CN111077598A - 一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置,包括红外激光降雪传感器、积分电路、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器、电源控制系统和无线传输模块,还包括一个承雪器;承雪器的形状为一个长为20cm,宽为15.7cm的中空的矩形柱状,红外激光降雪传感器包括红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器,红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器分别设于承雪器上端开口的左右两端;本发明相较于现有技术的有益效果是监测更加的精确,稳定,并且结构简单,覆盖面积更广。
Description
技术领域
本发明涉及一种降雪检测装置,具体指一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置。
背景技术
冬季的雪主要是由于冷锋天气的影响,锋是冷暖气团的交汇处,如果冷气团向暖气团运动就形成了冷锋,反之为暖锋。冬季,陆地温度比海洋低,在大陆内部形成强大的冷高压,气流由高压中心向四周辐射,其中向低纬运动的气团在性质上属于冷气团,它与暖气团相遇就形成了冷锋。冷锋过境时,我国南方形成阴雨,北方形成降雪的天气,刮风、降温,过境后,气温湿度聚降,气压升高,常形成灾害性的风雪降温天气,甚至形成寒流。
所以需要对降雪量进行监测测并预估,提前对群众做出一个预警,能够及时的避免损失,目前,市面上用于监测降雪的基本都是采用的接触式感雪器进行监测,往往这样监测的结果不够精确,并且接触式感雪器容易被腐蚀,不稳定,还有的降雪监测器采用的声波感雪器,但是,声波对温度的要求很严格,温度会影响超声波的波速,测量误差大。
在2006年陈飞明发表的硕士学位论文红外辐射随大气高度衰减规律的研究一文中表示:
红外辐射是一切物体的固有特性,红外线有着与普通电磁波和可见光无法比拟的优点,红外辐射不受白天黑夜的影响,因此,红外成像技术在当今世界应用非常广泛,在太空侦查、工业探伤、医学诊断等方面均发挥着巨大的作用。本文综述了红外辐射在大气中的传输过程,介绍了辐射传输的两种常用方法:分层介质离散纵坐标法和累加法,总结了红外辐射传输在大气中衰减的工程计算法,给出了计算大气透过率的一般步骤,并以此为基础,通过自编Matl曲程序,来实现这一计算过程。除此之外,本文还指出了目前工程算法的不足,提出了改进方案,通过自编程序来确定三种天气条件(雨天、雪天和雾天)的消光系数和传输距离的关系。在雨天和雪天模式下,只要输入降雨(或降雪)强度与消光系数等必要的测量数据,该程序即可自动给出最佳的拟合关系式,自动绘制拟合曲线,还可给出拟合精度,这为进一步研究和比较不同地区、不同季节的雨天和雪天大气对红外的消光特性的影响提供了方便。为了解决在雾天模式下经验常数q不连续的问题,本文提出了根据实验的测量数据、采用多项式拟合得到连续q.V关系的设想,并通过编写程序使该设想得以实现……
综上,申请人提出了一种采用红外激光的降雪监测装置。
发明内容
针对现有技术存在的对降雪量的监测不准确,监测条件苛刻,不稳定等问题,提出了一种解决了上述问题的基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置,包括红外激光降雪传感器、积分电路、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器、电源控制系统和无线传输模块,还包括一个承雪器;承雪器的形状为一个长为20cm,宽为15.7cm的中空的矩形柱状,红外激光降雪传感器包括红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器,红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器分别设于承雪器上端开口的左右两端;
红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器与所述积分电路连接,积分电路与数据收集器连接,温湿度传感器、风速风向传感器和雪深传感器也与数据收集器连接,红外激光发射阵列传感器、红外激光接收阵列传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器和无线传输模块均直接与电源控制系统连接;
