之间的角度为锐角，构成钩挂结构，所述第二支架32的自由端的厚度小于其连接端的厚度，这样在投放时第二支架32挂钩就能勾住树枝或树叶；

具体的，为了能够使其在布置时能准确的挂住树冠，将铰接座2和其铰接安装的主支架3设计为若干个，主支架3通过铰接方式与铰接座2连接，等距离安装于传感器外壳11外缘一圈或在传感器外壳11上下分层交错安装，投放时根据现场环境针对不同的树冠类型能够调节主支架3和铰接座2之间的角度，可以选择主支架3和铰接座2之间为90度或者大于90度。

具体的，为了能够应对枝杈较少的树木，也能顺利的将环境传感器1布置在树冠，在主支架3上通过铰接安装有若干组可拆卸的副支架7，所述副支架7由两根铰接的子支架71连接，两子支架71形成的延展面彼此之间平行或错开排列，另外通过增加副支架7增加了安装结构整体密度，使其在投放时能够轻松的挂住树叉，对于枝杈较多的树木就可以拆除副支架7，直接利用主支架3挂勾树冠，根据环境不同进行调整。

具体的，环境传感器1利用无人机高空投放时下落过程中由于气流的影响往往会被气流带偏位置，为了避免这种情况，设计时在传感器外壳11顶面外缘一圈增加导向翼4，导向翼4为不规则梯形，不规则梯形具有两平行边，两平行边一长一短，长边固定于传感器外壳11顶面外表面；不规则梯形还具有延长线交叉的上侧边和下侧边，导向翼4设计有若干个，与所述的铰接座2交叉且等距离安装于环境传感器1传感器外壳11顶面外缘一圈，这样在下落时导向翼4就可能切割各方向气流保证其准确的落入投放时的地点。

具体的，为了无人机一个架次能携带更多的环境传感器1，将主支架3设计为可折叠，投放时通过弹簧或者无人机上的展开机械结构将支架展开后进行下放，这样下落的环境传感器1就能与树冠接触挂起。

具体的，由于环境传感器1是被无人机投放在树冠，这样传感器的光照时间就会变长，将传感器上端增加太阳能板6，利用其为蓄电池8充电，由于有电能的补充蓄电池8，因此可以携带较小的电池和太阳能板，这样环境传感器1自身就能够减少体积，不仅能够节约成本还能间接保护环境。

本发明工作原理及使用办法：由于近年来森林火灾已构成森林生态的最大危害，且森林火灾是世界林业的重要灾害之一，每年都有一定数量发生，造成森林资源的重大损失和严重的环境污染，随着科技的发展无线传感器网络技术的应用促进了林业现代化建设，通过在森林里设置环境传感器1用来监测森林环境数据信息，环境传感器1是一种能够感知环境变化并将其转化为电信号输出的设备。它可以测量温度、湿度、气压、光照等环境参数，并将这些数据传输到计算机或其他设备中进行处理和分析。环境传感器1的工作原理是基于物理、化学或生物学的原理，通过感知环境中的物理量、化学量或生物量来实现环境参数的测量。

环境传感器1的工作原理可以分为以下几个步骤：

1.感知环境变化：环境传感器1通过感知环境中的物理量、化学量或生物量来实现环境参数的测量。例如，温度传感器可以通过测量物体的热量来感知温度变化，湿度传感器可以通过测量空气中的水分含量来感知湿度变化,一氧化碳和二氧化碳的含量通过光谱感应器来感知。

2.转化为电信号：环境采集传感器将感知到的环境变化转化为电信号输出。这个过程通常是通过传感器内部的电路来实现的。例如，温度传感器可以通过热敏电阻将温度变化转化为电阻变化，然后通过电路将电阻变化转化为电信号输出。

3.传输数据：环境传感器1将转化后的电信号传输到计算机或其他设备中进行处理和分析。这个过程通常是通过无线或有线方式来实现的。例如，无线温度传感器可以通过无线网络将温度数据传输到计算机中进行处理和分析。

4.处理和分析数据：计算机或其他设备接收到环境传感器1传输的数据后，可以进行处理和分析。这个过程通常是通过软件来实现的。例如，可以使用数据分析软件来对温度、湿度等环境参数进行分析，以便更好地了解环境变化。

环境传感器1是一种非常重要的设备，它可以帮助我们更好地了解环境变化，从而采取相应的措施来保护环境。通过了解环境采集传感器的工作原理，我们可以更好地理解它的应用和优势，从而更好地利用它来保护森林环境。

但是由于森林环境区域大且树木密度不均、森林高度动态变化、信号易遮挡等特点,在森林环境中易造成节点能量耗尽快、网络生命周期短及数据传输延迟大的困境，而且在大而高的森林中放置这些传感器是很困难的，爬树来安置传感器也有其自身的风险，为此发明人发明了一种在树冠布置环境传感器1的安装结构，通过在树冠布置环境传感器1来检测数据，在树冠布置传感器首先信号不会被遮挡，能使信号传输的更快，还能降低能量消耗，其次在树冠光照时间长，能够利用太阳能来给环境传感器1提供电力供给，使其有源源不断的电能来供给环境传感器1的运转，使传感器不需要采用大容量的电池，这样能够减少电池体积，从而也能减小环境传感器1整体体积，做到节约成本，降低消耗；

在不同的条件下，本发明安装方式多样，在遇到树木枝杈较多的时候布置环境传感器1时，可以将环境传感器1的副支架7拆下，因为由于枝杈较多只需要主支架3即可挂树枝使其留置在树冠，将主支架3折起一定角度，利用无人机携带一个以上环境传感器1，将无人机飞至指定树冠上端，通过弹簧或者无人机上的展开机械结构将支架展开后，放下一个环境传感器1，在传感器外壳11顶面外缘一圈上的导向翼4的作用下环境传感器1落到树冠上，投放完毕后接着依次投放剩余的环境传感器1；在树木的树杈较少的时候布置环境传感器1时，将环境传感器1的主支架3和副支架7折起一定角度，利用无人机携带一个以上环境传感器1，将无人机飞至指定树冠上端，支架展开后，放下一个环境传感器1，在传感器外壳11顶面外缘一圈上的导向翼4的作用下环境传感器11落到树冠上，接着依次投放剩余的环境传感器1；在遇到树杈极少的情况下，为了能在树冠上布置环境传感器1时，将主支架3和副支架7完全展开，根据实际情况在主支架3之间系上绳索或塑料条或其他线状物，使其形成网状，在利用无人机投放单个进行投放，网状能够轻松使环境传感器1挂在树冠，接着在依次投放其他环境传感器1，直至投放结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。