CN109729895A - 一种人工影响天气的实验室系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工影响天气的实验室系统，包括主体、温度控制系统、压力控制系统、造雾系统、空气净化系统、催化系统和自动化控制系统；所述温度控制系统用于控制所述主体内腔的温度；所述压力控制系统用于控制所述主体内腔的压力；所述造雾系统能够在所述主体内腔进行成雾操作；所述空气净化系统用于调节所述主体内腔的洁净度；所述催化系统用于向所述主体内腔输送催化剂；所述自动化控制系统与所述温度控制系统、所述压力控制系统、所述造雾系统、所述空气净化系统及所述催化系统通信连接。该实验室系统能够模拟各种真实的天气环境，且具有重复性，能够为人工影响天气提供实验依据。
Description
技术领域
本发明涉及人工影响天气领域，特别是涉及一种人工影响天气的实验室系统。
背景技术
众所周知，目前国内外人工影响天气的实验基本上有两种做法，第一种是直接进行户外小范围的实验，实验产生的废弃物不能经过合理的处理后变直接排放到了大气环境中，或多或少都会对大气环境造成不良影响；另一种是室内小型实验，普通实验室无法满足各种气象学实验所需的温度、压力或湿度等条件，比如很难模拟万米高空的低温和负压环境，同时具有不可重复性，由于科学实验往往需要精确的控制实验条件，和多次重复来找到更好的人工影响天气的办法，所以需要一种大型的温度、压力和湿度可控的人工影响天气的实验室系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工影响天气的实验室系统，该实验室系统能够模拟各种真实的天气环境，且具有重复性，能够为人工影响天气提供实验依据。
为解决上述技术问题，本发明提供一种人工影响天气的实验室系统，包括主体、温度控制系统、压力控制系统、造雾系统、空气净化系统、催化系统和自动化控制系统；
所述温度控制系统用于控制所述主体内腔的温度；
所述压力控制系统用于控制所述主体内腔的压力；
所述造雾系统能够在所述主体内腔进行成雾操作；
所述空气净化系统用于调节所述主体内腔的洁净度；
所述催化系统用于向所述主体内腔输送催化剂；
所述自动化控制系统与所述温度控制系统、所述压力控制系统、所述造雾系统、所述空气净化系统及所述催化系统通信连接。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，还包括与所述自动化控制系统通信连接的深冷干燥系统，所述深冷干燥系统包括多级换热装置和高效送风装置，所述深冷干燥系统通过风洞接口与所述主体内腔相连，用于将空气急速冷却后送入主体内腔。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述深冷干燥系统通过控制循环风量和所述多级换热装置的效率来调节所述深冷干燥系统出风的温度和湿度。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述主体为合金材质制成的主体，所述主体为多层结构，所述主体的内壁设置有用于安装仪器的固定连接件。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述温度控制系统能够通过所述主体的罐壁热传导或者直接输送不同温度的气体对所述主体的内腔进行温度控制。
所述压力控制系统包括增压机组和真空机组；所述增压机组通过增压接口与所述主体内腔相连，用于将所述主体内压力增加至设定压力；所述真空机组通过真空接口与所述主体内腔相连，用于将所述主体内压力降低至设定压力。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述造雾系统能够通过高压喷水造雾、蒸汽造雾和膨胀造雾的方式对所述主体内腔进行成雾操作。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述空气净化系统包括多级过滤装置和低温风机，所述空气净化系统通过所述多级过滤装置的使用量调节所述主体内腔的洁净度。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述催化系统包括自动进料装置，所述自动进料装置能够将固态、液态和气态的催化剂定量输送至所述主体内腔。
如上所述的人工影响天气的实验室系统，所述自动化控制系统通过总线通讯的方式远程访问所述温度控制系统、所述压力控制系统、所述造雾系统、所述空气净化系统和所述催化系统。
本发明提供的人工影响天气的实验室系统，包括主体，该主体具有封闭空间，温度控制系统能够控制主体内腔的温度，压力控制系统能够控制主体内腔的压力，造雾系统能够在主体内腔进行成雾操作，空气净化系统能够调节主体内腔的洁净度，催化系统能够向主体内腔输送催化剂，以上各系统通过自动化控制系统控制，可在主体内腔形成需要的温度、压力和湿度等，从而模拟真实的天气环境，各系统可控，能够重复对同一天气环境进行模拟，实验条件精确可控，能够为人工影响天气提供实验依据。
附图说明
图1为本发明所提供人工影响天气的实验室系统的结构示意图。
附图标记说明：
主体100，温度控制系统200，压力控制系统300，增压机组310，真空机组320，造雾系统400，空气净化系统500，深冷干燥系统600，催化系统700。
具体实施方式
