伏倒倾斜智能监测

一、产品介绍
S-CGYQ 树木伏倒倾斜智能监测仪是一款低功耗 4G 无线三轴倾角监测设备，专为古树、景观树、行道树等林木倒伏风险监测场景研发。设备集成三轴倾角检测、三轴加速度采集、温度感知功能，搭载高性能 MMES-3D 测斜单元与专利滤波融合算法，测量精度高、运行稳定性强。
设备内置 19AH 锂亚硫酸氯电池，超低功耗设计可支持野外长期无人值守作业，默认每 2 小时上传一次数据，单次续航时长可达 5 年以上。整机体积小巧、防护等级达 IP67，可适应野外复杂温湿度、风雨冲击等恶劣自然环境，依托 4G 网络将监测数据直接上传至云端服务器，支持远程参数配置、状态管控、异常报警，是林业防灾、古树保护、园林绿化智能化监测的专用设备。除林木监测外，也可兼容建筑、工程机械、地质边坡等多领域姿态监测。 二、功能特点

1. 多维度数据采集：同步采集 X/Y/Z 三轴倾斜角度、三轴加速度、设备内部温度，全方位还原树木姿态与振动状态。
2. 超高测量精度：全型号角度绝对精度 0.1°，分辨率 0.01°，可捕捉树木微小倾斜形变，提前预判倒伏隐患。
3. 超低功耗长续航：待机功耗仅 24μA，电池自放电率极低；标配 19AH 大容量锂亚硫酸氯电池，按默认采集频率工作，续航超 5 年。
4. 多重唤醒模式：支持定时唤醒、运动唤醒双模式，树木发生异常晃动、倾斜时自动触发高频监测与数据上报。
5. 无线远程管控：采用 4G 全网通传输，通信协议兼容 TCP、MQTT，数据格式为标准 JSON，支持远程修改上报频率、休眠时长、报警阈值、零点模式。
6. 强防护抗干扰：整机 IP67 防水防尘，抗冲击能力＞20000g，耐受野外强风、暴雨、外物撞击，工作温度适配户外四季环境。
7. 智能报警预警：可自定义加速度报警阈值，树木倾斜、晃动超出阈值后自动上传报警信息，实现倒伏风险实时预警。
8. 双零点模式：支持绝对零点、相对零点切换，可根据树木安装姿态校准基准，适配不同形态树木监测。
9. 高稳定性运行：搭载专利滤波融合算法，抑制风振、温度漂移带来的数据干扰，长期工作稳定性＜0.1°。

 
三、监测原理
本设备基于MEMS 重力加速度传感原理与三轴姿态检测技术实现树木倾斜、倒伏监测，整体分为数据感知、算法处理、无线传输、预警告警四大环节：

1. 姿态感知：设备固定于树木主干，以竖直状态为基准姿态。内置 MMES-3D 测斜单元与三轴加速度计，实时检测地球重力在传感器 X、Y、Z 三轴上的分量变化。当树木发生倾斜、晃动、偏移时，重力分量同步改变，传感器将物理姿态变化转化为电信号。
2. 数据滤波与运算：通过专利滤波融合算法过滤野外风振、环境噪声、温度波动等干扰信号，结合零点温度补偿技术，精准计算树木三轴倾斜角度、振动加速度与环境温度，消除长期监测数据漂移问题。
3. 数据传输：设备默认定时唤醒上传数据，树木出现异常运动时自动触发运动唤醒，通过 4G 网络以 JSON 格式将角度、加速度、温度、电池电量、设备状态等数据，经 TCP/MQTT 协议上传至云端服务器。
4. 风险判断与预警：后台系统对比实时监测数据与预设报警阈值，当树木倾斜角度、晃动加速度超出安全范围时，立即触发倒伏预警；同时设备记录休眠状态、上报次数、零点类型等参数，便于管理人员追溯树木姿态变化趋势。

