CN112782787B - 一种自动识别切变线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气象检测技术领域，具体的说是一种自动识别切变线的方法，所述球载机构包括球体、防风罩和尾翼；所述球体为圆柱形空腔式结构体；所述球体内腔中充斥有氦气；所述防风罩为网格状结构体；所述尾翼固连于球体一端；所述尾翼数量为三且相互间隔120°；所述尾翼内部中空设计；位于所述球体上方的尾翼空腔内充斥有氮气、位于球体下方的两个尾翼空腔内填充有空气；本发明通过移动板的移动，带动支撑轴和充气片进行收缩，进而使顺应气流流向的球载机构受气流冲击的面积减小，进而有效地降低高空气流对球载机构冲击力过大，一方面对系留绳的拉力过大，导致系留绳存在断裂的可能，进而导致球载机构遗失，造成不必要的经济损失。

Description

一种自动识别切变线的方法
技术领域
本发明属于气象检测技术领域，具体的说是一种自动识别切变线的方法。
背景技术
现有技术中为了自动识别高空中切变线的变化规律多数通过在800Hpa～750Hpa测定风向，进而利用气流冲击方向以及大小进行测算切变线的形成，现有技术中测算高空中风向多数通过放飞气象气球，并通过地面上的定位雷达进行位置探测，进而测算气象气球在高空中平均风速和风向，但是由于高空中气流的流动具备突变性，且气象气球的放飞地点多数通过气象探测人员根据经验确定，且气象气球在上升的过程中会受外力作用，进而使气象气球偏离轨道，使探测到的高空风向在风场中分布均匀程度不足，进而使测算的数据精准度不足，导致对切变线的识别较为麻烦。
中国专利发布的一种系留气球，申请号：CN2018107932382，包括主体，载荷和锚泊系统，所述主体中具有气体，所述主体包括底面和顶面，底面为平面，底面为圆形，所述顶面为弧面，顶面与底面连接，载荷悬挂在底面正下方，载荷通过线缆与主体连接，线缆至少有三根，每个线缆分别与主体和载荷连接，多根线缆间隔设置，该发明的一种系留气球能够降低风阻，提供一定的升空力，有效减小竖直角度偏转，避免主体水平方向的旋转，稳定性较好；但是该发明中溪流气球由于转向能力较差，不适宜用于风向检测。
鉴于此，本发明研制一种自动识别切变线的方法，用于解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中切变线识别采集风向数据时，使用传统气象探测方法容易导致对风场中数据采集均匀度不足，采用系留气球进行检测时，系留气球在空中随气流转动的敏感度不足的问题，本发明提出的一种自动识别切变线的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种自动识别切变线的方法，所述自动识别切变线的方法包括以下步骤；
S1：将天空中风场根据经纬线进行划分，相邻两根经线、纬线间距相同，使天空中的风场划分为网格状结构，并将网格状交叉点设立为节点；
S2：于地面建立监测点，监测点与节点一一对应，监测点中设立定位浮空气球，控制定位浮空气球间隔5min向地面传达一次无线信号，地面接受装置根据无线信号与节点角度、距离偏移建立风矢量模型；
S3：将风矢量模型平行投影于XY平面上得到平行风矢量，将节点上的平行风矢量测算完毕后得到风向图，根据风向图测算风场内的风流向，并识别对立风流向，测算出两者之间的交界线即为切变线；
其中S2中所述定位浮空气球包括球载机构、调整机构和连接机构；
所述球载机构包括球体、防风罩和尾翼；所述球体为圆柱形空腔式结构体；所述球体内腔中充斥有氦气；所述防风罩为网格状结构体；所述尾翼固连于球体一端；所述尾翼数量为三且相互间隔120°；所述尾翼内部中空设计；位于所述球体上方的尾翼空腔内充斥有氮气、位于球体下方的两个尾翼空腔内填充有空气；
所述调整机构包括连接板、支撑轴、充气片和移动板；所述球体固连有尾翼一侧向内凹陷形成第一凹槽；所述连接板固连于第一凹槽内；所述连接板远离球体一侧固连有均匀分布的连接件；所述连接件均铰接有支撑轴；所述球体位于第一凹槽边缘固连有均匀分布的充气片；所述充气片内部均中空设计；所述充气片内腔和球体内腔导通设计；所述充气片与支撑轴一一对应；所述支撑轴远离充气片一侧开设有均匀分布的第一滑槽；所述第一滑槽内滑动连接有连接杆；所述连接杆远离支撑轴一侧共同固连有移动板；所述移动板与连接板之间通过弹簧弹性连接；初始状态下所述移动板受弹簧拉力作用紧贴连接板、充气片在支撑轴的带动下与球体之间倾斜连接；
