CN103076462B - 一种多方向风速测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多方向风速测量装置，包括测风装置以及用于安装测风装置的安装支架；其中，所述测风装置包括用于处理风速数据的微控制器模块、供电模块以及至少两个风速测量单元；其中，所述风速测量单元包括风速测量传感器和外壳，每个风速测量单元上设有一个风速测量单元接口；所述微控制器模块包括处理器、存储器以及多个风速采集接口，其中每个风速采集接口与一个风速测量单元上的风速测量单元接口连接。本发明的多方向风速测量装置能够测量风场范围内特定点的多个方向风速。

Description

一种多方向风速测量装置
技术领域
本发明涉及一种风速测量装置，具体涉及一种多方向风速测量装置。
背景技术
近年来，国内外测量风场的风向和风速的系统装置很多，但大都存在仅能测量单方向的风速的问题，且测量的风场范围较小，因此不能快速、准确、大面积地确定风场各个方向的风速大小和风场范围。而风向和风速对人类和自然界的生存和资源的利用率影响很大，因此，在所需测量的风场区域内，同时测量风场内多个测量点的不同方向的风速大小，以快捷、准确的获取风场的相关信息，可在农业生产、航空航天、环境监测等领域发挥重要作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够测量风场范围内特定点的多个方向风速的风速测量装置。
本发明实现上述目的的技术方案为：
一种多方向风速测量装置，包括测风装置以及用于安装测风装置的安装支架；其中，
所述测风装置包括用于处理风速数据的微控制器模块、供电模块以及至少两个风速测量单元；其中，
所述风速测量单元包括风速测量传感器和外壳，每个风速测量单元上设有一个风速测量单元接口；
所述微控制器模块包括处理器、存储器以及多个风速采集接口，其中每个风速采集接口与一个风速测量单元上的风速测量单元接口连接。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的测风装置还包括用于收发数据的无线数传模块。该方案其目的在于，通过该无线数传模块以无线传输的方式向数据汇集系统发送风速数据，实现对风速数据的采集。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述微控制器模块上设有用于有线传输数据的数据接口。该方案其目的在于，通过有线传输方式采集风速数据。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的微控制器模块还包括温度传感器、显示模块和按键。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的风速测量单元为叶轮式或热线膜式或机械式或毕托管式或超声波式风速测量单元；所述的无线数传模块是载频为433MHz或490MHz或2.4GHz的无线数据收发装置。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的安装支架包括固定架以及连接固定架和风速测量单元的外壳的连接杆，其中，连接杆与风速测量单元的外壳之间采用球形连接结构连接。采用球形连接结构可方便地调整风速测量单元的测风方向。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的固定架包括一根圆柱形的竖杆，所述连接杆上与固定架连接的一头设有套环，该套环可转动地套在竖杆上。该方案的目的在于，使得风速测量单元可相对竖杆转动，从而调整测风方向。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的测风装置包括三个风速测量单元，与这三个风速测量单元连接的连接杆上的套环从上到下套在竖杆上，其中，位于最下方的套环支承在设在竖杆外壁上的支承环上，相邻两套环之间设有定距套筒，位于最上方的套环的上方设有与竖杆螺纹连接的压紧环。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的安装支架还包括可令竖杆作上下运动的升降机构。该方案的目的在于，可灵活的调整风速测量单元的高度，以适应不同的使用场合，增加灵活性。
本发明的多方向风速测量装置，其中，所述的升降机构包括锥齿轮传动机构，其中，该锥齿轮传动机构中的从动锥齿轮与竖杆之间采用螺纹副联接，该锥齿轮传动机构中的主动锥齿轮上设有把手；所述升降机构设置在一固定座上，该固定座的底部设有三角支架。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
本发明中，通过测风装置检测风场内的风速数据，由于该测风装置包括至少两个风速测量单元，因此可根据需要设置若干风速测量单元，从而可获得多个方向的风速数据，测得的风速数据由微控制器模块进行采集和处理，并通过有线或无线的方式传送到数据汇集系统进行分析和处理，从而实现对风场范围内特定点的多个方向风速的测量。
附图说明
图1为本发明的测风装置的一个具体实施方式的电原理框图。
图2为本发明的安装支架的一个具体实施方式的结构示意图，其中图2a为主视图，图2b为左视图，图2c为俯视图，图2d为立体图。
图3为图2a中的局部结构示意图。
图4为本发明的多方向风速测量装置的一个具体应用的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的多方向风速测量装置的具体实施方式作详细的描述。
实施例1
本实施例的多方向风速测量装置由测风装置以及用于安装测风装置的安装支架构成。其中：
参见图1，所述测风装置包括用于处理风速数据的微控制器模块、用于收发数据的无线数传模块、电池、供电模块以及三个风速测量单元。其中，所述风速测量单元该速测量单元为叶轮式风速测量单元，每个风速测量单元上设有一个风速测量单元接口，三个风速测量单元分别为风速测量单元A、风速测量单元B和风速测量单元C，相应地，三个风速测量单元接口分别为风速测量单元接口A、风速测量单元接口B和风速测量单元接口C。所述微控制器模块包括处理器、三个风速采集接口、存储器、温度传感器、显示模块以及按键，其中每个风速采集接口与一个风速测量单元上的风速测量单元接口连接，所述三个风速采集接口分别为风速采集接口A、风速采集接口B和风速采集接口C，分别与风速测量单元接口A、风速测量单元接口B和风速测量单元接口C连接，用以采集风速参数。其中，所述电源模块将电池的电能提供给处理器；处理器负责处理各种请求、执行及信号处理等；显示模块和按键组成简单明了的人机界面；存储器用于存放设置参数和暂存采集到的风速数据；无线数传模块用于与数据汇集系统进行数据交换，实现数据的无线传输，该无线数传模块是载频为490MHz的无线数据收发装置；温度传感器用于对测得的风速值数据进行补偿和校正。
