CN108594237B - 一种降水类天气现象测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降水类天气现象测试装置。通过在轨道车上固定安装有多普勒型降水雷达，可用于检测毛毛雨、雨、雪等降水种类是否发生及起止时间。降水雷达采用多普勒频移测量技术检测雨雪粒子降落速度，计算降水强度、降水类型和降水量。在轨道车上固定安装有待测降水类天气现象仪，能够及时的检测天气现象，通过在轨道车上安装多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪能够提高降水类天气现象测试的精度。

Description

一种降水类天气现象测试装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种降水类天气现象测试装置。
背景技术
依据中国气象局观测司发布的《降水现象仪功能规格需求书(试行版)》(2013年11月)规定，降水现象仪需要实现对雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、冰雹等5种天气现象的自动观测与识别。截至2016年6月份，已有五种型号的降水类天气现象仪获得中国气象局气象专用技术装备使用许可证。根据中国气象局山洪项目建设规划，2016年国家地面气象观测站点已全部列装降水现象自动化观测设备，总规模约2400台。
实验室检测环境能够在短时间内自动完成多种天气现象过程的循环模拟。2018年5月，安徽省大气探测技术保障中心已建成降水类天气现象仪检测模拟环境实验室，可以在内部空间为10m(L)×4m(W)×6m(H)的密闭式降水现象观测环境模拟舱内模拟毛毛雨、雨和雪等降水类天气现象。目前，国内尚没有能实现在降水现象观测模拟环境内调整待测设备机位并记录降水现象发生种类和起止时间观测结果等功能的降水类天气现象仪遥控测试平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种降水类天气现象测试装置，提高降水类天气现象测试的精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种降水类天气现象测试装置，所述测试装置包括：导轨、轨道车、直流电机、红外测距感应器、齿轮减速器、多普勒型降水雷达、待测降水类天气现象仪和控制器；
所述轨道车位于所述导轨上，所述多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪分别位于所述轨道车的中部位置，所述红外测距感应器位于所述轨道车的前后以及两侧，所述直流电机的输出端与所述齿轮减速器的输入端连接，所述齿轮减速器的输出端与所述轨道车的驱动轮相连接，所述控制器与所述直流电机、所述齿轮减速器、所述红外测距感应器、所述多普勒型降水雷达和所述待测降水类天气现象仪连接，所述控制器用于根据红外测距感应器采集的信号控制所述直流电机和所述齿轮减速器，以对所述轨道车的行驶速度进行控制；所述控制器还用于接收所述多普勒型降水雷达发送的降水数据并根据所述降水数据计算降水量、确定降水强度和降水类型；所述控制器还用于接收所述待测降水类天气现象仪发送的气象数据并根据所述气象数据确定天气状况。
可选的，所述测试装置还包括设备安装支架，所述多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪安装在所述设备安装支架上。
可选的，所述测试装置还包括遥控，所述遥控与所述控制器连接。
可选的，所述导轨长10m。
可选的，所述导轨为铝合金导轨。
可选的，所述轨道车长1.2m，宽1.2m。
可选的，所述轨道车为铝合金轨道车。
可选的，所述测试装置还包括蓄电池，所述蓄电池分别与所述多普勒型降水雷达、待测降水类天气现象仪和所述直流电机连接。
可选的，所述轨道车底部安装有橡胶轮。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种降水类天气现象测试装置，通过在轨道车上固定安装有多普勒型降水雷达，可用于检测毛毛雨、雨、雪等降水种类是否发生及起止时间。降水雷达采用多普勒频移测量技术检测雨雪粒子降落速度，计算降水强度、降水类型和降水量。在轨道车上固定安装有待测降水类天气现象仪，能够及时的检测天气现象，通过在轨道车上安装多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪，能够提高降水类天气现象测试的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例降水类天气现象测试装置组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例降水类天气现象测试装置组成示意图。如图1所示，一种降水类天气现象测试装置，所述测试装置包括：导轨1、轨道车2、直流电机3、红外测距感应器4、齿轮减速器5、多普勒型降水雷达6、待测降水类天气现象仪7和控制器8；
所述轨道车2位于所述导轨1上，所述多普勒型降水雷达6和待测降水类天气现象仪7分别位于所述轨道车2的中部位置，所述红外测距感应器4位于所述轨道车2的前后以及两侧，所述直流电机3的输出端与所述齿轮减速器5的输入端连接，所述齿轮减速器5的输出端与所述轨道车2的驱动轮相连接，所述控制器8与所述直流电机3、所述齿轮减速器5、所述红外测距感应器4、所述多普勒型降水雷达6和所述待测降水类天气现象仪7连接，所述控制器8用于根据红外测距感应器4采集的信号控制所述直流电机和所述齿轮减速器5，以对所述轨道车2的行驶速度进行控制；所述控制器8还用于接收所述多普勒型降水雷达6发送的降水数据并根据所述降水数据计算降水量、确定降水强度和降水类型；所述控制器8还用于接收所述待测降水类天气现象仪7发送的气象数据并根据所述气象数据确定天气状况。
向上发射波束张角为30度的24GHz微波，应用多普勒雷达技术测量降水粒子下落速度，通过降水粒子大小和下落速度的关系计算出降水量和降水强度，再根据不同的下落速度确定降水类型，如雨、雪、雨夹雪、冰雹等。
在轨道车2两侧各安装一个红外测距感应器4，用于探测轨道两端的墙壁或其他障碍物，保障轨道车运行安全。当感应器距离障碍物不超过0.2米时，向控制器发送直流电机制动信号。