所述连接机构包括定位板、系留绳和线缆；所述定位板固连于球体远离尾翼一侧；所述定位板远离球体一侧固连有系留绳和线缆；所述系留绳用于将球载机构与地面固定装置进行连接、线缆用于向定位浮空气球输送电流；所述定位板与移动板上均固连有定位器；
现有技术中为了自动识别高空中切变线的变化规律多数通过在800Hpa～750Hpa测定风向，进而利用气流冲击方向以及大小进行测算切变线的形成，现有技术中测算高空中风向多数通过放飞气象气球，并通过地面上的定位雷达进行位置探测，进而测算气象气球在高空中平均风速和风向，但是由于高空中气流的流动具备突变性，且气象气球的放飞地点多数通过气象探测人员根据经验确定，且气象气球在上升的过程中会受外力作用，进而使气象气球偏离轨道，使探测到的高空风向在风场中分布均匀程度不足，进而使测算的数据精准度不足，导致对切变线的识别较为麻烦；
本发明工作时，通过将风场根据经纬线进行划分，通过经纬线的交叉准确的确定节点，并在地面上对应节点设立监测点，在监测点内布置定位浮空气球，通过使用系留绳将球载机构与地面上的固定装置进行固连，进而利用系留绳对球载机构进行定位，同时球载机构中的球体中充斥有氦气，使球载机构具备向上漂浮的动力，随着系留绳的长度释放，在浮力的作用下，球载机构漂浮在高空中，当高空中气流流动时，由于球体为圆柱结构体，且尾部固连有尾翼，在气流的流动过程中尾翼的存在使球体尾部受力较大，进而使球体顺应气流的流动方向，同时位于上方的尾翼中充斥氦气、下方的尾翼中充斥空气，进而有效地利用上方尾翼的浮力增强球体的稳定性，随着气流的持续冲击，初始状态下在支撑轴作用下展开的充气片受到气流冲击，进而使充气片带动支撑轴向球体轴线方向转动，支撑轴相对于连接板转动时，位于第一滑槽内的连接杆在支撑轴相互合拢的过程中逐渐向远离球体一侧滑动，进而使与连接杆之间固连的移动板向远离球体一侧移动，进而使初始状态下呈头部小、尾部大的球载机构呈圆柱流线型，当高空中气流流速较慢，对球载机构冲击较小时，支撑轴带动充气片支撑，进而增强球载机构对气流流向的敏感程度，使球载机构随气流流向进行转动的灵敏度较高，同时当气流流速过快对球载机构形成的冲击效果较强时，通过移动板的移动，带动支撑轴和充气片进行收缩，进而使顺应气流流向的球载机构受气流冲击的面积减小，进而有效地降低高空气流对球载机构冲击力过大，一方面对系留绳的拉力过大，导致系留绳存在断裂的可能，进而导致球载机构遗失，造成不必要的经济损失，同时经系留绳传导至地面上的拉力过大，容易导致地面上的固定装置发生移位，同时通过球载机构将两个定位器固定在高空中，并设定信号传递时间，可以有效地感应两个定位器的存在位置，进而稳定的输出高空中各节点的气流流向，有效地为切变线的推算提供数据支撑，进而有效地识别切变线。
优选的，所述连接板和移动板之间固连有波纹管；所述波纹管通过连接管与球体内腔导通设计；所述连接管内固连有橡胶塞；所述橡胶塞上开设有锥形孔；所述锥形孔靠近波纹管一侧开口大于靠近球体一侧开口；
工作时，在风力的作用下支撑轴和充气片向球体轴向方向转动，进而使连接杆带动移动板向远离连接板一侧移动，当连接板和移动板分离后，初始状态下受连接板和移动板挤压的波纹管失去压力，并随着连接板和移动板间距增大，导致波纹管在伸展的过程中形成负压，进而对球体内的氦气进行抽取，一方面降低球体内的气压，避免外界风力流动导致球体外侧气压降低，进而导致球体在内外气压的作用下发生爆裂、损坏，同时波纹管抽取球体内的氦气，进而使圆柱形球体收缩，使球载机构形成的流线型结构长度变大、直径变小，进而使顺应风向的球载机构横截面进一步减小，使球载机构受风力作用较小，有效地降低对系留绳的拉力。
优选的，所述连接板中心固连有测试杆；所述移动板对应测试杆开设有通孔；所述移动板上固连有位移传感器；工作时，随着风速的变大，导致充气片和支撑轴转动程度增大，进而使连接杆与移动板移动的距离随着变大，使球载装置的横截面相对减小，进而利用移动板的移动带动位移传感器在测试杆上移动不同的距离，进而使位移传感器输出不同的位移信号，进而有效地利用移动板的移动程度与风速的关系进行测算，进而对风速进行粗略测算，进而对切变线的测算形成促进作用。