本发明的人工影响天气实验室系统，包含实验室主体、温度控制系统、压力控制系统、造雾系统、深冷干燥系统、空气净化系统、催化系统和自动化控制系统外部设备接口包含温度控制接口、压力控制接口、湿度控制接口、气溶胶控制接口。各个子系统通过中央控制系统的集中控制来行程或维持实验室主体内达到特定的气象学指标。
实验室主体通过合理的参数计算进行设计、选材、制作和加工，可以保证该主体可以模拟地球上人类活动范围的温度、压力、湿度、气溶胶浓度等环境指标，保证各项人工影响天气实验的进行。具体来说，我们根据实验室需求设计了实验室主体的外型、多层结构、多种外部设备接口，抛光的内壁，螺旋上升的夹层，来适配各种人工影响天气实验。
温度控制系统与实验室主体通过专有的温度控制接口相连，可以通过罐壁热传导和直接输送不同温度的气体的方式对实验室主体进行温度控制的操作，通过控制温度控制系统输出的液体和气体的温度、流量以及管道压力来调节实验室主体内的温度达到实验条件。
压力控制系统通过增压接口和真空接口与实验室主体相连，通过增压机组和真空机组来控制实验室主体内的压力参数，通过控制增压机组的出气压力、出气量来控制实验室主体内增加到指定压力，通过控制真空机组的抽气速度和抽气压力来控制实验室主体降低到指定压力。
造雾系统通过高压造雾接口、蒸汽接口、膨胀接口与实验室主体相连，通过高压喷水造雾、蒸汽造雾和膨胀造雾的方式对实验室主体内进行成雾操作，通过控制高压造雾机组的泵压和流量来控制高压造雾的速度和雾化颗粒大小，通过控制蒸汽机组的蒸汽压力和蒸汽量来控制蒸汽造雾的成雾温度和成雾范围，通过控制膨胀造雾的压差来控制成雾的维持时间。
深冷干燥系统和空气净化系统通过风洞接口与实验室主体相连，通过多级换热装置和高效送风装置，将送入空气急速冷却送入实验室主体内，通过多级过滤装置和低温风机在常温和低温条件下改善实验室的洁净度，通过控制循环风量和换热装置的效率来控制深冷干燥系统出风的温度和湿度，通过控制多级过滤装置的使用量来控制实验室主体内的洁净度。
催化系统通过催化剂接口与实验室主体相连，可以通过定制的自动进料装置，将固态、液态和气态的催化剂定量的释放到实验室主体中去。通过控制定量进料装置的参数来调节催化系统投放入实验室主体内的投放量。
自动化控制系统可以通过总线通讯的方式远程访问各个子系统，进行设备启停，数据读取和数据分析的操作。根据实验要求对设备的操作记录和参数变化进行分析，为实验服务。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供人工影响天气的实验室系统的结构示意图。。
该实施例中，人工影响天气的实验室系统包括主体100、温度控制系统200、压力控制系统300、造雾系统400、空气净化系统500、催化系统700和自动化控制系统。
该主体100具有封闭内腔，具体的方案中，主体100由合金材质制成，且为多层结构，其中主体100的内壁设置有用于安装仪器的固定连接件。
可以理解，主体100的内腔即为模拟天气环境的空间，为使操作人员能够及时了解并控制主体100内腔的各参数，可以在主体100内腔安装多个检测相关参数的仪器，这些仪器具体可包括露点仪、风速仪、能见度仪、高速摄影仪器及光纤等。当然，实际设置时，可根据具体需要做调整，不限于这里所述。
由于大气环境复杂多变，存在低温和高压等模式，所以主体100在设计时需要能够承受一定的温度、压力及相对湿度。主体100由合金材质制成，有利于提高主体100的承受力，同时，也便于通过热传导的方式控制主体100内腔的温度。
温度控制系统200能够控制主体100内腔的温度，具体的方案中，温度控制系统200可通过主体100的罐壁热传导的方式对主体10内腔的温度进行控制。
主体100的多层结构具体可以为两层结构，具体地，主体100包括内筒部和外套于内筒部的外筒部，内筒部具有封闭内腔，内筒部和外筒部之间形成有环状腔室，这样，温度控制系统200可以将冷媒通入该环状腔室，冷媒与内筒部内腔的空气进行热交换，以控制内筒部内腔的温度。
显然，主体100的内筒部的内腔即为模拟天气环境的空间。更具体的，主体100还包括设于内筒部与外筒部之间的夹层，该夹层具体为螺旋式上升的导流板，以在内筒部与外筒部之间的腔室形成螺旋上升的通道，便于冷媒的流动，提高换热效率。
具体的，主体100具有连通内筒部与外筒部之间腔室的冷媒接口，温度控制系统200可设置冷却塔、冷却水循环泵、冷冻机组及冷冻机组循环泵等，通过对相关泵的控制将冷媒经冷媒接口送入内筒部与外筒部之间的腔室；其中，冷媒可根据具体温度的控制需求来选择。
另外，温度控制系统200还可通过直接向主体100内腔输送不同温度的气体来对主体100内腔的温度进行控制。
压力控制系统300用于控制主体100内腔的压力，具体地，压力控制系统300包括增压机组310和真空机组320；其中，主体100可设置与其内腔连通的真空接口，真空机组320具体通过真空接口与主体100内腔相连，通过控制真空机组320的抽气速度和抽气压力可以将主体100内腔的压力降低到设定压力；主体100还设置有与其内腔连通的增压接口，增压机组310可通过增压接口与主体100内腔相连，通过控制增压机组310的出气压力和出气量可将主体100内腔的压力增加到设定压力。
其中，增压机组310具体可包括空压机、气体缓冲罐、冷干机等结构。
