高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括航拍飛行器、固定于航拍飛行器上的葉片取樣組件、遙控器終端，航拍飛行器包括主控芯片、定位芯片、夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)，定位芯片的信號(hào)輸出端與主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，主控芯片的控制信號(hào)輸出端與夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的控制端相連接；葉片取樣組件包括葉片夾具，對(duì)葉片進(jìn)行打孔的打孔器，對(duì)葉片樣本貼標(biāo)的貼標(biāo)機(jī)構(gòu)，夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的動(dòng)力端分別與夾具、打孔器、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)的控制端相連接，葉片經(jīng)葉片取樣組件取樣并貼標(biāo)后形成葉片樣本，其對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽信息、參數(shù)信息經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。本發(fā)明提高了野外葉片取樣工作的便利性。
【專利說明】
高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種葉片取樣裝置，特別是涉及一種高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，屬于林業(yè)研究技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在植被生態(tài)學(xué)或林業(yè)科學(xué)研究中，需要進(jìn)行大量的野外植物樣品取樣工作?，F(xiàn)有的葉片取樣過程一般是，利用傳統(tǒng)的葉片取樣工具采集大量的葉片，采集過程中，同步記錄每份葉片樣品對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間、地理位置、樹高、物種名稱等參數(shù)信息。
[0003]上述葉片取樣工作的困難在于，一方面，傳統(tǒng)的葉片取樣工具僅能夠采集一定范圍內(nèi)的葉片，如高枝剪能夠采集距地面高度5米以內(nèi)的葉片，借助爬樹工具僅能夠采集樹木主干附近的葉片，借助熱氣球或直升飛機(jī)才能夠采集樹木上層林冠層的葉片，成本過于昂貴；另一方面，在數(shù)據(jù)記錄過程中，樹高參數(shù)需要尋找地勢(shì)平坦、視野開闊的空間利用測(cè)距與量角工具進(jìn)行測(cè)定，對(duì)林木生長(zhǎng)密集的森林并不適用;野外無法鑒別的物種需采集、壓制標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定;野外工作條件惡劣，紙質(zhì)記錄不易保管，手寫字跡難以辨認(rèn)等原因造成采樣信息不完整而導(dǎo)致樣品作廢。
[0004]由此可見，尚沒有一種使用方便、記錄精準(zhǔn)的自動(dòng)化葉片取樣裝置，能夠?qū)θ我飧叨扔绕涫菍?duì)樹木高度為10-30米及以上的植被群落進(jìn)行葉片取樣及參數(shù)記錄，這對(duì)進(jìn)一步開展林業(yè)研究造成了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，可通過控制飛行器采集任意高度、位置的葉片樣本，同時(shí)自動(dòng)記錄每個(gè)葉片樣本對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)信息，極大的提高了野外葉片取樣工作的便利性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括航拍飛行器、固定于航拍飛行器上的葉片取樣組件、遙控器終端，
[0008]該航拍飛行器包括主控芯片、定位芯片、夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)，該定位芯片的信號(hào)輸出端與該主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，該主控芯片的控制信號(hào)輸出端與該夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的控制端相連接；
[0009]該葉片取樣組件包括用于夾持葉片的夾具，用于對(duì)夾持于該夾具上的葉片打孔的打孔器，用于對(duì)經(jīng)該打孔器打下的葉片樣本進(jìn)行貼標(biāo)的貼標(biāo)機(jī)構(gòu)，該夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的動(dòng)力端分別與該夾具、打孔器、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)的控制端相連接；
[0010]葉片經(jīng)該葉片取樣組件取樣并貼標(biāo)后形成葉片樣本，該葉片樣本的標(biāo)簽信息、參數(shù)信息經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至該遙控器終端，存儲(chǔ)于該遙控器終端的存儲(chǔ)器中。
[0011]進(jìn)一步的，
[0012]所述貼標(biāo)機(jī)構(gòu)包括標(biāo)簽組件和設(shè)置于所述夾具下方的收集組件，該收集組件包括第一卷軸、第一滾軸，該第一卷軸與第一滾軸上卷設(shè)有第一夾層，該標(biāo)簽組件包括第二卷軸、第二滾軸，該第二卷軸與第二滾軸上卷設(shè)有帶有標(biāo)簽的第二夾層，該第一滾軸與第二滾軸相對(duì)應(yīng)設(shè)置，該標(biāo)簽的位置與所述航拍飛行器的無線攝像頭位置相對(duì)應(yīng)。