红外激光发射阵列传感器向外发射一定波长的红外线或者激光,红外线或者激光在穿透正在下降的雪中,能量产生衰减,红外激光接收阵列传感器接收到经过衰减之后的红外线或者激光信号,红外激光接收阵列传感器将信号传输至所述积分电路,积分电路对一段时间内的红外线或者激光信号进行积分累加得到一个时间段的总的红外或者激光能量衰减量,积分电路将收到的信号转换成标准电信号之后将标准电信号传输给数据采集器,温湿度传感器、风速传感器和雪深传感器将所感应到的空气温湿度数据、风速风向数据和雪深数据传输给数据采集器,数据采集器将所收到的数据通过无线传输模块发送到数据中心进行分析计算得出该地区的降雪量或降雨量和其他数据来确定预警阈值。
通过设置一个长为20cm,宽为15.7cm的承雪器,红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器设在承雪器上端开口的两端,对承雪器的开口进行全覆盖,将承雪器上端开口的面积作为一个降雪量监测的单位面积对该地区的降雪量进行计算,并且该承雪器的上端开口面积和雨量站标准的承雨器的开口面积是一样的,不仅可以用于监测降雪,还可以用于监测降雨,并且红外辐射不会受到白天黑夜等外界因素的影响,非常的稳定且精确。
进一步限定,红外激光发射阵列传感器、红外激光接收阵列传感器、积分电路、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器、电源控制系统、无线传输模块和承雪器可设置多个分布于不同的区域的监测点;通过在同一地区不同区域设置多个观测点,可以收集到本地区各个区域的降雪或降雨情况,数据中心通过无线传输模块接受多个区域的数据综合进行分析处理,可以得出更加精确的该地区的降雪或者降雨量数据。
本发明相较于现有技术的有益效果为监测更加的精确,不受外界其他因素影响,非常的稳定,并且既可监测降雪量,也可以监测降雨量,覆盖面积广,并且本发明的结构简单,小巧,不需要专门建立一个监测塔之类的来放置它,非常的方便。
附图说明
图1为本发明的工作原理简单示意图;
图2为承雪器顶部部分结构的俯视图;
图3为承雪器顶部部分结构的正视图;
图4为承雪器顶部部分结构的左视图;
图5为滑块和滑槽的结构示意图。
图中标示分别对应:1-红外激光阵列传感器,11-红外激光发射阵列传感器,12-红外激光接收阵列传感器,2-积分电路,3-温湿度传感器,4-风速风向传感器,5-雪深传感器,6-数据采集器,7-无线传输模块,8-承雪器,9-电源控制系统,10-安装支架,13-滑块,14-滑槽。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1:
如图1-5所示,一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置,包括红外激光降雪传感器1、积分电路2、温湿度传感器3、风速风向传感器4、雪深传感器5、数据采集器6、电源控制系统9和无线传输模块7,还包括一个承雪器8;承雪器8的形状为一个长为20cm,宽为15.7cm的中空的矩形柱状,红外激光降雪传感器1包括红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12,红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12分别设于承雪器8上端开口的左右两端;优选每组红外激光发射阵列传感器11有五个红外激光发射器,优选每组红外激光接收阵列传感器12有五个红外激光接收器;红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12与所述积分电路2连接,积分电路2与数据收集器6连接,温湿度传感器3、风速风向传感器4和雪深传感器5也与数据收集器6连接,红外激光发射阵列传感器11、红外激光接收阵列传感器12、温湿度传感器3、风速风向传感器4、雪深传感器5、数据采集器6和无线传输模块7均直接与电源控制系统9连接;优选所有的电器元件之间都采用导线进行连接;红外激光发射阵列传感器11向外发射一定波长的红外线或者激光,红外线或者激光在穿透正在下降的雪中,能量产生衰减,红外激光接收阵列传感器12接收到经过衰减之后的红外线或者激光信号,红外激光接收阵列传感器12将信号传输至积分电路2,积分电路2对一段时间内的红外线或者激光信号进行积分累加得到一个时间段的总的红外或者激光能量衰减量,积分电路2将收到的信号转换成标准电信号之后将标准电信号传输给数据采集器6,温湿度传感器3、风速传感器4和雪深传感器5将所感应到的空气温湿度数据、风速风向数据和雪深数据传输给数据采集器6,数据采集器6将所收到的数据通过无线传输模块7发送到数据中心进行分析计算得出该地区的降雪量或降雨量和其他数据来确定预警阈值;