造雾系统400能够在主体100内腔进行成雾操作；具体地，造雾系统400能够通过高压喷水造雾、蒸汽造雾和膨胀造雾的方式对主体100内腔进行成雾操作。
其中，主体100可以设置高压造雾接口、蒸汽接口和膨胀接口，这些接口均与主体100内腔相连。
造雾系统400包括高压造雾机组，高压造雾机组通过管路与高压造雾接口连接，高压喷水造雾时可通过控制高压造雾机组的泵压和流量来控制高压造雾的速度和雾化颗粒大小。
造雾系统400还包括蒸汽机组，蒸汽机组通过管路与蒸汽接口连接，蒸汽造雾时可通过控制蒸汽机组的蒸汽压力和蒸汽量来控制蒸汽造雾的成雾温度和成雾范围。
造雾系统400在进行膨胀造雾时可通过控制膨胀造雾的压差来控制成雾的维持时间。
空气净化系统500用于调节主体100内腔的洁净度，该实验室系统还可以进一步设置深冷干燥系统600，深冷干燥系统600可以对主体100内腔进行快速降温，具体地，深冷干燥系统600与空气净化系统500可以集成在一起。
深冷干燥系统600包括多级换热装置和高效送风装置，深冷干燥系统600通过风洞接口与主体100内腔相连，用于将空气急速冷却后送入主体100内腔，具体地，通过控制循环风量和换热装置的效率来控制深冷干燥系统600出风的温度和湿度。
空气净化系统500包括多级过滤装置和低温风机，空气净化系统500通过多级过滤装置和低温风机在常温和低温条件下改善主体100内腔的洁净度；具体地，通过控制多级过滤装置的使用量来控制主体100内的洁净度。
催化系统700包括自动进料装置，该自动进料装置能够将固态、液态和气态的催化剂定量输送至主体100内腔。自动化控制系统与上述温度控制系统200、压力控制系统300、造雾系统400、空气净化系统500、深冷干燥系统600和催化系统700通信连接。自动化控制系统具体可通过总线通讯的方式远程访问上述各系统，控制各系统的启停、数据读取和数据分析等操作。
以上对本发明所提供的一种人工影响天气的实验室系统进行了详细介绍。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。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种人工影响天气的实验室系统，其特征在于：包括主体、温度控制系统、压力控制系统、造雾系统、空气净化系统、催化系统和自动化控制系统；
所述温度控制系统用于控制所述主体内腔的温度；
所述压力控制系统用于控制所述主体内腔的压力；
所述造雾系统能够在所述主体内腔进行成雾操作；
所述空气净化系统用于调节所述主体内腔的洁净度；
所述催化系统用于向所述主体内腔输送催化剂；
所述自动化控制系统与所述温度控制系统、所述压力控制系统、所述造雾系统、所述空气净化系统及所述催化系统通信连接。
2.根据权利要求1所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于：还包括与所述自动化控制系统通信连接的深冷干燥系统，所述深冷干燥系统包括多级换热装置和高效送风装置，所述深冷干燥系统通过风洞接口与所述主体内腔相连，用于将空气急速冷却后送入所述主体内腔。
3.根据权利要求2所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于，所述深冷干燥系统通过控制循环风量和所述多级换热装置的效率来调节所述深冷干燥系统出风的温度和湿度。
4.根据权利要求1所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于：所述主体为合金材质制成的主体，所述主体为多层结构，所述主体的内壁设置有用于安装仪器的固定连接件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于：所述温度控制系统能够通过所述主体的罐壁热传导或者直接输送不同温度的气体对所述主体的内腔进行温度控制。
6.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于：所述压力控制系统包括增压机组和真空机组；所述增压机组通过增压接口与所述主体内腔相连，用于将所述主体内压力增加至设定压力；所述真空机组通过真空接口与所述主体内腔相连，用于将所述主体内压力降低至设定压力。
7.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于：所述造雾系统能够通过高压喷水造雾、蒸汽造雾和膨胀造雾的方式对所述主体内腔进行成雾操作。
8.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于，所述空气净化系统包括多级过滤装置和低温风机，所述空气净化系统通过所述多级过滤装置的使用量调节所述主体内腔的洁净度。
9.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于，所述催化系统包括自动进料装置，所述自动进料装置能够将固态、液态和气态的催化剂定量输送至所述主体内腔。
10.根据权利要求1-4任一项所述的人工影响天气的实验室系统，其特征在于，所述自动化控制系统通过总线通讯的方式远程访问所述温度控制系统、所述压力控制系统、所述造雾系统、所述空气净化系统和所述催化系统。
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