参见图2和图3，所述的安装支架由固定架、升降机构和三角支架9等组成，其中，所述风速测量单元1要由风速测量传感器、叶轮和外壳1-1等组成。所述三个风速测量单元1分别通过连接杆3与固定架连接，该固定架为一根圆柱形的竖杆2；所述连接杆3上与风速测量单元1连接的一头设有球头3-1，该球头3-1伸入风速测量单元1的外壳1-1的底部，形成球形连接结构；所述连接杆3与固定架连接的一头设有套环3-2，该套环3-2的内径与竖杆2的直径相匹配，其套于竖杆2上形成可转动连接结构；与上述三个风速测量单元1连接的连接杆3上的套环3-2从上到下套在竖杆2上，其中，位于最下方的套环3-2支承在设在竖杆2外壁上的支承环2-1上，相邻两套环3-2之间设有定距套筒4，位于最上方的套环3-2的上方设有与竖杆2螺纹连接的压紧环5。上述结构中，连接杆3与风速测量单元1的外壳1-1采用球形连接结构，使得风速测量单元1可相对连接杆3灵活地调整方向，以适应不同方向的测风需要；同时，连接杆3与竖杆2之间采用套环3-2连接，令连接杆3连同风速测量单元1可一起作绕竖杆2轴线的360°转动，进一步扩大了风速测量单元1的姿态调整范围；调节套环3-2时，先松开压紧环5，将三个套环3-2转动到需要的位置，再旋紧压紧环5，将三个套环3-2以及两个定距套筒4压紧在支承环2-1上。本实施例中，所述三个风速测量单元1从上到下分别为风速测量单元A、风速测量单元B和风速测量单元C。
参见图3，所述升降机构可令竖杆2作上下运动，该升降机构包括固定座6和锥齿轮传动机构，其中，所述竖杆2从固定座6内穿过，所述锥齿轮传动机构设置在固定座6内，其中，该锥齿轮传动机构中的从动锥齿轮8套在竖杆2上且与竖杆2之间采用螺纹副联接，该锥齿轮传动机构中的主动锥齿轮7上设有伸出固定座6外的把手10。通过转动把手10，主动锥齿轮7带动从动锥齿轮8转动，再通过螺纹副带动竖杆2上下运动，从而调节风速测量单元1的高度；参见图2，所述固定座6的下方设有三角支架9。
参见图4，本实施例的多方向风速测量装置可应用于使用直升飞机等航空飞行器进行杂交水稻制种辅助授粉时水稻冠层的风场的测量。在水稻田中并列设置10个本实施例的多方向风速测量装置，每个多方向风速测量装置中的风速测量单元A用于测量直升机飞行方向上的风速，即前后方向的风速，风速测量单元B用于测量与直升飞机飞行方向垂直的水平方向的风速，即左右方向的风速，风速测量单元C用于测量直于水稻冠层方向的风速，即上下方向的风速。将10个多方向风速测量装置测得的风速参数进行汇集处理，即可获得飞机飞过时风场的分布情况，有助于决策出较佳的飞行作业参数，包括飞行高度、作业载荷及作业航向等，为直升机等飞行器辅助授粉技术的发展提供理论依据。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，所述微控制器模块上设有用于有线传输数据的数据接口，该数据接口为USB接口，通过有线传输方式采集风速数据。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，例如，所述升降机构还可以由齿轮齿条传动机构构成，所述风速测量单元还可以为热线膜式或机械式或毕托管式或超声波式风速测量单元等，总之，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多方向风速测量装置，其特征在于，测量风场范围内特定点的多个方向风速；包括测风装置以及用于安装测风装置的安装支架；其中，
所述测风装置包括用于处理风速数据的微控制器模块、供电模块以及至少两个风速测量单元；其中，
所述风速测量单元包括风速测量传感器和外壳，每个风速测量单元上设有一个风速测量单元接口；
所述微控制器模块包括处理器、存储器以及多个风速采集接口，其中每个风速采集接口与一个风速测量单元上的风速测量单元接口连接；
所述的安装支架包括固定架以及连接固定架和风速测量单元的外壳的连接杆，其中，连接杆与风速测量单元的外壳之间采用球形连接结构连接。
2.根据权利要求1所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的测风装置还包括用于收发数据的无线数传模块。
3.根据权利要求1所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述微控制器模块上设有用于有线传输数据的数据接口。
4.根据权利要求1所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的微控制器模块还包括温度传感器、显示模块和按键。
5.根据权利要求2所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的风速测量单元为叶轮式或热线膜式或机械式或毕托管式或超声波式风速测量单元；所述的无线数传模块是载频为433MHz或490MHz或2.4GHz的无线数据收发装置。
6.根据权利要求1所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的固定架包括一根圆柱形的竖杆，所述连接杆上与固定架连接的一头设有套环，该套环可转动地套在竖杆上。
7.根据权利要求6所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的测风装置包括三个风速测量单元，与这三个风速测量单元连接的连接杆上的套环从上到下套在竖杆上，其中，位于最下方的套环支承在设在竖杆外壁上的支承环上，相邻两套环之间设有定距套筒，位于最上方的套环的上方设有与竖杆螺纹连接的压紧环。
8.根据权利要求7所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的安装支架还包括可令竖杆作上下运动的升降机构。
9.根据权利要求8所述的多方向风速测量装置，其特征在于，所述的升降机构包括锥齿轮传动机构，其中，该锥齿轮传动机构中的从动锥齿轮与竖杆之间采用螺纹副联接，该锥齿轮传动机构中的主动锥齿轮上设有把手；所述升降机构设置在一固定座上，该固定座的底部设有三角支架。
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