CN106526707A - 一种自动探空系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动探空系统，其包括箱体，设置在箱体内的气球、探空仪，充气装置及控制器；充气装置包括高压气瓶，气体流量计，电磁阀，设置在高压气瓶与电磁阀之间的进气管，设置在电磁阀与气球之间的充气管；气体流量计设置在进气管上，其通过流量信号线与控制器连接，电磁阀通过控制线与控制器连接，控制器通过气体流量计的反馈控制电磁阀的开启与关闭，即而控制探空仪的升空。本发明提供的自动探空系统，其结构简单、小巧，可安装在船载或车载等移动平台上用于探测大气特性，其巧妙的利用的气球的充气膨胀，将探空仪器自动升空至指定区域，自动完成相应的高空探测及数据采集，节省人工成本，具有良好的应用前景。

Description

一种自动探空系统
技术领域
本发明涉及探空装备技术领域，尤其涉及一种自动探空系统。
背景技术
探空装备主要用于高空气象探测，其通过探空气球携带的探空仪完成相应的探测及数据采集。目前已有的自动探空系统，体积大（长5-7m，宽约 2m，高约2m）、且重达数吨，不适安装在小型移动平台上。
因此，亟需设计一种小型自动探空系统，不仅自动完成相应的高空探测及数据采集，而且适合装在小型移动平台上。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种自动探空系统，其安装在船载或车载等移动平台上，用于探测大气特性，其巧妙的利用的气球的充气膨胀，将探空仪器自动升空至指定区域，自动完成相应的高空探测及数据采集，节省人工成本，具有良好的应用前景。
本发明的技术方案：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动探空系统，其包括箱体，设置在箱体内的气球、探空仪，充气装置及控制器。
其中，充气装置包括高压气瓶，气体流量计，电磁阀，设置在高压气瓶与电磁阀之间的进气管，设置在电磁阀与气球之间的充气管；气体流量计设置在进气管上，其通过流量信号线与控制器连接，电磁阀通过控制线与控制器连接，控制器通过气体流量计的反馈控制电磁阀的开启与关闭。
进一步地，所述箱体上设置有探空仪孔，气球、探空仪设置在探空仪孔内，并由封口膜封堵。
进一步地，所述封口装置为封口膜，其是边缘带有不干胶的薄膜，封口膜将气球、探空仪封堵在探空仪孔内。
进一步地，所述封口装置为封口盖，其是具有一圈凸起的法兰盖，封口盖将气球、探空仪封堵在探空仪孔内。
进一步地，所述气球进气口套在充气管上，气球封口卡卡在气球进气口外，在气球完成充气、脱离充气管后，气球封口卡收缩，自动将气球进气口封闭，以防止气球内部的气体扩散至大气中，影响气球的上浮力。
进一步地，所述箱体上设置的探空仪孔数量不止一个。
进一步地，所述每个探空仪孔内设置有气球、探空仪，气球充气由独立的电磁阀控制。
进一步地，所述控制器包括单片机、信号采集接口电路、开关接口电路和电源，信号采集接口电路与气体流量计连接，开关接口电路与电磁阀连接，信号采集接口电路、开关接口电路与单片机连接，单片机根据气体流量计的设定阈值控制电磁阀的开启与关闭。
本发明有益效果：
本发明提供的自动探空系统，其结构简单、小巧，可安装在船载或车载等移动平台上用于探测大气特性，其巧妙的利用的气球的充气膨胀，挤破封口膜或顶开封口盖，然后升空，将探空仪器带到空中，在升空过程中自动完成相应的高空探测及数据采集，节省人工成本，具有良好的应用前景。
附图说明：
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明之箱体的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明之控制器的结构示意图；
图5是本发明的控制器连接图；
图6是本发明的控制流程图；
图7是本发明之气球初期膨胀的结构示意图；
图8是本发明之气球末期膨胀结构示意图；
图9是本发明之气球携带探空仪升空的示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1.箱体；2.气球；3.探空仪；4.封口装置；5.电磁阀；6.进气管；7.高空气瓶；8.控制器；8-1.单片机；8-2.信号采集接口电路；8-3.开关接口电路；8-4.电源；9.气体流量计；10.流量信号线；11.控制线；12.气球封口卡；13.探空仪孔；14.充气管。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明一种自动探空系统进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
图1至图9是本发明所述一种自动探空系统的相关示意图。
图1是本发明的结构示意图，一种自动探空系统，其包括箱体1，设置在箱体1内的气球2、探空仪3，充气装置及控制器8。
其中，充气装置包括高压气瓶7，气体流量计9，电磁阀5，设置在高压气瓶7与电磁阀5之间的进气管6，设置在电磁阀5与气球2之间的充气管14；气体流量计9设置在进气管6上，其通过流量信号线10与控制器8连接，电磁阀5通过控制线11与控制器8连接，控制器8通过气体流量计9的反馈控制电磁阀5的开启与关闭，即而控制探空仪的升空，以完成相应的高空探测及数据采集。