所述测试装置还包括遥控器9，所述遥控器9与所述控制器8连接，遥控器9可发出轨道车直流电机启动、停止、换向(正向/反向)、速度调整等指令，控制器8接收到信号后完成响应的控制动作。
所述测试装置还包括设备安装支架10，所述多普勒型降水雷达6和待测降水类天气现象仪7安装在所述设备安装支架10上。
所述测试装置包含长度为10米的铝合金轨道，长1.2米，宽1.2米的铝合金轨道车，所述轨道车底部安装有橡胶轮。在轨道车上安装有直流电机、齿轮减速机、红外测距感应器、控制器、蓄电池、RS232通讯控制器、设备安装支架。
所述测试装置还包括蓄电池11，所述蓄电池11分别与所述多普勒型降水雷达6、待测降水类天气现象仪7和所述直流电机3连接，蓄电池11为降水雷达6、待测降水类天气现象仪7、轨道车直流电机提供312V电源，总容量40Ah，可维持各类设备稳定运行2小时以上，满足测试要求。
所述测试装置安装两路RS232通讯接口，用于降水雷达、待测降水类天气现象仪测量结果传输。
本发明用于检测降水类天气现象模拟环境中毛毛雨、雨、雪等天气现象是否发生并记录起止时间，为待检测降水类天气现象仪在可往复运动的轨道车上提供设备安装支架和供电、通讯接口，可遥控设置待测设备在毛毛雨、雨、雪天气现象模拟环境中的位置，且运动速度和运动方向均可遥控调节，提高了降水类天气现象测试的精度。
本发明的测试装置具有下列优点：
①降水类天气现象仪遥控测试平台固定安装有多普勒型降水雷达，可用于检测毛毛雨、雨、雪等降水种类是否发生及起止时间。降水雷达采用多普勒频移测量技术检测雨雪粒子降落速度，计算降水强度、降水类型和降水量。
②具有机械安装支架，可以安装待检测降水类天气现象仪。
③具有蓄电池和RS232通讯接口，可为降水雷达、降水类天气现象仪供电并提供数据传输接口。
④在降雨、降雪模拟现象发生时，操作人员可以遥控动态调整待测设备在模拟环境中所处的相对位置，降低操作人员打伞或穿戴雨衣时手工移动待测设备难度，提高检测效率，也避免人员打伞走动过程中干扰降水模拟效果。
具体实施例1:
导轨为铝合金圆管并氧化发黑，安装在安徽省大气探测技术保障中心已建成降水类天气现象仪检测模拟环境实验室地面中间位置，长10米，宽0.7米。
轨道车底部安装有橡胶轮，可在轨道上来回滑动。
轨道车体由铝合金板材氧化发黑后加工而成，上表面固定有待测设备安装支架。支架可供安装供电插座、RS232通讯接口和多普勒降水雷达。
轨道车左右两侧分别各安装一个红外测距感应器，当距离障碍物小于0.2米时，发送制动信号给控制器，避免碰撞造成仪器损坏。蓄电池组。实测表明，红外测距感应器可以及时检测出障碍物并发出制动信号，遇到障碍物前，轨道车可以立即完成制动。
蓄电池、控制器、直流电机和齿轮减速机安装在轨道车底部。直流电机、齿轮减速机和橡胶轮之间通过齿轮连接。
控制器使用400MHz频率发送启动、停止、换向(正向/反向)、速度调整等信号，控制器收到信号后，控制直流电机产生相应动作。实际测试表明，控制距离不小于15米，满足实验室测试需要。轨道车移动速度在0.01m/s到1m/s之间可调，响应速度快，运动平稳，不影响降水雷达和降水类天气现象仪工作。
安徽省大气探测技术保障中心降水类天气现象仪检测模拟环境实验室现有降水类天气现象仪遥控测试平台实际安装有华云升达(北京)气象科技有限责任公司DSG5型降水类天气现象仪作为待测设备，安装有德国Lufft公司R2S型降水雷达判断毛毛雨、雨、雪等降水种类发生及起止时间。
在外部工控机上运行的数据采集处理软件可以正常接收DSG5型降水类天气现象仪和R2S型降水雷达通过RS232通讯端口传输的观测数据并进行显示和保存。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：导轨、轨道车、直流电机、红外测距感应器、齿轮减速器、多普勒型降水雷达、待测降水类天气现象仪和控制器；
所述轨道车位于所述导轨上，所述多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪分别位于所述轨道车的中部位置，所述红外测距感应器位于所述轨道车的前后以及两侧，所述直流电机的输出端与所述齿轮减速器的输入端连接，所述齿轮减速器的输出端与所述轨道车的驱动轮相连接，所述控制器与所述直流电机、所述齿轮减速器、所述红外测距感应器、所述多普勒型降水雷达和所述待测降水类天气现象仪连接，所述控制器用于根据红外测距感应器采集的信号控制所述直流电机和所述齿轮减速器，以对所述轨道车的行驶速度进行控制；所述控制器还用于接收所述多普勒型降水雷达发送的降水数据并根据所述降水数据计算降水量、确定降水强度和降水类型；所述控制器还用于接收所述待测降水类天气现象仪发送的气象数据并根据所述气象数据确定天气状况；
还包括：两路RS232通讯接口；两路所述RS232通讯接口用于为所述多普勒型降水雷达及所述待测降水类天气现象仪提供数据传输接口。
2.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括设备安装支架，所述多普勒型降水雷达和待测降水类天气现象仪安装在所述设备安装支架上。
3.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括遥控器，所述遥控器与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述导轨长10m。
5.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述导轨为铝合金导轨。
6.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述轨道车长1.2m，宽1.2m。
7.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述轨道车为铝合金轨道车。
8.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括蓄电池，所述蓄电池分别与所述多普勒型降水雷达、待测降水类天气现象仪和所述直流电机连接。
9.根据权利要求1所述的降水类天气现象测试装置，其特征在于，所述轨道车底部安装有橡胶轮。
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