[0013]所述夾具包括夾板和連桿，該夾板通過該連桿連接于所述航拍飛行器下方，該夾板上開有與所述打孔器對(duì)應(yīng)的孔，所述夾具電機(jī)的動(dòng)力端與該連桿相連接。
[0014]所述參數(shù)信息包括所述葉片樣本對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)、葉片傾角、樹高、物種名稱、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)，該空間坐標(biāo)參數(shù)根據(jù)所述定位芯片采集的信號(hào)獲得，該葉片傾角參數(shù)根據(jù)所述航拍飛行器的慣性傳感器采集的信號(hào)獲得，該樹高參數(shù)根據(jù)所述航拍飛行器的高度氣壓計(jì)采集的信號(hào)獲得。
[0015]所述第一夾層、第二夾層可以是PE薄膜或石蠟密封膜。
[0016]所述遙控器終端是安裝于移動(dòng)終端上的應(yīng)用程序。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0018]1、只要飛行器及其遙控器終端之間的距離在二者的數(shù)據(jù)傳輸范圍之內(nèi)，通過控制飛行器的飛行位置，就可以采集任意高度和位置的葉片樣本；
[0019]2、能夠自動(dòng)記錄每個(gè)葉片樣本對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)信息，數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確，大幅提高了葉片樣本的有效性；
[0020]3、極大的提高了野外葉片取樣工作的便利性，有利于推進(jìn)樹木上層尤其是林冠層的研究。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是現(xiàn)有航拍飛行器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的航拍飛行器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖3是本發(fā)明的葉片取樣組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明的葉片夾具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5是本發(fā)明一具體實(shí)施例中遙控器終端的操作界面示意圖。
[0026]圖6是本發(fā)明一具體實(shí)施例中采集的葉片樣品示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]如圖2-5所示，本發(fā)明公開的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括航拍飛行器1、固定于航拍飛行器下端的葉片取樣組件、遙控器終端。
[0029]如圖1所示，現(xiàn)有的航拍飛行器包括機(jī)架、主控芯片、電機(jī)、調(diào)速器、陀螺儀、加速度傳感器、高度氣壓計(jì)(或超聲波傳感器)、遙控器、無線攝像頭2等，陀螺儀、加速度傳感器的信號(hào)輸出端與主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，二者用于采集飛行器的姿態(tài)數(shù)據(jù)，高度氣壓計(jì)(或超聲波傳感器)的信號(hào)輸出端與主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，用于采集飛行器的高度數(shù)據(jù)，主控芯片的控制信號(hào)輸出端通過調(diào)速器與電機(jī)相連接，遙控器與主控芯片通過無線傳輸模塊(如藍(lán)牙、紅外線、WIFI等)傳輸數(shù)據(jù)(包括控制指令等)，主控芯片接收遙控器發(fā)出的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)通過調(diào)速器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)飛行器的前后、左右、上下飛行動(dòng)作;無線攝像頭采集的視頻、圖像信息經(jīng)遙控器上的顯示屏顯示。航拍飛行器及其相關(guān)技術(shù)已經(jīng)屬于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不再對(duì)其結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0030]如圖2所示，本發(fā)明的航拍飛行器I，還包括定位芯片、夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)等，定位芯片的信號(hào)輸出端與主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，主控芯片的控制信號(hào)輸出端與夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的控制端相連接;遙控器終端不僅具有遙控飛行器、顯示視頻畫面的功能，還設(shè)有存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)采集的葉片樣本的各項(xiàng)參數(shù)信息；