优选的，所述充气片弧形设计；所述充气片弧形开口远离支撑轴；所述充气片远离支撑轴一侧固连有弹性片；所述弹性片为弹簧钢材料制成；所述弹性片与充气片相匹配；
工作时，通过将充气片设立为弧形，当球载机构顺应风向时，充气片弧形开口与风向对立，进而利用风力将充气片开口增大，增强对风力的阻拦效果，进而增强对弱风的敏感程度，同时当球载机构与风向反向时，在风力的作用下充气片相对合拢，进而便于球载机构在风力作用下进行转动，进而便于球载机构顺应风向，同时使用弹簧钢制成的弹性片与充气片进行固连，有效地增强充气片受风力作用时，本身的支撑效果。
优选的，所述防风罩由骨架和纤维网共同构成；所述骨架由多根导杆相互铰接成伞状结构；所述纤维网固连于骨架间隙中；所述骨架远离尾翼一侧相互转动连接；所述骨架靠近尾翼一侧通过弹性带与移动板固连；所述骨架上固连有延伸轴；所述延伸轴延伸至球体内腔；所述延伸轴与连接板固连，用于对骨架进行支撑；
工作时，通过设置防风罩，将防风罩套接在球体外表，有效的利用外骨架对球体的形状进行限制，一方面有效的减缓球体在低气压带的膨胀速率，同时在风速较高时有效的对球体起到支撑作用，避免球体受风力影响自身形状不规则变化，同时当移动板和连接板相互分离时，移动板拉动弹性带，使弹性带拉动骨架，进而使铰接成的骨架发生形变，同时因为延伸轴的支撑作用，进而使骨架成流线型形变，骨架变形时挤压球体，进而使球体在高风速地带本身的风阻更小，进而降低对系留绳拉力。
优选的，所述定位板底部固连有万向杆；所述万向杆远离定位板一侧圆球形设计；所述系留绳靠近万向杆一侧固连有轴承座；所述轴承座上表面开设有转动槽；所述万向杆转动连接于转动槽内；所述轴承座和万向杆上共同开设有导通槽；所述线缆滑动安装于导通槽内；
工作时，通过设置万向杆和轴承座，使定位板上固连的球载机构与轴承座之间可以自由转动，同时，在万向杆和轴承座内部开设导通槽，使线缆通过导通槽向球载机构内延伸，进而使系留绳与线缆之间分隔，在高空中长时间驻留时，在变化的风向作用下球载机构自身转动，带动定位板和万向杆在轴承座内的转动槽内转动，进而使球载机构的转动不会带动系留绳转动，进而避免系留绳与线缆之间发生纠缠，避免线缆和系留绳在纠缠过程中受拉力作用发生断裂，进而造成球载机构脱离，造成不必要的损失。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种自动识别切变线的方法，通过移动板的移动，带动支撑轴和充气片进行收缩，进而使顺应气流流向的球载机构受气流冲击的面积减小，进而有效地降低高空气流对球载机构冲击力过大，一方面对系留绳的拉力过大，导致系留绳存在断裂的可能，进而导致球载机构遗失，造成不必要的经济损失，同时经系留绳传导至地面上的拉力过大，容易导致地面上的固定装置发生移位，同时通过球载机构将两个定位器固定在高空中，并设定信号传递时间，可以有效地感应两个定位器的存在位置，进而稳定的输出高空中各节点的气流流向，有效地为切变线的推算提供数据支撑，进而有效地识别切变线。
2.本发明所述的一种自动识别切变线的方法，通过设置防风罩，将防风罩套接在球体外表，有效的利用外骨架对球体的形状进行限制，一方面有效的减缓球体在低气压带的膨胀速率，同时在风速较高时有效的对球体起到支撑作用，避免球体受风力影响自身形状不规则变化，同时当移动板和连接板相互分离时，移动板拉动弹性带，使弹性带拉动骨架，进而使铰接成的骨架发生形变，同时因为延伸轴的支撑作用，进而使骨架成流线型形变，骨架变形时挤压球体，进而使球体在高风速地带本身的风阻更小，进而降低对系留绳拉力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方法流程图；
图2是定位浮空气球的主视图；
图3是定位浮空气球的剖视图；
图4是图3中A处局部放大图；
图5是图3中B处局部放大图；
