技术领域
[0001] 本实用新型属于园林设备技术领域，尤其是一种针对高价值树木的生长支护与检测系统。
背景技术
[0002] 古树名木是国家的瑰宝,是民族悠久历史文化的象征。历史文化古树、珍贵濒危树种以及具有独特景观价值的树木,是一种不可再生的自然和文化遗产。历史文化古树和濒危树种的保护一直以来都是国家或地区开展的自然资源保护的重要内容之一，对珍稀
植物资源有着重要的意义。
[0003] 对于存在倾倒
风险的树木通常都需要使用
支架固定。传统的树木固定通常使用
铁丝绑扎木杆作为
支撑，但是，传统方式木杆存在易损坏、不能重复利用且不够环保的缺点。同时考虑树木固定时间长达数年，期间树木可能存在一个快速生长的过程，传统树木固定架的不可调节性对树木生长存在限制。另外，树木春季需要大量养分，夏季易受病虫害影响，而且传统树木固定架不能反馈树木生长情况。
[0004] 针对上述问题，关于树木固定架的实用新型层出不穷。
专利号为CN107820900265.0的中国专利公开了一种便于安装的树木固定架，该装置结构简单、安装便捷，但不能调节所述固定带(即树木固定环)的大小及高度，不具备普遍适用性。专利号为CN107820847763.3的中国专利公开了一种可重复利用的园林树木固定架，该固定架虽然可以根据树木生长情况调节所述第一弧形
夹板和第二弧形夹板达到不影响树木生长的效果，但其支撑杆安放不合理，只能固定倾斜度安置支撑杆，而且不能反馈树木生长情况。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于克服
现有技术的不足，提出一种针对高价值树木的生长支护与检测系统，能够对新移植或存在倾倒风险的高价值树木进行固定，并且能够根据树木的生长情况调整紧固环的大小及高度，同时可根据采集到的图像和
传感器反馈信息，对树木生长情况进行监测，从而采取措施。
[0006] 本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007] 一种针对高价值树木的生长支护与检测系统，包括支撑装置及安装在支撑装置上的控制装置、
数据采集装置和
营养液注射装置；
[0008] 所述支撑装置包括两个外环扣、两个内环扣和多个支撑柱；所述外环扣为半圆弧状，在外环扣外侧安装带有圆孔的半圆环薄片，在外环扣侧面中心
位置水平方向上制有两个大小相同的圆孔，在外环扣内侧两个圆孔间竖直安装有
压力传感器，在外环扣外侧两个圆孔中间下端安装有挂钩；所述内环扣为圆弧状，在内环扣内侧嵌装有圆弧状的
橡胶垫，在内环扣外侧中心水平方向上镶嵌两个顶端带有
螺纹的圆柱体，在圆柱体上套装有
弹簧；所述内环扣安装在外环扣内侧，在内环扣上的两个带有螺纹的圆柱体穿过外环扣侧面两个圆孔，并通过
螺母将外环扣与内环扣连接在一起；两个外环扣对称放置，通过长螺钉穿过两边带圆孔的半圆环薄片并利用螺母固定；多个支撑柱均布安装在外环扣外侧端；
[0009] 所述控制装置安装在一个挂钩上，该控制装置包括
单片机及与其相连接的显示器、
开关和工作指示灯，所述单片机和显示器位于控制装置内部，所述开关和工作指示灯位于控制装置表面；该单片机还与数据采集装置、营养液注射装置相连接；
[0010] 所述数据采集装置包括
土壤湿度传感器、
温度传感器、CCD相机、红外相机和支撑架；所述土壤湿度传感器埋设在土壤中并通过
导线与控制装置下端相连；所述温度传感器位于控制装置侧端；所述CCD相机、红外相机位于支撑架内部，该支撑架为三
脚架并卡在外环扣上；所述土壤湿度传感器采集的土壤湿度数据、温度传感器采集的树木周边温度数据、CCD相机和红外相机采集图像数据传递给单片机；
[0011] 所述的营养液注射装置安装在一个挂钩上，该营养液注射装置包括注射袋、输液管和针头；营养液注射装置设有三进一且由单片机控制的开关
阀，三个入口分别连接不同成分营养液，一个出口通过输液管连接针头。
