CN101995324A

CN101995324A - 一种风沙流实时同步探测系统

Info

Publication number: CN101995324A
Application number: CN 201010513067
Authority: CN
Inventors: 郑晓静; 薄天利; 黄宁
Original assignee: Lanzhou University
Current assignee: Lanzhou University
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明公开了一种风沙流实时同步探测系统，包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在所述第一支架上安装有称重式传感器、集沙盒与风向导板，在所述第二支架上安装有风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，在所述第一支架与第二支架之间设有数据采集仪；所述称重式传感器、风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，分别通过数据输送线与数据采集仪连接。本发明所述风沙流实时同步探测系统，可以克服现有技术中功能少与同步性差等缺陷，以实现功能多与同步性好的优点。

Description

一种风沙流实时同步探测系统

技术领域

本发明涉及风沙流探测技术，具体地，涉及一种风沙流实时同步探测系统。

背景技术

近些年，随着自然环境的不断恶化，土壤风蚀加剧、沙漠化土地面积扩展加速以及沙尘暴的频繁发生，引发了严重的环境、社会问题，造成了巨大的经济损失。

风沙流是大气近地表层风蚀沙土运动的主要形式，也是风沙灾害形成的重要原因。为有效遏制土壤风蚀和沙化扩展，合理制定相应的防沙治沙工程和措施，需要借助仪器设备对近地层风沙流进行定量的长期定位观测，以揭示风沙流结构和各种地表及气象因素，如风速、近地表空气温度、湿度等对风沙运动的影响规律。

目前，用于风沙野外观测的仪器仅能实现对某个（如输沙量）或少数几个量的非同步低频测量，尚缺乏对风沙流，尤其是野外无人看管条件下风沙流及影响因素的全方位同步实时高频动态测量，无法深入揭示风沙运动规律。

可见，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在功能少与同步性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种风沙流实时同步探测系统，以实现功能多与同步性好的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风沙流实时同步探测系统，包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在所述第一支架上安装有称重式传感器、集沙盒与风向导板，在所述第二支架上安装有风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，在所述第一支架与第二支架之间设有数据采集仪；所述称重式传感器、风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，分别通过数据输送线与数据采集仪连接。

进一步地，所述第一支架包括位于底部的第一底座，以及竖直设在所述第一底座上的第一立柱。

进一步地，在所述第一立柱上，垂直设有托架，所述托架与第一立柱之间通过轴套及螺钉连接；在所述托架远离第二支架的一端，安装有集沙盒；在所述集沙盒的底部，安装有称重式传感器；在所述托架靠近第二支架的一端，安装有风向导板。

进一步地，所述第二支架包括位于底部的第二底座，以及竖直设在所述第二底座上的第二立柱。

进一步地，在所述第二立柱的顶端，安装有温湿度探测器；在所述温湿度探测器的下方，在第二立柱上自上向下依次安装有风向计、风速计与压电式动能传感器。

进一步地，还包括太阳能电池板和充电电池。

本发明各实施例的风沙流实时同步探测系统，由于包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在第一支架上安装有称重式传感器、集沙盒与风向导板，在第二支架上安装有风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，在第一支架与第二支架之间设有数据采集仪；述称重式传感器、风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，分别通过数据输送线与数据采集仪连接；可以对风沙流流量、输沙强度及其影响因素如风速、风向、空气温度、湿度实施全方位同步高频测量；从而可以克服现有技术中功能少与同步性差的缺陷，以实现功能多与同步性好的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明风沙流实时同步探测系统的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-底座；2-轴套及螺钉；3-称重式传感器；4-集沙盒；5-立柱；6-数据采集仪；7-风向导板；8-托架；9-风速计；10-温湿度探测器；11-风向计；12-数据输送线；13-压电式动能传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，提供了一种风沙流实时同步探测系统。如图1所示，本实施例包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在第一支架上安装有称重式传感器3、集沙盒4与风向导板7，在第二支架上安装有风速计9、温湿度探测器10、风向计11与压电式动能传感器13，在第一支架与第二支架之间设有数据采集仪6；称重式传感器3、风速计9、温湿度探测器10、风向计11与压电式动能传感器13，分别通过数据输送线（如数据输送线12）与数据采集仪6连接。

进一步地，在上述实施例中，第一支架包括位于底部的第一底座（如底座1），以及竖直设在第一底座上的第一立柱（如立柱5）。在第一立柱上，垂直设有托架8，托架8与第一立柱之间通过轴套及螺钉2连接；在托架8远离第二支架的一端，安装有集沙盒4；在集沙盒4的底部，安装有称重式传感器3；在托架8靠近第二支架的一端，安装有风向导板7。

进一步地，在上述实施例中，第二支架包括位于底部的第二底座，以及竖直设在第二底座上的第二立柱。在第二立柱的顶端，安装有温湿度探测器10；在温湿度探测器10的下方，在第二立柱上自上向下依次安装有风向计11、风速计9与压电式动能传感器13。

