CN108663726A - 一种具有自主滑翔功能的气象观测系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气象观测技术领域，具体地说涉及一种具有自主滑翔功能的气象观测系统及其使用方法，包括壳体、轻质充气管、充气气艇、充气泵、储气罐、控制采集系统、铱星模块、GPS模块、电池仓、气象传感器、蓄电池，其特征在于：充气气艇设置在壳体的上端；在壳体的内侧还安装有控制采集系统、铱星模块、GPS模块、电池仓，在壳体的左侧安装有气象传感器。本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：通过调节浮力大小来控制气象观测系统的上升，通过滑翔下降来实现水平方向的运动。通过储气罐和充气泵的引入来调节探空气球内部氦气的多少，从而实现了浮力可调节大小的功能。

Description

一种具有自主滑翔功能的气象观测系统及其使用方法

技术领域

本发明属于气象观测技术领域，具体地说涉及一种具有自主滑翔功能的气象观测系统及其使用方法。

背景技术

低空大气的气象观测对天气和气候的精准预报具有重要意义。对低空大气的气象观测手段目前主要有卫星观测、气象台站定点观测、投放探空气球观测、海洋上的浮标定点气象观测等手段。卫星对气象的观测只能是大尺度上的观测，并且垂向观测深度和精度有限。气象台站定点观测可以很好的进行单点气象监测，但组网成本很高，而且很多边远地区，不适合建设气象观测台站。投放探空气球观测可以获取单点垂直尺度上的大量数据，但在水平方向上进行大规模观测的数据水平方向连续性差，且成本高。浮标定点观测只能连续测量单点的气象资料，不能获取水平和垂向尺度上的气象资料。上述观测手段均不能很好的对特定区域的低空大气进行水平和垂向连续观测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能弥补现有气象观测仪器上述功能欠缺的一种具有自主滑翔功能的气象观测系统。

为了实现技术背景的问题，本发明还提供了一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种具有自主滑翔功能的气象观测系统，包括壳体、轻质充气管、充气气艇、充气泵、储气罐、控制采集系统、铱星模块、GPS模块、电池仓、气象传感器、蓄电池，其特征在于：在壳体的上端通过轻质充气管连接有充气气艇，充气气艇内部充有氦气，充气气艇设置在壳体的上端；所述轻质充气管的下端通过安装在壳体内侧的充气泵和储气罐进行相互连接，所述充气泵出气端和轻质充气管的进气端进行相互连接，充气泵的进气端连接储气罐的出气端；在壳体的内侧还安装有控制采集系统、铱星模块、GPS模块、电池仓，在壳体的左侧安装有气象传感器，在电池仓里面安装有蓄电池，蓄电池分别与控制采集系统、铱星模块、GPS模块、气象传感器连接；所述控制采集系统分别与铱星模块、GPS模块、气象传感器相互连接。

本发明所要解决的上述的技术问题应提供一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法。

一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法，该方法包括如下步骤：

1)、将连接好的本系统，充气气艇和储气罐中，充进适量氦气，电池仓中装入蓄电池，将本系统释放，系统在浮力的作用下，升上天空。

2)、随着高度的增加，空气密度变得稀薄，系统受到的浮力变小，最终浮力和重力达到平衡，系统在空中漂浮。此时通过铱星模块，给控制采集系统下达指令，将充气气艇内的部分氦气抽回储气罐，此时，本系统所受浮力小于重力，系统开始下降，下降过程中由于空气密度逐渐变大，当系统所受浮力再次等于重力时，系统将会再次漂浮。

3)、将储气罐内适量的氦气在充入气球，此时系统会再次回到高空漂浮。

4)、利用上述升降原理，本系统可以完成在空中自主升降，在升降过程中，采集气象传感器数据和GPS模块提供的位置和高度坐标，并通过铱星模块通讯，传输给地面接收中心，即在自主上升和下降滑翔过程中完成气象要素的剖面观测。

综上所述，本发明的一种具有自主升降功能的低空大气气象观测系统通过调节浮力的大小，创造性的实现了气象观测系统的自主上升和下降滑翔过程中的剖面观测。使用该项发明，可以获取到大片区域的持续的低空水平和垂向剖面气象数据，为气象观测和预报提供了高效可靠的数据保证。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明利用浮力及空气动力学原理，通过调节浮力大小来控制气象观测系统的上升，通过滑翔下降来实现水平方向的运动。

2、本发明通过储气罐和充气泵的引入来调节探空气球内部氦气的多少，从而实现了浮力可调节大小的功能。

附图说明

图1为本发明的实施例结构示意图；

图2为本发明图1中系统运行原理流程框图；

图3为本发明图1中系统运行电路结构参考示意图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的结构特点及具体操作步骤，现配合附图进行说明。