[0012] 所述支撑柱包括上连接柱、下连接柱和地钉，所述上连接柱为中空圆柱，上连接柱上端为薄长方体，且其一侧有圆孔，上连接柱下端于上述圆孔同侧
自下而上每五公分开圆孔贯穿；下连接柱为中空圆柱体，下连接柱上端在距离顶部五公分开圆孔贯穿，下连接柱下端为圆台状，在圆台下平面
焊接两个竖直薄长方体对称放置，两个竖直薄长方体一侧分别开圆孔贯穿且圆孔投影于同一平面；地钉为竖直圆锥状，尖端向下，地钉上端为薄长方体，且在其一侧有贯穿圆孔，在薄长方体下嵌套水平圆环；上连接柱上端置于外环扣的两相邻带圆孔的半圆环薄片间并通过短螺钉和螺母连接在一起；上连接柱置于下连接柱内，并且将两者制有的圆形孔对齐，通过长螺钉相连；所述地钉上端置于下连接柱下端设有的两个相邻带圆孔的竖直薄长方体间，并通过短螺钉和螺母连接。
[0013] 所述支撑柱为四个。
[0014] 所述控制装置还包括存储设备和天线，所述存储设备与单片机相连接用来存储单片机的工作指令日志；所述天线与单片机相连接用来向
云端发送信息和接收云端命令。
[0016] 所述注射袋为扁长方体状，注射袋最上端为一贯穿的圆孔，用于将注射袋悬挂于支撑装置的挂钩上，圆孔下有分别与小营养液袋相连的三个补充液口，用于将不同营养液灌入注射袋之中，注射袋内部的小营养液袋下端为三进一出型开关阀。
[0017] 本实用新型的优点和积极效果是：
[0018] 1、本实用新型通过支撑装置对树木的固定，通过数据采集装置采集树木生长状态数据(CCD采集树枝
叶片的形态确认营养状态和病害情况、红外采集虫害情况)和周围环境数据(土壤湿度和周围温度)实现对树木生长情况监测，如果发生病虫害情况则报警通知林园管理人员；通过营养液注射装置补充基本营养氮磷
钾等，若营养液注射装置中营养液容量降低到一定
阈值则报警通知林园管理人员补充相应营养液，从而实现对高价值树木的保护功能。
[0019] 2、本实用新型采用外环扣和内环扣结合的方式，能够对高价值树木进行固定，并且能够根据树木的生长情况调整紧固环的大小及高度，同时通过调节支撑柱来适用多种地形，其适用范围广泛。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0021] 图2是本实用新型的支撑装置示意图；
[0022] 图3是本实用新型的支撑装置中的外环扣示意图；
[0023] 图4是本实用新型的支撑装置中的内环扣示意图；
[0024] 图5是本实用新型的支撑装置中的支撑柱示意图；
[0025] 图6是本实用新型的控制装置正视图；
[0026] 图7是本实用新型的控制装置内部结构图；
[0027] 图8是本实用新型的数据采集装置示意图；
[0028] 图9是本实用新型的营养液注射装置示意图；
[0029] 图中，1-支撑装置、2-控制装置、3-数据采集装置、4-营养液注射装置、5-长螺钉、6-螺母、7-短螺钉、101-外环扣、102-挂钩、103-
压力传感器、104-内环扣、105-橡胶垫、106-弹簧、107-上连接柱、108-下连接柱、109-地钉、201-单片机、202-显示器、203-开关、204-工作指示灯、301-土壤湿度传感器、302-温度传感器、303-CCD相机、304-红外相机、305-支撑架、401-注射袋、402-输液管、403-针头。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对本实用新型
实施例做进一步详述。
[0031] 一种针对高价值树木的生长支护与检测系统，如图1所示，包括支撑装置1及安装在支撑装置1上的控制装置2、数据采集装置3和营养液注射装置4。其中控制装置2、营养液注射装置4分别悬挂于支撑装置1的挂钩上，数据采集装置3位于控制装置2一侧。所述控制装置2与数据采集装置3、营养液注射装置4相连接并控制数据采集装置3、营养液注射装置4工作。