在上述实施例中，采用压电式动能传感器13（包括一个压电晶体）来反应跃移颗粒的高频冲击，输出脉冲间隔内颗粒冲击信号，可记录沙尘暴的起止时间，并给出输沙强度随时间的变化情况；该压电晶体可以对近地面跃移沙粒冲击的动量和次数做出反应并输出高频脉冲信号，用于记录输沙强度随时间变化情况，并根据输沙强度记录确定沙尘暴起止时间。

在上述实施例中，集沙盒4和风向导板7可以组成风蚀物收集器，风向导板7可以保证集沙盒4的开口能自动对准风向，集沙盒4上设有网格状排气口，下部设置称重式传感器3，可记录收集沙量随时间的变化及累积量。集沙盒4与风向导板7均放置在托架8上，托架8下部设置可移动的轴套及螺钉2，调节螺钉将托架8固定在不同位置上可实现收集不同高度的风蚀沙物质；温湿度探测器10可以选用高频温湿度探测器，高频温湿度探测器用于测量地面附近空气湿度和温度；风速计9与风向计11可以组成风速风向传感器，风速风向传感器用于记录瞬时风向变化情况，其中，风速计10记录瞬时风速，风向计11记录瞬时风向变化情况。

上述各测量仪器的测量结果，可以通过数据输送线，输送到数据采集仪6；数据采集仪6配有数据存储卡，测量频率可自行设置。

另外，在上述实施例中，风沙流实时同步探测系统还可以包括太阳能电池板和充电电池，以实现野外连续观测提供电力能源；为避免设备之间相互干扰，可以将集沙盒4与其它测量仪器分别架设在两个立柱（如第一立柱与第二立柱）上，相应的立柱与相应的底座相连，以保证风沙流实时同步探测系统的稳定性，避免被强风吹倒。

具体测量时，先将相应的底座与相应的立柱架设到测量地点，将所有测量仪器安装连接完毕，开启数据采集仪6的电源，调节测量频率，该风沙流实时同步探测系统的测量频率以1hz为最佳。所有测量仪器同时运行，以相同频率同步记录风速、风向、输沙强度、输沙率变化、空气温度、湿度，数据存储在采集卡中，根据测量频率以及卡的容量，及时更换数据采集卡以保证数据完整性。

这里，风沙流实时同步探测系统的各设备的工作频率主要是由数据采集器的采集频率确定的，各个设备之间的实时对应是通过各个数据与时间的对应来实现；工作频率最佳为1Hz，因为在数据采集时，当工作频率小于1Hz时数据采集器无法采集到风速计的数据，即，工作的最小频率为1Hz，可以根据研究问题的不同在频率大于1Hz的情况下进行调节。

上述实施例的风沙流实时同步探测系统，可用于不同地表条件下的风沙流长期定位监测，并实现多个物理量的实时同步测量；不仅能够同时获得风沙流流量和风沙运动影响因素的准确数据，也大大降低了风沙流观测人员在沙尘暴期间进行野外工作的强度；操作简单，对风场阻力小，测量结果准确，效率高；能够实现长时间多因素全方位实时同步高频动态测量，例如，可对风沙流流量、输沙强度及其影响因素如风速、风向、空气温度与湿度等实施全方位同步高频测量。

综上所述，本发明各实施例的风沙流实时同步探测系统，由于包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在第一支架上安装有称重式传感器、集沙盒与风向导板，在第二支架上安装有风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，在第一支架与第二支架之间设有数据采集仪；述称重式传感器、风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，分别通过数据输送线与数据采集仪连接；可以对风沙流流量、输沙强度及其影响因素如风速、风向、空气温度、湿度实施全方位同步高频测量；从而可以克服现有技术中功能少与同步性差的缺陷，以实现功能多与同步性好的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种风沙流实时同步探测系统，其特征在于，包括竖直平行设置的第一支架与第二支架，在所述第一支架上安装有称重式传感器、集沙盒与风向导板，在所述第二支架上安装有风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，在所述第一支架与第二支架之间设有数据采集仪；

所述称重式传感器、风速计、温湿度探测器、风向计与压电式动能传感器，分别通过数据输送线与数据采集仪连接。

2.根据权利要求1所述的风沙流实时同步探测系统，其特征在于，所述第一支架包括位于底部的第一底座，以及竖直设在所述第一底座上的第一立柱。

3.根据权利要求2所述的风沙流实时同步探测系统，其特征在于，在所述第一立柱上，垂直设有托架，所述托架与第一立柱之间通过轴套及螺钉连接；

在所述托架远离第二支架的一端，安装有集沙盒；在所述集沙盒的底部，安装有称重式传感器；

在所述托架靠近第二支架的一端，安装有风向导板。

4.根据权利要求1所述的风沙流实时同步探测系统，其特征在于，所述第二支架包括位于底部的第二底座，以及竖直设在所述第二底座上的第二立柱。

5.根据权利要求4所述的风沙流实时同步探测系统，其特征在于，在所述第二立柱的顶端，安装有温湿度探测器；在所述温湿度探测器的下方，在第二立柱上自上向下依次安装有风向计、风速计与压电式动能传感器。

6.根据权利要求4所述的风沙流实时同步探测系统，其特征在于，还包括太阳能电池板和充电电池。