CN105652032A - 一种风速风向检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风速风向检测系统，包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标，所述风速传感器包括包含有风杯的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接。本发明实现对风速与风向的检测，且无线传输数据，可以实现多点远程布置，方便施行，适合于多点风速采集测量的场合。

Description

一种风速风向检测系统
技术领域
本发明属于风速检测技术领域，具体涉及一种风速风向检测系统。
背景技术
风力发电已成为当今世界的主流能源之一。目前,风力发电已成为世界上公认的最接近商业化、市场竞争力最强的可再生能源技术之一,与太阳能和生物能源等其他可再生能源发电技术相比,风能具有产业成熟度高、发电成本低、自然环境和社会环境影响好等优点。
风力发电占用土地资源少,资金回收期短,一般不会产生明显的自然生态影响,在社会上引起的争议很少,能较快实现规模化发展。
随着风力发电的快速发展,风速的测量也被日益重视起来。对于风速的采集与测量,不同的应用场合有不同的测量方法,常见的方式有:采用皮托管测量风速,其基本原理是通过测量风速经过时在皮托管上的静压与动压之差来计算风速；采用热气球测量风速,其基本原理是通过测量风在吹过热气球时气球的振动频率,进而换算出风速等。
风速测量的基本原理大致相似,都是通过某个敏感元件的某个特征量的变化来计算获得风速,只是存在测量精度上的区别。现代工业现场控制过程中,常常需要对现场的风速进行采集与检测,通常的做法是采用风速仪,通过记录风速仪上的叶片因风转动而引起的脉冲数,再通过程序转换成叶片的转圈数,进而换算成风速,将信号接入计算机,实现风速的数据回放或曲线显示。这样的风速采集系统原理简单,成本不高,但其最大的缺陷是采集系统体积庞大、机动性差,对于需要测量多点风速的场合并不适用,若采取各点均布置风速传感器的方案,则成本会大幅上升,控制方案也会变得复杂,因此,传统的风速采集系统由于不具备便携性而无法应用于多点风速采集测量的场合。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种风速风向检测系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风速风向检测系统，包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标，所述风速传感器包括包含有风杯的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接。
所述风向标通过所述转轴连接光电码盘，所述光电码盘的上下两侧设有多组发光与接收光电器件，所述发光与接收光电器件连接所述单片机控制器。
所述风速传感器包括外壳体，所述外壳体上设有防结冰加热装置，所述防结冰加热装置包括加热环板，所述加热环板内设有加热丝，所述加热丝连接所述供电模块，所述加热环板的两个侧面设有绝缘膜。
所述供电模块包括电池，所述电池通过太阳能充电控制器连接太阳能电池板。
所述外壳体的底部安装有法兰连接盘。
本发明通过包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标，所述风速传感器包括包含有风杯的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接，实现对风速与风向的检测，且无线传输数据，可以实现多点远程布置，方便施行，适合于多点风速采集测量的场合。
附图说明
图1为本发明实施例提供的风速传感器的示意图；
图2为本发明实施例提供的风速风向检测系统系统原理示意图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
参见图1-2所示，一种风速风向检测系统，包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标2，风向标2的风向标杆4上安装有平衡器5，所述风速传感器包括包含有风杯1的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接。
所述的光电编码器输出的是一个阶跃脉冲信号,光电编码器的输出与单片机控制器的输入管脚连接在一起,通过单片机控制器内部的计数器即可实现对阶跃脉冲信号的计数,从而实现风速的测量,同时,也省略了A/D转换模块,简化了风速检测系统的外围电路。
所述的单片机控制器可采用高性能的AT89S51芯片,该芯片具有一个低功耗、高性能的CMOS8位单片机,片内8kBytesISP(In2systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点:40个引脚,8kBytesFlash片内程序器,128bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器、串行口及外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时,该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等3种封装形式,可适应不同产品的需求。
其中，所述风向标通过转轴连接光电码盘，所述光电码盘的上下两侧设有多组发光与接收光电器件，所述发光与接收光电器件连接所述单片机控制器。
所述光电码盘可以采用格雷码盘，当风向标随风旋转时,通过转轴带动码盘旋转,每转动一定角度,位于码盘上下两侧的发光与接收光电器件就会产生一组并行格雷码,经过整形、倒相后输出到控制器，由单片机控制器根据此进行风向测量。
进一步的，所述风速传感器包括外壳体3，所述外壳体上设有防结冰加热装置6，所述防结冰加热装置包括加热环板，所述加热环板内设有加热丝，所述加热丝连接所述供电模块，所述加热环板的两个侧面设有绝缘膜，这样可以实现对外壳体进行加热，防止冰雪天气下外壳体结冰，对风速传感器造成损坏或形成影响。
具体的，所述供电模块置于所述外壳体中，包括电池，所述电池通过太阳能充电控制器连接太阳能电池板。
进一步的，所述外壳体底部安装有法兰连接盘7。这样非常方便将所述风速传感器与相应位置相连接固定。
本发明通过包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标，所述风速传感器包括包含有风杯的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接，实现对风速与风向的检测，且无线传输数据，可以实现多点远程布置，方便施行，适合于多点风速采集测量的场合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种风速风向检测系统，其特征在于，包括与风向检测器同轴心安装的风速传感器，所述风向检测器包括风向标，所述风速传感器包括包含有风杯的风感应组件，所述风感应组件包括转轴，所述转轴连接所述风杯，所述转轴的相应位置设有对该转轴的转动圈数进行标记和计数并输出脉冲信号的光电编码器，所述光电编码器连接单片机控制器，所述单片机控制器连接无线通讯模块、供电模块，所述单片机控制器通过所述无线通讯模块与远程终端无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述风速风向检测系统，其特征在于，所述风向标通过所述转轴连接光电码盘，所述光电码盘的上下两侧设有多组发光与接收光电器件，所述发光与接收光电器件连接所述单片机控制器。
3.根据权利要求2所述风速风向检测系统，其特征在于，所述风速传感器包括外壳体，所述外壳体上设有防结冰加热装置，所述防结冰加热装置包括加热环板，所述加热环板内设有加热丝，所述加热丝连接所述供电模块，所述加热环板的两个侧面设有绝缘膜。
4.根据权利要求3所述风速风向检测系统，其特征在于，所述供电模块包括电池，所述电池通过太阳能充电控制器连接太阳能电池板。
5.根据权利要求4所述风速风向检测系统，其特征在于，所述外壳体的底部安装有法兰连接盘。
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