方案介绍
本方案面向古树（古树名木、古树群）长期健康监测，构建一套基于无线倾斜传感器的古树倾斜在线监测系统。系统实现传感器现场采集→4G/远程上报→云端存储与分析→手机/PC端可视化与告警闭环，支持长期无人值守运行、远程配置与运维工单，帮助林业、文保单位早期发现树体倾斜发展、根系失稳或外力破坏风险，及时组织处置，保障古树安全与保护决策。

监测目标

• 实时、连续获取古树的三轴倾角与加速度数据，捕捉倾斜变化趋势；

• 识别倾斜突变、加速度异常（风暴、撞击等工况）与长期慢性倾斜发展；

• 为古树养护、加固、周边施工审批与风险评估提供量化依据；

• 建立古树倾斜历史数据库，支持年际和季节性分析。

需求分析

• 古树常年暴露于风、雨、冰雪、土壤变形或人为扰动，需高灵敏度、低漂移、抗干扰的倾斜测量设备；

• 设备应支持野外长期工作（防水、防尘、耐温）、低功耗并具稳定远程通信能力；

• 系统需支持分级告警、历史回溯、运维提醒及与第三方平台对接；

• 运维应便捷（电池更换周期长或太阳能供电选项）、传感器具备自检与远程参数设置能力。

监测方法

• 在每棵目标古树上选定若干关键高度（例如基部0.5m、胸径1.3m、树冠基部、树冠中上部）安装无线倾斜传感器，以多点差分与时序分析判断树体整体倾斜与弯曲趋势；

• 传感器按设定频率定时上报倾角和加速度数据（默认 2 小时 1 次，可配置为 15min~24h）；在运动唤醒或加速度超过阈值时立即唤醒并上报高频数据；

• 边缘网关或云端对多点数据做融合计算、基线修正及温度补偿，生成倾斜速率、累计角度变化与加速度事件清单。

应用原理

• 倾斜传感器测量 X、Y、Z 三轴角度，以绝对或相对零点表示树体姿态变化；传感器内置三轴加速度计用于检测突发冲击或快速位移事件；

• 通过多点位差分和时间序列分析区分树体整体倾斜、根系沉降或局部枝干偏移；结合环境/气象（风速、降雨）和人为事件（施工记录）提高诊断准确性；

• 设定基线（安装初始值）并支持相对/绝对零点切换以便现场重新标定。

功能特点

• 三轴倾角与三轴加速度联合监测；

• 低功耗、4G 直连云端，支持定时唤醒与运动唤醒；

• 支持远程参数下发（上报频率、休眠时间、报警阈值、零点设置）；

• 本地缓存与断网自动补传保障数据完整性；

• 多点协同分析，自动生成倾斜发展曲线与风险等级；

• 告警推送（微信/短信/邮件/平台弹窗）与运维工单自动生成；

• 电池寿命长、野外安装便捷，支持 IP67 防护。

硬件清单

• 无线倾斜传感器（内置三轴倾角、三轴加速度、温度、锂电池、4G模块）；

• 边缘网关/汇聚器（可选，用于本地集中管理多传感器或在无4G环境用LoRa等方式回传）；

• 云平台与数据可视化系统（PC与微信小程序查看）；

• 安装支架、固定夹具与防盗锁具；

• 太阳能供电组件或备用供电箱（视现场电源情况）；

• 运维工具包（校准工具、绝缘套件、备件电池/外壳密封件）。

硬件参数（量程、精度）
倾角测量范围：±10°、±30°、±60°、±90°可选
测量精度：±0.1°
分辨率：0.01°
采样频率：100Hz（可配置）
长期稳定性：<0.1°
通信方式：4G、LoRa、RS485
电池容量：19Ah，续航约5年
工作温度：-30℃～+60℃
防护等级：IP67
加速度量程：±1g
供电方式：锂电或太阳能系统

方案实现

1. 现场踏勘：确定古树监测点位和安装位置，避开树皮破损与电磁干扰源。

2. 安装部署：采用不伤树体的固定方式（抱箍或支架安装），确保传感器轴向与树体方向一致。

3. 数据配置：设定上报频率、报警阈值、唤醒策略等参数，完成零点校准。

4. 通信调试：确保4G或LoRa信号稳定，验证数据上传与平台接收正常。

5. 试运行与标定：运行2～4周，进行人工观测对比和数据误差校正。

6. 正式运行：系统长期自动运行，数据可通过电脑与微信小程序查看。

数据分析
系统自动生成倾角变化曲线、累计偏移量、倾斜速率及加速度事件记录。多点差分分析用于判断倾斜发生部位及趋势（根部沉降或冠部偏移）。平台可输出日报、月报及历史趋势图表。数据可与气象监测（风速、降雨量）联动分析，判断环境因素影响。

预警决策
系统支持多级阈值预警：
绿色状态：倾角变化<0.5°，树体稳定；
黄色预警：倾角变化0.5°～2°，建议巡查；
橙色警告：倾角变化2°～5°或加速度异常，建议支撑加固；
红色危险：倾角变化>5°或连续快速倾斜，立即处置并停止周边活动。
系统自动生成告警记录、派发工单，支持人工反馈与现场确认。

方案优点
实时、连续、无人值守监测，数据准确可靠；
高防护等级，适应各种自然环境；
无线通信覆盖广，部署灵活；
多维数据分析与趋势预测能力强；
可扩展其他环境监测模块（温度、湿度、风速等）；
维护周期长，电池续航时间长，运行成本低。

应用领域
古树名木保护管理、文化遗产园林监测、城市古树风险评估、道路两侧树体安全监测、文物建筑周边绿化安全管理等。

效益分析
通过实时监测实现早期预警，避免古树倾倒引发的人员与财产损失；降低人工巡查成本，提高数据准确性与响应速度；为古树健康评估和管理提供科学依据；实现古树保护的数字化、智能化管理模式。

国标规范
GB/T 191 SJ 20873-2003 倾斜仪通用规范
JJF 1119-2004 电子水平仪校准规范
GB/T 29892-2013 生态监测技术规范 通则
GB/T 50476-2019 古树名木保护技术规范

参考文献
《古树名木监测与保护管理技术研究》
《无线倾角传感器在生态监测中的应用》
《结构健康监测系统技术与实践》

案例分享
在某市文化古树保护项目中部署无线倾斜监测系统，对12棵重点古树进行三点位倾角监测。系统连续运行一年，成功检测出一棵古树因根系受雨水冲刷产生2.4°的缓慢倾斜趋势，平台自动发出预警并推动现场加固，避免了树体倒伏风险。系统运行稳定，电池续航超过4年，极大提升了古树保护管理的科学性与效率。