 
四、设备参数
 

参数名称	参数详情
测量轴	X、Y、Z 三轴
加速度计量程	±1g
检测频率	100Hz
通信方式	4G 无线传输
通信协议	TCP；数据格式：Tcp/JSON/ 云格式、MQTT
默认数据上传频率	2 小时 / 次（可自定义设置）
唤醒方式	定时唤醒、运动唤醒（全型号支持）
待机功耗	24μA
数据上传工作电流	80mA
电池规格	19AH 锂亚硫酸氯电池
理论续航时长	≥55000 小时（默认频率）
抗冲击性能	＞20000g，0.5ms，3 次 / 轴
绝缘电阻	≥100MΩ
防水等级	IP67
设备重量	250g（不含外包装）
外形尺寸	L115mm×W64mm×H52mm
工作温度	-30℃ ~ +60℃
储存温度	-30℃ ~ +60℃
零点温度系数	±0.01°/℃（-40℃~+85℃区间）
长期稳定性（25℃）	＜0.1°

分型号测量范围参数
 

参数	S-CGYQ-10	S-CGYQ-30	S-CGYQ-60	S-CGYQ-90	单位
倾斜测量范围	±10	±30	±60	±90	°
绝对精度（-40℃~+85℃）	0.1	0.1	0.1	0.1	°
分辨率	0.01	0.01	0.01	0.01	°

数据字段说明（JSON 格式）
 

关键字	含义	备注
GX/GY/GZ	X/Y/Z 轴倾斜角度	测量范围按型号区分
AX/AY/AZ	X/Y/Z 轴加速度	量程 ±1g
TEMP	设备实时温度	监测设备工作环境温度
BAT	电池电量	01~10，数值越大电量越充足
OFFSETTYPE	零点状态	0 = 绝对零点，1 = 相对零点
SLEEP	休眠时间	单位：分钟，最大 4320 分钟
ALARM	加速度报警阈值	超限自动报警
SENDTIME	单周期数据上传次数	建议 1~2 次，降低功耗
SV	设备软件版本	设备标识

远程下发指令
表格

功能	下发指令（大写）	补充说明
解锁下发权限	{"SET"}	远程配置前置指令
设置绝对零点	{"OFFSETTYPE":0}	校准基准姿态
设置相对零点	{"OFFSETTYPE":1}	适配树木初始倾斜姿态
设置休眠时间	{"SLEEP":0000}	最大支持 2043 分钟（72 小时）
设置报警阈值	{"ALARM":000}	自定义倒伏预警阈值
设置上报次数	{"SENDTIME":00}	推荐 1-2 次，延长续航

 
五、应用行业

1. 园林林业行业：城市行道树、公园景观树、山林乔木、古树名木倾斜与倒伏常态化监测，防范大风、暴雨引发的树木倒伏事故。
2. 文物保护行业：古村落古树、名木古迹监测，无损监测树体姿态变化，守护历史文物资源。
3. 市政安全行业：道路两侧树木、景区林木监测，避免树木倒伏砸伤行人、车辆，保障公共安全。
4. 生态防灾行业：山区林地、边坡林木监测，结合地质灾害预警，综合防范树木倒伏、山体次生灾害。
5. 延伸应用行业：桥梁附属设施、电线杆、信号塔、小型风电设备姿态监测；基坑、高支模、工程机械角度监测。

 
六、安装方式
本设备专为树木监测优化安装方案，分为水平向上、水平向下、竖直向下三种主流安装方式，适用于树干不同位置、不同形态树木，安装前需固定设备并校准零点：

1. 水平向上安装

将设备平整固定于树木水平安装面，X-、Y + 朝向参照地面基准，设备正面朝上，适用于树干顶部、横向枝干监测，安装后校准绝对零点。

2. 水平向下安装

设备倒扣固定于树木水平安装面，X-、Y - 朝向地面，设备正面朝下，适用于树干中上部隐蔽式安装，降低人为触碰、外力破坏概率。

3. 竖直向下安装

设备垂直贴合树干立面，沿树体竖直方向固定，X-、Y + 朝向外侧墙面 / 地面，为树木监测主流安装方式，优先用于树干 1.2~1.5 米高度位置，精准捕捉树体整体倾斜。
安装注意事项