红外激光发射阵列传感器11、红外激光接收阵列传感器12、积分电路2、温湿度传感器3、风速风向传感器4、雪深传感器5、数据采集器6、电源控制系统9、无线传输模块7和承雪器8可设置多个分布于不同的区域的监测点;优选承雪器8采用塑料制成,优选红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12通过一个安装支架10固定在承雪器8的两端,优选安装支架10也为塑料制成,优选安装支架10与承雪器8通过塑接的方式连接固定,优选红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12的底部设有滑块13,优选安装支架10的顶部设有与滑块13相配合的滑槽14。
通过设置一个长为20cm,宽为15.7cm的承雪器8,红外激光发射阵列传感器11和红外激光接收阵列传感器12设在承雪器8上端开口的两端,对承雪器8的开口进行全覆盖,将承雪器8上端开口的面积作为一个降雪量监测的单位面积对该地区的降雪量进行计算,并且该承雪器8的上端开口面积和雨量站标准的承雨器的开口面积是一样的,不仅可以用于监测降雪,还可以用于监测降雨,并且红外辐射不会受到白天黑夜等外界因素的影响,非常的稳定且精确;通过在同一地区不同区域设置多个观测点,可以收集到本地区各个区域的降雪或降雨情况,数据中心通过无线传输模块7接受多个区域的数据综合进行分析处理,可以得出更加精确的该地区的降雪或者降雨量数据。
本发明相较于现有技术的有益效果为监测更加的精确,不受外界其他因素影响,非常的稳定,并且既可监测降雪量,也可以监测降雨量,覆盖面积广,并且本发明的结构简单,小巧,不需要专门建立一个监测塔之类的来放置它,非常的方便。
需要说明的是,本文中的温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、积分电路、数据收集器、无线传输模块和电源控制系统皆为现有技术,所以在本文中不做过多的说明,敬请审查员知悉。
以上对本发明提供的一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置进行了详细介绍。具体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 (2)
1.一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置,包括红外激光降雪传感器、积分电路、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器、电源控制系统和无线传输模块,其特征在于:还包括一个承雪器;所述承雪器的形状为一个长为20cm,宽为15.7cm的中空的矩形柱状,所述红外激光降雪传感器包括红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器,所述红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器分别设于承雪器上端开口的左右两端;
所述红外激光发射阵列传感器和红外激光接收阵列传感器与所述积分电路连接,所述积分电路与所述数据收集器连接,所述温湿度传感器、风速风向传感器和雪深传感器也与数据收集器连接,所述红外激光发射阵列传感器、红外激光接收阵列传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器和无线传输模块均直接与电源控制系统连接;
所述红外激光发射阵列传感器向外发射一定波长的红外线或者激光,所述红外线或者激光在穿透正在下降的雪中,能量产生衰减,所述红外激光接收阵列传感器接收到经过衰减之后的红外线或者激光信号,所述红外激光接收阵列传感器将信号传输至所述积分电路,所述积分电路对一段时间内的红外线或者激光信号进行积分累加得到一个时间段的总的红外或者激光能量衰减量,所述积分电路将收到的信号转换成标准电信号之后将标准电信号传输给数据采集器,所述温湿度传感器、风速传感器和雪深传感器将所感应到的空气温湿度数据、风速风向数据和雪深数据传输给数据采集器,所述数据采集器将所接收到的数据通过所述无线传输模块发送到数据中心进行分析计算得出该地区的降雪量或降雨量和其他数据来确定预警阈值。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外激光的降雪量传感器及实时监测预警装置,其特征在于: 所述红外激光发射阵列传感器、红外激光接收阵列传感器、积分电路、温湿度传感器、风速风向传感器、雪深传感器、数据采集器、电源控制系统、无线传输模块和承雪器可设置多个分布于不同的区域的监测点。
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