[0032] 如图2所示，所述支撑装置1包括外环扣101、挂钩102、压力传感器103、内环扣104、橡胶垫105、弹簧106、上连接柱107、下连接柱108和地钉109。所述外环扣101为半圆弧状(如图3所示)，其半圆弧水平方向两边均焊接带圆孔的半圆环薄片，在外环扣101的45度和135度圆心
角圆环上外侧(所述内侧、外侧相对于圆心而言，面向圆心为内侧，远离圆心为外侧)分别焊接相隔两公分带有圆孔的半圆环薄片，外环扣101侧面中心位置水平方向相隔五公分有两个大小相同的圆孔。所述挂钩102为L形，外环扣101外侧两圆孔中间偏下两公分处镶嵌挂钩102。所述压力传感器103位于外环扣101内侧，在两个圆孔间竖直分布。所述内环扣104为圆弧状(如图4所示)，在圆弧面外侧中心水平方向相隔五公分镶嵌两个顶端带有螺纹的圆柱体。所述橡胶垫105为圆弧状面嵌套于内环扣104内侧。所述弹簧106嵌套在内环扣
104两圆柱体上。如图5所示，支撑装置1中的支撑柱包括上连接柱107、下连接柱108和地钉
109，上连接柱107为中空圆柱，上连接柱107上端为薄长方体，且其一侧有圆孔，上连接柱
107下端于上述圆孔同侧自下而上每五公分开圆孔贯穿(根据需求开5-10个圆孔)；下连接柱108为中空圆柱体，下连接柱108上端在距离顶部五公分开圆孔贯穿，下连接柱108下端为圆台状，在圆台下平面焊接两个竖直薄长方体对称放置，两个竖直薄长方体一侧分别开圆孔贯穿且圆孔投影于同一平面；地钉109为竖直圆锥状，尖端向下，地钉109上端为薄长方体，且在其一侧有贯穿圆孔，在薄长方体下嵌套水平圆环。
[0033] 所述支撑装置1连接方式为：内环扣104在外环扣101内侧，内环扣104中两个带有螺纹的圆柱体穿过外环扣101侧面两个圆孔，螺母6将外环扣101与内环扣104连接；两个外环扣101对称放置，长螺钉5穿过两边带圆孔的半圆环薄片，利用螺母6固定；上连接柱107上端置于外环扣101的两相邻带圆孔的半圆环薄片间，通过短螺钉7和螺母6连接；上连接柱107置于下连接柱108内，且将圆形孔对齐，通过长螺钉5相连；将地钉109上端置于下连接柱
108下端的两个相邻带圆孔的竖直薄长方体间，通过短螺钉7和螺母6连接；所述支撑装置1为高强度
不锈钢材质。
[0034] 在支撑装置1中，所述压力传感器103将固紧部分的受力数字化，当压力超出一定范围时，通知林业人员调整外环扣101之间距离；橡胶垫105保护树木表层免受损害；弹簧106可短期内避免限制树木生长；上连接柱107与外环扣101、下连接柱108与地钉109连接后均可通过转动调整角度，改变上连接柱107在下连接柱108之中的深度调节支撑杆的长度，以适应不同地形和树木高度。
[0035] 如图6所示，所述控制装置2包括单片机201、显示器202、开关203、工作指示灯204；单片机201和显示器202位于控制装置内部。如图7所示，显示器202在单片机201之上，开关
203和工作指示灯204位于控制装置表面。
[0036] 所述控制装置2中单片机201控制数据采集装置3、营养液注射装置4工作，负责数据采集与传输，单片机201将采集到的数据上传到云端，由云端对数据进行处理分析，将下一步
指定传达给单片机201执行；当工作指示灯204显示树木生长状态，指示灯204为绿色时，树木正常生长；为红色时，树木可能处于非正常状态，如缺水、缺乏
营养元素、存在病虫害。
[0037] 如图8所示，所述数据采集装置3包括土壤湿度传感器301、温度传感器302、CCD相机303、红外相机304和支撑架305。土壤湿度传感器301，通过导线与控制装置2下端相连；温度传感器302位于控制装置2右侧；CCD相机303、红外相机304位于支撑架305内部，支撑架305为三脚架，卡在外环扣101上，即控制装置2的上端。