• 安装面需平整、牢固，避免设备松动造成数据误差；
• 户外安装做好基础防护，避免设备长期暴晒、积水浸泡（IP67 可短时防水，不建议长期浸水）；
• 安装完成后务必远程校准零点，匹配树木初始姿态。

七、使用场景

1. 古树名木保护：对百年古树、珍稀名木进行 7×24 小时不间断姿态监测，及时发现根系腐朽、树体老化引发的缓慢倾斜，提前开展加固养护。
2. 城市行道树监测：道路两侧行道树、绿化带树木常态化监测，台风、强降雨天气下实时预警倒伏风险，规避交通安全事故。
3. 景区 / 公园树木管理：大型公园、文旅景区景观树监测，保障游客人身安全，实现园区林木智能化管护。
4. 山林野外树木监测：偏远山区、自然保护区林木监测，依托 4G 网络摆脱有线布线限制，适配野外无供电、无网络环境。
5. 灾害应急预警：大风、暴雨、泥石流等极端天气前后，强化树木动态监测，快速定位高危倒伏树木，辅助应急抢险。
6. 科研数据采集：林业科研机构采集树木风振、倾斜形变数据，用于树木生长、抗风性能等课题研究。

 
八、效果分析
1. 监测精度效果
设备 0.01° 超高分辨率可识别树木微小型形变，0.1° 绝对精度杜绝误报、漏报，能够在树木出现明显倒伏前捕捉微小倾斜趋势，预警前置性强；专利滤波算法有效过滤风振、鸟鸣、人为触碰等瞬时干扰，野外监测数据准确率可达 99% 以上。
2. 续航与运维效果
19AH 大容量电池搭配 24μA 超低待机功耗，默认工况下续航超 5 年，大幅降低野外设备巡检、电池更换频次，减少人工运维成本；支持远程参数修改、状态查询，无需现场操作即可完成设备调试，适配大面积林区批量部署。
3. 预警防控效果
结合定时唤醒与运动唤醒双模式，树木缓慢倾斜、突发晃动均可被精准捕捉；自定义报警阈值实现分级预警，后台同步推送告警数据，管理人员可快速定位风险树木，及时采取支撑、修剪、移栽等措施，大幅降低树木倒伏引发的人员伤亡、财产损失。
4. 环境适配效果
IP67 防水防尘、宽温工作范围（-30℃~+60℃）、高抗冲击性能，可适配南方多雨、北方严寒、山区多风等全国各类户外环境，全年稳定运行，不受季节、气候影响。
5. 智能化管理效果
标准 JSON、MQTT 数据格式可无缝对接林业、园林现有智慧管理平台，实现单株、片区、区域树木监测数据统一汇总、可视化展示、趋势分析，推动林木管理从人工巡查向智能化、数字化、自动化转型。
九、国标规范
本产品设计、生产、检测、校准严格遵循以下国家、行业、军用及国际标准：

1. 质量管理体系：ISO9001:2015 质量管理体系要求
2. 倾角传感器通用标准：GB/T 191、SJ 20873-2003 倾斜仪、水平仪通用规范
3. 计量校准标准：JJF1119-2004 电子水平仪校准规范
4. 加速度计测试标准：QJ 2318-92 陀螺加速度计测试方法
5. 光纤陀螺相关标准：GJB 2426A-2004 光纤陀螺仪测试方法
6. 环境试验标准：GJB150 军用装备实验室环境试验方法
7. 电磁抗干扰标准：GB/T 17626 电磁兼容 试验和测量技术

 
十、参考文献
[1] SJ 20873-2003，倾斜仪、水平仪通用规范 [S].
[2] JJF1119-2004，电子水平仪校准规范 [S].
[3] GB/T 17626，电磁兼容 试验和测量技术 [S].
[4] GJB150，军用装备实验室环境试验方法 [S].
[5] QJ 2318-92，陀螺加速度计测试方法 [S].
[6] GJB 2426A-2004，光纤陀螺仪测试方法 [S].
[7] ISO9001:2015，质量管理体系要求 [S].
[8] 倾角传感器原理与户外姿态监测应用技术手册 [Z]. 传感技术行业协会.
[9] 古树名木安全监测技术规范（林业行业内部规范）[Z].