一种基于低轨卫星网络的树木监测装置及树木监测平台的制作方法

本申请涉及树木监测，具体涉及一种基于低轨卫星网络的树木监测装置及平台。

背景技术：

1、现阶段树木生长状况的监测主要依靠人工巡检，有些通过仪器检测的手段也需要人工启动或者抄录数据。部分监控装置可通过nb-iot或4g网络将监控数据传输到数据平台，但由于被监测树木大多位于人烟稀少这类网络覆盖不佳的区域，想要实现监测数据的网络传输是一个巨大的难题。虽然使用北斗这种高轨同步通信卫星可以解决通信问题，但是这种方案功耗较大，由于监测设备多采用一次性电池供电，待机时间短，维护成本高，无法大规模商用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的主要目的是提供一种基于低轨卫星网络的树木监测装置及平台，以实现树木监测不依赖地面通讯网络、安装位置不受限制、降低能耗、提高待机寿命的目的。

2、本申请提供一种基于低轨卫星网络的树木监测装置，其包括：

3、基座，基座下端设置有两探针，探针内部中空设置，一探针内部设有加热丝和第一温度传感器，另一探针内部设有第二温度传感器；

4、基座上端设置有多个固定柱，固定柱上装配有pcb电路板；

5、pcb电路板上包括依次电连接的数据采集装置、数据存储装置、卫星通讯装置；

6、数据采集装置与第一温度传感器和第二温度传感器电连接；

7、数据存储装置用于存储数据采集装置采集到的第一温度传感器和第二温度传感器的数据；

8、卫星通讯装置具有定时通信功能，用于发送数据；

9、供电装置，其为加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器、数据采集装置、数据存储装置和卫星通讯装置供电。

10、由上，基座上的两探针插入树干并固定好后，温度传感器记录在加热丝的加热作用下的温度变化，数据采集装置每隔预设采集周期采集温度数据，计算出代表树木生长状况的评估数据，并存储在数据存储装置中；当评估数据正常时，卫星通讯装置通过定时通讯服务将数据存储装置中的数据一次性发送；当评估数据超出正常阈值时，生成报警数据，并立刻启动卫星通讯装置，将报警数据发送出去，以便提醒工作人员进行现场查看和救助。该套装置结构简单、使用成本低、维护成本低、实用性高、操作简单，且无需依托地面网络和供电线路，可以安装在树干的任何位置上。

11、作为第一方面可能实现的实施方式，基座两侧分别设置有固定楔块，固定楔块具有通孔，以配合螺丝将基座固定于树干上。

12、由上，每个固定楔块上均设置有一通孔，通过固定楔块上的通孔将基座固定在树干上，防止监测过程中脱落。

13、作为第一方面可能实现的实施方式，两探针垂直于树木液流方向插入树干设置，安装有加热丝的探针位于树木液流方向上游。

14、由上，安装有加热丝的探针采用恒定功率加热，由于液流向上的运输作用，会带走部分热量，通过对比两探针的温差电势，可得出实时茎流速率。

15、作为第一方面可能实现的实施方式，数据采集装置由一微处理器实现。

16、由上，微处理器内置时钟，具有定时采集功能；每隔预设采集周期，数据采集装置采集一次数据。定时采集功能能够使得该树木监测装置节约能耗。

17、作为第一方面可能实现的实施方式，卫星通讯装置，包括：

18、基带芯片，其分别与射频功率放大器和低噪声放大器电连接，还电连接微处理器；

19、射频开关，其分别与射频功率放大器和低噪声放大器电连接；

20、卫星天线，与射频开关电连接。

21、由上，卫星通讯装置负责接收卫星广播信号，微处理器将数据信息发送给基带芯片进行编码处理，保证能够与低轨卫星通信，基带芯片完成合成即将发射的基带信号后，经射频功率放大器将基带信号放大到更高功率级别，便于卫星接收信号；卫星通讯装置接收到的反馈信号经低噪声放大器增强信号，并尽可能减小信号中的噪声功率后，传输至基带芯片内进行解码；射频开关提升控制电路驱动能力，快速实现信号的切换。

22、作为第一方面可能实现的实施方式，供电装置包括一次性锂亚硫电池和超级电容。

23、由上，锂亚硫电池容量大，自放电率低，但瞬时电流输出能力差，必须配合超级电容为该套装置提供瞬时大电流供电能力，确保数据发送期间的供电稳定。

24、本申请还提供一种树木监测平台，其包括：

25、上述任一项所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置；

26、用于与上述树木监测装置通信的低轨卫星；

27、用于与低轨卫星通信的终端，终端包括可视化界面。

28、由上，该树木监测装置能够实现定时采集和定时通信功能，除树木生长数据采集和通讯时刻外，该树木监测装置处于低功耗休眠状态，大幅节约电能消耗，提高了待机寿命。该树木监测装置可配置报警阈值，当树木生长状况数据超出阈值后，立即生成报警数据，发送给低轨卫星，低轨卫星再将数据传输至地面终端，提醒工作人员进行现场查看和救助。

29、综上所述，本申请提供的基于低轨卫星网络的树木监测装置及平台，数据传输基于低轨物联网卫星，不依赖地面通讯网络，安装位置不受限制；通讯距离小于1000km，装置的发射功率小于1w，极大降低传输能耗，提高装置的使用寿命降低维护成本；除树木生长数据采集和通讯时刻外，该树木监测装置处于低功耗休眠状态，大幅节约电能消耗，提高了待机寿命。该树木监测装置可配置报警阈值，当树木生长状况数据超出阈值后，立即生成报警数据。

技术特征：

1.一种基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，所述基座两侧分别设置有固定楔块，所述固定楔块具有通孔，以配合螺丝将所述基座固定于树干上。

3.如权利要求1所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，两所述探针垂直于树木液流方向插入树干设置，安装有所述加热丝的所述探针位于所述树木液流方向上游。

4.如权利要求1所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，所述数据采集装置由一微处理器实现。

5.如权利要求4所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，所述卫星通讯装置，包括：

6.如权利要求1所述的基于低轨卫星网络的树木监测装置，其特征在于，所述供电装置包括一次性锂亚硫电池和超级电容。

7.一种树木监测平台，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种基于低轨卫星网络的树木监测装置及平台，该装置包括基座，基座下端设置有两探针，探针内部中空设置，一探针内部设有加热丝和第一温度传感器，另一探针内部设有第二温度传感器；基座上端设置有多个固定柱，固定柱上装配有PCB电路板；PCB电路板上包括依次电连接的数据采集装置、数据存储装置、卫星通讯装置；数据采集装置与第一温度传感器和第二温度传感器电连接；数据存储装置用于存储数据采集装置采集到的第一温度传感器和第二温度传感器的数据；卫星通讯装置具有定时通信功能，用于发送数据；供电装置，其为加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器、数据采集装置、数据存储装置和卫星通讯装置供电。本申请能够实现树木监测不依赖地面通讯网络、安装位置不受限制、降低能耗、提高待机寿命的目的。技术研发人员：吕强,刘金全,李阳,王新蕾,杨立业,宋博受保护的技术使用者：北京国电高科科技有限公司技术研发日：20231227技术公布日：2024/8/27