[0038] 在数据采集装置3中，土壤湿度传感器301采集土壤湿度数据、温度传感器302采集树木周边温度数据、CCD相机303和红外相机304采集图像数据传递给单片机201；采集到的土壤湿度数据、树木周边温度数据及CCD相机303和红外相机304实时采集的整体图像，由单片机201将采集的数据上传到云端；当土壤湿度过高，检查是否排水抗涝，当土壤湿度过低，检查是否给水抗旱，根据树木周边温度数据判定是否给数木加保暖层；云端基于轮廓的匹配
算法判断CCD相机303和红外相机304实时采集的整体图像为树叶图像时，对采集到的树叶图像去噪，树叶图像去噪后进行
颜色阈值分割，设定颜色阈值，将前景图和背景图分开，对前景图进行RGB数值分析，识别判断植物是否正常或缺失必要元素或患病；同时，利用红外相机304的热成像技术采集虫类散发热
辐射数据，设定红外阈值，通过分割算法，判断否有虫害；然后将云端根据采集
数据处理得到的决策，传递给单片机201；判断缺失元素后，发送给营养液
信号给营养液注射装置4，营养液注射装置4中的开关阀由单片机201控制营养液罐的开关状态，对树木进行选择性注射营养液；根据云端反馈情况，单片机201报警通知林园管理人员及时处理。
[0039] 如图9所示，所述的营养液注射装置4包括注射袋401、输液管402和针头403。所述注射袋401为扁长方体状，注射袋401最上端为一贯穿的圆孔，用于将注射袋401悬挂于支撑装置1上的挂钩102，圆孔下有分别与小营养液袋相连的三个补充液口，用于将不同营养液灌入注射袋401之中，注射袋401内部的小营养液袋下端为开关阀，开关阀为三进一出型；营养液注射装置4工作时须将针头403插入树木木质部，针头403通过输液管402与注射袋401相连；
[0040] 本装置统一供电采用36V直流
电池为上述各个装置供电，36V直流电源经
电压转换后为不同的装置提供工作电源。
[0041] 本实用新型的工作流程是：
[0042] 在选择合适高度后，将树木置于内环扣之间，通过螺钉和螺母将两片外环扣固定，根据需要调节内环扣与外环扣上螺母在螺钉上的位置，对收口大小进行调节。通过伸缩上连接柱在下连接柱中的深度来调节支撑杆长度，调节完毕后利用长螺钉插入上连接柱和下连接柱相重合的圆孔中固定，地钉插入泥土中。
[0043] 将土壤湿度传感器埋入土中采集土壤湿度数据、温度传感器采集树木周边温度数据、CCD相机和红外相机采集图像数据传递给单片机；由单片机将采集的数据上传到云端；当土壤湿度过高，检查是否排水抗涝，当土壤湿度过低，检查是否给水抗旱，根据树木周边温度数据判定是否给数木加保暖层；云端基于轮廓的匹配算法判断CCD相机和红外相机实时采集的整体图像为树叶图像时，对采集到的树叶图像去噪，树叶图像去噪后进行颜色阈值分割，设定颜色阈值，将前景图和背景图分开，对前景图进行RGB数值分析，识别判断植物是否正常或缺失必要元素或患病；同时，将红外相机采用热成像技术采集的虫类散发热辐射数据，设定红外阈值，通过分割算法，判断否有虫害；然后将云端根据采集数据处理得到的决策，传递给单片机；判断缺失元素后，发送给营养液信号给营养液注射装置，营养液注射装置中的开关阀由单片机控制营养液罐的开关状态，对树木进行选择性注射营养液；根据云端反馈情况，单片机控制报警通知林园管理人员及时处理。
[0044] 所述营养液注射装置将不同营养液灌入注射袋之中，并根据云端分析的营养液缺失情况，由单片机控制开关阀
控制器，针对树木缺失营养元素情况补充营养液，当营养液用光时，报警通知林园管理工作人员补充营养液，在使用时须将针头插入树木木质部。
[0045] 本实用新型单片机涉及的协议或
软件均为公知技术。上述云端的分析处理功能采用常规软件实现，并不是本实用新型的创新内容。
[0046] 本实用新型未述及之处适用于现有技术。
[0047] 需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