[0031]如圖3、4所示，葉片取樣組件包括葉片夾具、打孔器3、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)，葉片夾具用于夾住葉片，其包括夾板41和連桿42，夾板41通過連桿42連接于飛行器機(jī)架下方，夾板41上開有與打孔器3對(duì)應(yīng)的孔43，夾具電機(jī)的動(dòng)力端與連桿42相連接，夾具電機(jī)可驅(qū)動(dòng)連桿42上下動(dòng)作帶動(dòng)夾板41上下動(dòng)作;打孔器3固定于夾板41上方與夾板上的孔43對(duì)應(yīng)的位置，打孔電機(jī)的動(dòng)力端與打孔器3相連接，打孔電機(jī)可驅(qū)動(dòng)打孔器3上下動(dòng)作，打孔器3向下動(dòng)作時(shí)，對(duì)夾持于夾板41上的葉片進(jìn)行打孔，打下的葉片作為葉片樣本落入夾板下方的貼標(biāo)機(jī)構(gòu)上；
[0032]貼標(biāo)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于夾板41下方的收集組件和設(shè)置于夾板側(cè)邊的標(biāo)簽組件，收集組件包括第一卷軸51、第一滾軸52，第一卷軸51與第一滾軸52上卷設(shè)有第一夾層53，標(biāo)簽組件包括第二卷軸54、第二滾軸55，第二卷軸54與第二滾軸55上卷設(shè)有帶有標(biāo)簽57 (如二維碼)的第二夾層56，標(biāo)簽57的位置與無線攝像頭2的位置相對(duì)應(yīng)，貼標(biāo)電機(jī)的動(dòng)力端與第一滾軸52、第二滾軸55相連接，葉片樣本落入其下方的第一夾層53后，貼標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾軸52、第二滾軸55轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)滾軸分別帶動(dòng)纏繞其上的夾層傳動(dòng)，葉片樣本隨第一夾層53運(yùn)動(dòng)，標(biāo)簽57隨第二夾層56運(yùn)動(dòng)，第一、第二夾層通過兩個(gè)滾軸之間的擠壓貼合在一起，這樣，形成了包裹有標(biāo)簽和葉片樣本的葉片樣品(如圖6所示)；
[0033]上述采集葉片樣本的同時(shí)，記錄該葉片樣本對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)信息，具體過程是:無線攝像頭2與標(biāo)簽組件上的標(biāo)簽57位置相對(duì)應(yīng)，采集葉片樣本時(shí)，該葉片樣本的標(biāo)簽信息經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端，存儲(chǔ)于遙控器終端的存儲(chǔ)器中。如圖5所示，遙控器終端不僅可以是經(jīng)功能擴(kuò)展的飛行器遙控器，也可以是能夠安裝于移動(dòng)終端(如智能手機(jī))上的應(yīng)用程序，利用該遙控器終端，于采集葉片樣本時(shí)，能夠同時(shí)采集、記錄該葉片樣本對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)、葉片傾角、樹尚、物種名稱、米集時(shí)間、米集地點(diǎn)、米集人等參數(shù)?目息，其中，需米集葉片樣本的空間坐標(biāo)參數(shù)時(shí)，飛行器主控芯片將定位芯片采集的地理位置數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端，需采集葉片樣本的葉片傾角參數(shù)時(shí)，飛行器主控芯片對(duì)陀螺儀、加速度傳感器采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后將傾角數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端，采集葉片樣本的樹高參數(shù)時(shí)，遙控飛行器飛行至樹木頂端，飛行器主控芯片將高度氣壓計(jì)此時(shí)采集的飛行高度數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端;最終，每一葉片樣本及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽信息、空間坐標(biāo)、葉片傾角、樹高、物種名稱(經(jīng)專業(yè)人士輸入確定)、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)、采集人等參數(shù)信息作為一條完整的葉片樣品信息保存于遙控器終端的存儲(chǔ)器中。
[0034]結(jié)合圖5所示，本發(fā)明的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，使用方法是:
[0035]通過遙控器終端控制航拍飛行器的飛行位置，使得葉片近似平行的位于夾板41上方，點(diǎn)擊夾樣按鈕，主控芯片控制夾具電機(jī)動(dòng)作使得夾板上升而將葉片夾住，點(diǎn)擊取樣按鈕，主控芯片控制打孔電機(jī)動(dòng)作使得打孔器3對(duì)夾持于夾板上的葉片打孔，打下的葉片落入下方的收集組件上，主控芯片控制貼標(biāo)電機(jī)動(dòng)作使得第一滾軸52、第二滾軸55轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片與標(biāo)簽57隨相應(yīng)的夾層運(yùn)動(dòng)，兩夾層通過兩個(gè)滾軸之間的擠壓貼合在一起，形成葉片樣品，與此同時(shí)，無線攝像頭2將采集的該葉片樣本對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽圖像經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至遙控器終端并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；葉片采樣操作完成后，可根據(jù)需要，于遙控器終端設(shè)置該葉片樣本需要同步采集記錄的各項(xiàng)參數(shù)信息，采集記錄完成后，點(diǎn)擊保存，即將采集的葉片樣品及其參數(shù)信息完整的保存于存儲(chǔ)器中。