根据图1-图3所示：本发明一种具有自主滑翔功能的气象观测系统，包括壳体(1)、轻质充气管(2)、充气气艇(3)、充气泵(4)、储气罐(5)、控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、电池仓(9)、气象传感器(10)、蓄电池(11)，其特征在于：在壳体(1)的上端通过轻质充气管(2)连接有充气气艇(3)，充气气艇(3)内部充有氦气，提供上升浮力；所述轻质充气管(2)的下端通过安装在壳体(1)内侧的充气泵(4)和储气罐(5)进行相互连接，所述充气泵(4)出气端和轻质充气管(2)的进气端进行相互连接，充气泵(4)的进气端连接储气罐(5)的出气端，储气罐(5)用来储存调节浮力用的氦气；在壳体(1)的内侧还安装有控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、电池仓(9)，在壳体(1)的左侧安装有气象传感器(10)，在电池仓(9)里面安装有蓄电池(11)，蓄电池(11)分别与控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、气象传感器(10)连接；所述控制采集系统(6)分别与铱星模块(7)、GPS模块(8)、气象传感器(10)相互连接。

本发明所要解决的上述的技术问题应提供一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法。

一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法，该方法包括如下步骤：

1)、将连接好的本系统，充气气艇(3)和储气罐(5)中，充进适量氦气，电池仓(9)中装入蓄电池(11)，将本系统释放，系统在浮力的作用下，升上天空。

2)、随着高度的增加，空气密度变得稀薄，系统受到的浮力变小，最终浮力和重力达到平衡，系统在空中漂浮。此时通过铱星模块(7)通讯控制，给控制采集系统(6)下达指令，将充气气艇(3)内的部分氦气抽回储气罐(5)，此时，本系统所受浮力小于重力，系统开始下降，由于空气动力学原理，充气气艇开始滑翔下降，除了高度降低，水平方向上运动起来。下降过程中由于空气密度逐渐变大，当系统所受浮力再次等于重力时，系统将会再次漂浮。

3)、将储气罐(5)内适量的氦气在充入气球，此时系统会再次回到高空漂浮。

4)、利用上述升降原理，本系统可以完成在空中自主上升和下降滑翔，在升降过程中，采集气象传感器(10)数据和GPS模块(8)提供的位置和高度坐标，并通过铱星模块(7)通讯，传输给地面接收中心，即在自主上升和下降滑翔过程中完成气象要素的剖面观测。

综上所述，本发明的一种具有自主升降功能的低空大气气象观测系统通过调节浮力的大小，创造性的实现了气象观测系统的自主上升和下降滑翔过程中的剖面观测。使用该项发明，可以获取到大片区域的持续的低空水平和垂向剖面气象数据，为气象观测和预报提供了高效可靠的数据保证。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明利用浮力及空气动力学原理，通过调节浮力大小来控制气象观测系统的上升，通过滑翔下降来实现水平方向的运动。

2、本发明通过储气罐和充气泵的引入来调节探空气球内部氦气的多少，从而实现了浮力可调节大小的功能。

Claims (1)

1.一种具有自主滑翔功能的气象观测系统，包括壳体(1)、轻质充气管(2)、充气气艇(3)、充气泵(4)、储气罐(5)、控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、电池仓(9)、气象传感器(10)、蓄电池(11)，其特征在于：在壳体(1)的上端通过轻质充气管(2)连接有充气气艇(3)，充气气艇(3)内部充有氦气；所述轻质充气管(2)的下端通过安装在壳体(1)内侧的充气泵(4)和储气罐(5)进行相互连接，所述充气泵(4)出气端和轻质充气管(2)的进气端进行相互连接，充气泵(4)的进气端连接储气罐(5)的出气端；在壳体(1)的内侧还安装有控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、电池仓(9)，在壳体(1)的左侧安装有气象传感器(10)，在电池仓(9)里面安装有蓄电池(11)，蓄电池(11)分别与控制采集系统(6)、铱星模块(7)、GPS模块(8)、气象传感器(10)连接；所述控制采集系统(6)分别与铱星模块(7)、GPS模块(8)、气象传感器(10)相互连接；

一种具有自主滑翔功能的气象观测系统的使用方法，该方法包括如下步骤：

1)、将连接好的本系统，充气气艇(3)和储气罐(5)中，充进适量氦气，电池仓(9)中装入蓄电池(11)，将本系统释放，系统在浮力的作用下，升上天空；

2)、随着高度的增加，空气密度变得稀薄，系统受到的浮力变小，最终浮力和重力达到平衡，系统在空中漂浮；此时通过铱星模块(7)通讯控制，给控制采集系统(6)下达指令，将充气气艇(3)内的部分氦气抽回储气罐(5)，此时，本系统所受浮力小于重力，系统开始下降，由于空气动力学原理，充气气艇开始滑翔下降，除了高度降低，水平方向上运动起来；下降过程中由于空气密度逐渐变大，当系统所受浮力再次等于重力时，系统将会再次漂浮；

3)、将储气罐(5)内适量的氦气在充入气球，此时系统会再次回到高空漂浮；

4)、利用上述升降原理，本系统可以完成在空中自主上升和下降滑翔，在升降过程中，采集气象传感器(10)数据和GPS模块(8)提供的位置和高度坐标，并通过铱星模块(7)通讯，传输给地面接收中心，即在自主上升和下降滑翔过程中完成气象要素的剖面观测。