本发明之箱体的结构示意图，如图2所示，其上设置有探空仪孔13，气球2、探空仪3设置在探空仪孔13内，并由封口装置4封堵；探空仪孔13内设置有充气管14，用于连接气球2与电磁阀5；所述箱体1上设置的探空仪孔13数量不止一个，图3是图2的俯视图，在图3所示的实施例中，箱体1上设置有九个探空仪孔13（可以根据需要增多或减少探空仪孔13的数量），可以放置九套探空仪3。
探空仪孔13内设置有充气管14，用于连接气球2与电磁阀5，所述气球2进气口套在充气管14上，气球封口卡12卡在气球进气口外；所述每个探空仪孔13内设置有气球2、探空仪3，气球2充气由独立的电磁阀5控制。
在气球2完成充气、脱离充气管14后，气球封口卡12自动将气球2进气口封闭，以防止气球2内部的气体扩散至大气中，影响气球2的上浮力。
在本申请中，高压气瓶7内存储氢气或氦气等气体，其密度比空气的密度小，用于给气球2充气，以使气球2具有一定上浮力。
所述探空仪3用于同探测大气温度、湿度、气压及风，并完成相应的数据采集。
箱体1上探空仪孔13的封口可以是封口装置4，封口装置4可以为封口膜，封口膜是边缘带有不干胶的薄膜；封口装置4也可以是封口盖，其具有一圈凸起的法兰盖；封口装置4的设置主要是将气球2、探空仪3封堵在探空仪孔13内。
图4是本发明之控制器的结构示意图，控制器8包括单片机8-1、信号采集接口电路8-2、开关接口电路8-3和电源8-4，信号采集接口电路8-2与气体流量计9连接，开关接口电路8-3与电磁阀5连接，信号采集接口电路8-2、开关接口电路8-3与单片机8-1连接，单片机8-1根据气体流量计9的设定阈值控制电磁阀5的开启与关闭。
同时，单片机8-1通过信号采集接口电路8-2采集气体流量，并接收外部发来的放球控制命令，控制电磁阀5的开启和关闭，并且向外部发出放球结束的应答信号。
图5是本发明的控制器连接图，控制器8与电磁阀5连接，同时控制器8与气体流量计9连接。
在本发明所述的自动探空系统中，其控制流程图，如图6所示。其具体控制步骤如下：
首先，前期准备。
气球2、探空仪3设置在箱体1内的探空仪孔13内，并用绳系在气球2上，气球2的进气口套在充气管14，气球封口卡12套在气球进气口外，并在控制器8上的单片机8-1设置气球2的充气阈值。
接着，控制器8上的单片机8-1接收到放球命令后，通过开关接口电路8-3控制电磁阀5的开启，高压气瓶7通过充气管14给气球2充气，气球2膨胀，挤破探空仪孔13上的封口膜或顶开封口盖，如图7所示。
在气球2膨胀的同时，气体流量计9记录气球2的充气量，并将充气量的结果反馈至控制器8，气球2继续膨胀，如图8所示，气球封口卡12随同气球与充气管14接近脱离，最后脱离。
当给气球2充气量达到设置充气阈值时，电磁阀5关闭，并发送结束信号。
气球2脱离充气管14，并携带探空仪3继续向上升，如图9所示。气球2上升过程中，探空仪3开始探测大气温度、湿度、气压和风等信息，并完成相应的数据采集。
本申请所述的自动探空系统，其结构简单、小巧，可安装在船载或车载等移动平台上，用于高空特性的探测，其无需人员繁琐的操作，巧妙的利用的气球的充气膨胀，挤破封口膜或顶开封口盖，然后升空，将探空仪器带到空中，在升空过程中自动完成相应的高空探测及数据采集，节省了人工成本，具有良好的应用前景。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动探空系统，其特征在于，包括箱体（1），设置在箱体（1）内的气球（2）、探空仪（3），充气装置及控制器（8）；充气装置包括高压气瓶（7），气体流量计（9），电磁阀（5），设置在高压气瓶（7）与电磁阀（5）之间的进气管（6），设置在电磁阀（5）与气球（2）之间的充气管（14）；气体流量计（9）设置在进气管（6）上，其通过流量信号线（10）与控制器（8）连接，电磁阀（5）通过控制线（11）与控制器（8）连接，控制器（8）通过气体流量计（9）的反馈控制电磁阀（5）的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述自动探空系统，其特征在于，所述箱体（1）上设置有探空仪孔（13），气球（2）、探空仪（3）设置在探空仪孔（13）内，并由封口装置（4）封堵。
3.根据权利要求2所述自动探空系统，其特征在于，所述封口装置（4）为封口膜，其是边缘带有不干胶的薄膜。
4.根据权利要求2所述自动探空系统，其特征在于，所述封口装置（4）为封口盖，其是具有一圈凸起的法兰盖。
5.根据权利要求1所述自动探空系统，其特征在于，所述气球（2）进气口套在充气管（14）上，气球封口卡（12）卡在气球（2）进气口外。
6.根据权利要求2所述自动探空系统，其特征在于，所述箱体（1）上设置的探空仪孔（13）数量不止一个。
7.根据权利要求2所述自动探空系统，其特征在于，所述每个探空仪孔（13）内设置有气球（2）、探空仪（3），气球（2）充气由独立的电磁阀（5）控制。
8.根据权利要求1所述自动探空系统，其特征在于，所述控制器（8）包括单片机（8-1）、信号采集接口电路（8-2）、开关接口电路（8-3）和电源（8-4），信号采集接口电路（8-2）与气体流量计（9）连接，开关接口电路（8-3）与电磁阀（5）连接，信号采集接口电路（8-2）、开关接口电路（8-3）与单片机（8-1）连接，单片机（8-1）根据气体流量计（9）的设定阈值控制电磁阀（5）的开启与关闭。
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