[0036]如圖5所示，點(diǎn)擊照片對(duì)應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)還可以采集采樣地照片、無法鑒定物種的照片等，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，便于返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定研究。
[0037]所述第一夾層53、第二夾層56可以是PE薄膜或石蠟密封膜等可通過擠壓緊密貼合、且不透水不透氣的材質(zhì)，既可固定住葉片樣本，擠壓出空氣減少氧化，又可避免葉片水分散失，不影響后續(xù)對(duì)葉片化學(xué)成分的測(cè)定。
[0038]所述定位芯片可以根據(jù)使用場(chǎng)合設(shè)置，例如，對(duì)大空間尺度的植被生態(tài)學(xué)或林業(yè)科學(xué)研究，定位芯片采用GPS芯片，記錄采樣位置的精度為1m以內(nèi)；對(duì)群落生態(tài)學(xué)等小空間尺度的研究，定位芯片可采用LocalSence等室內(nèi)精確定位系統(tǒng)，在樣方四個(gè)角落部署定位基站，定位精度可達(dá)到1cm以內(nèi)。
[0039]于一具體實(shí)施例中，第一卷軸與第一滾軸的距離為20cm，第二卷軸上的第二夾層每隔20cm貼合一二維碼標(biāo)簽。航拍飛行器使用四軸航拍飛行器，具有尺寸較小、重量較輕、易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。
[0040]以上所述是本發(fā)明的較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡(jiǎn)單替換等顯而易見的改變，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，包括航拍飛行器、固定于航拍飛行器上的葉片取樣組件、遙控器終端， 該航拍飛行器包括主控芯片、定位芯片、夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)，該定位芯片的信號(hào)輸出端與該主控芯片的信號(hào)輸入端相連接，該主控芯片的控制信號(hào)輸出端與該夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的控制端相連接； 該葉片取樣組件包括用于夾持葉片的夾具，用于對(duì)夾持于該夾具上的葉片打孔的打孔器，用于對(duì)經(jīng)該打孔器打下的葉片樣本進(jìn)行貼標(biāo)的貼標(biāo)機(jī)構(gòu)，該夾具電機(jī)、打孔電機(jī)、貼標(biāo)電機(jī)的動(dòng)力端分別與該夾具、打孔器、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)的控制端相連接； 葉片經(jīng)該葉片取樣組件取樣并貼標(biāo)后形成葉片樣本，該葉片樣本的標(biāo)簽信息、參數(shù)信息經(jīng)無線傳輸模塊傳輸至該遙控器終端，存儲(chǔ)于該遙控器終端的存儲(chǔ)器中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述貼標(biāo)機(jī)構(gòu)包括標(biāo)簽組件和設(shè)置于所述夾具下方的收集組件，該收集組件包括第一卷軸、第一滾軸，該第一卷軸與第一滾軸上卷設(shè)有第一夾層，該標(biāo)簽組件包括第二卷軸、第二滾軸，該第二卷軸與第二滾軸上卷設(shè)有帶有標(biāo)簽的第二夾層，該第一滾軸與第二滾軸相對(duì)應(yīng)設(shè)置，該標(biāo)簽的位置與所述航拍飛行器的無線攝像頭位置相對(duì)應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述夾具包括夾板和連桿，該夾板通過該連桿連接于所述航拍飛行器下方，該夾板上開有與所述打孔器對(duì)應(yīng)的孔，所述夾具電機(jī)的動(dòng)力端與該連桿相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)信息包括所述葉片樣本對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)、葉片傾角、樹高、物種名稱、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)，該空間坐標(biāo)參數(shù)根據(jù)所述定位芯片采集的信號(hào)獲得，該葉片傾角參數(shù)根據(jù)所述航拍飛行器的慣性傳感器采集的信號(hào)獲得，該樹高參數(shù)根據(jù)所述航拍飛行器的高度氣壓計(jì)采集的信號(hào)獲得。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述第一夾層、第二夾層可以是PE薄膜或石蠟密封膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空葉片取樣與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控器終端是安裝于移動(dòng)終端上的應(yīng)用程序。
【文檔編號(hào)】G01N1/04GK105928732SQ201610244520
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】陳雅涵
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院植物研究所