图中：球体1、尾翼11、第一凹槽12、防风罩2、骨架21、延伸轴22、连接板3、连接件31、支撑轴32、充气片33、第一滑槽34、连接杆35、移动板36、定位板4、系留绳41、线缆42、万向杆43、轴承座44、转动槽45、导通槽46、波纹管5、连接管51、橡胶塞52、测试杆53、位移传感器54、弹性片55。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种自动识别切变线的方法，一种自动识别切变线的方法，所述自动识别切变线的方法包括以下步骤：
S1：将天空中风场根据经纬线进行划分，相邻两根经线、纬线间距相同，使天空中的风场划分为网格状结构，并将网格状交叉点设立为节点；
S2：于地面建立监测点，监测点与节点一一对应，监测点中设立定位浮空气球，控制定位浮空气球间隔5min向地面传达一次无线信号，地面接受装置根据无线信号与节点角度、距离偏移建立风矢量模型；
S3：将风矢量模型平行投影于XY平面上得到平行风矢量，将节点上的平行风矢量测算完毕后得到风向图，根据风向图测算风场内的风流向，并识别对立风流向，测算出两者之间的交界线即为切变线；
其中S2中所述定位浮空气球包括球载机构、调整机构和连接机构；
所述球载机构包括球体1、防风罩2和尾翼11；所述球体1为圆柱形空腔式结构体；所述球体1内腔中充斥有氦气；所述防风罩2为网格状结构体；所述尾翼11固连于球体1一端；所述尾翼11数量为三且相互间隔120°；所述尾翼11内部中空设计；位于所述球体1上方的尾翼11空腔内充斥有氮气、位于球体1下方的两个尾翼11空腔内填充有空气；
所述调整机构包括连接板3、支撑轴32、充气片33和移动板36；所述球体1固连有尾翼11一侧向内凹陷形成第一凹槽12；所述连接板3固连于第一凹槽12内；所述连接板3远离球体1一侧固连有均匀分布的连接件31；所述连接件31均铰接有支撑轴32；所述球体1位于第一凹槽12边缘固连有均匀分布的充气片33；所述充气片33内部均中空设计；所述充气片33内腔和球体1内腔导通设计；所述充气片33与支撑轴32一一对应；所述支撑轴32远离充气片33一侧开设有均匀分布的第一滑槽34；所述第一滑槽34内滑动连接有连接杆35；所述连接杆35远离支撑轴32一侧共同固连有移动板36；所述移动板36与连接板3之间通过弹簧弹性连接；初始状态下所述移动板36受弹簧拉力作用紧贴连接板3、充气片33在支撑轴32的带动下与球体1之间倾斜连接；
所述连接机构包括定位板4、系留绳41和线缆42；所述定位板4固连于球体1远离尾翼11一侧；所述定位板4远离球体1一侧固连有系留绳41和线缆42；所述系留绳41用于将球载机构与地面固定装置进行连接、线缆42用于向定位浮空气球输送电流；所述定位板4与移动板36上均固连有定位器；
现有技术中为了自动识别高空中切变线的变化规律多数通过在800Hpa～750Hpa测定风向，进而利用气流冲击方向以及大小进行测算切变线的形成，现有技术中测算高空中风向多数通过放飞气象气球，并通过地面上的定位雷达进行位置探测，进而测算气象气球在高空中平均风速和风向，但是由于高空中气流的流动具备突变性，且气象气球的放飞地点多数通过气象探测人员根据经验确定，且气象气球在上升的过程中会受外力作用，进而使气象气球偏离轨道，使探测到的高空风向在风场中分布均匀程度不足，进而使测算的数据精准度不足，导致对切变线的识别较为麻烦；
本发明工作时，通过将风场根据经纬线进行划分，通过经纬线的交叉准确的确定节点，并在地面上对应节点设立监测点，在监测点内布置定位浮空气球，通过使用系留绳41将球载机构与地面上的固定装置进行固连，进而利用系留绳41对球载机构进行定位，同时球载机构中的球体1中充斥有氦气，使球载机构具备向上漂浮的动力，随着系留绳41的长度释放，在浮力的作用下，球载机构漂浮在高空中，当高空中气流流动时，由于球体1为圆柱结构体，且尾部固连有尾翼11，在气流的流动过程中尾翼11的存在使球体1尾部受力较大，进而使球体1顺应气流的流动方向，同时位于上方的尾翼11中充斥氦气、下方的尾翼11中充斥空气，进而有效地利用上方尾翼11的浮力增强球体1的稳定性，随着气流的持续冲击，初始状态下在支撑轴32作用下展开的充气片33受到气流冲击，进而使充气片33带动支撑轴32向球体1轴线方向转动，支撑轴32相对于连接板3转动时，位于第一滑槽34内的连接杆35在支撑轴32相互合拢的过程中逐渐向远离球体1一侧滑动，进而使与连接杆35之间固连的移动板36向远离球体1一侧移动，进而使初始状态下呈头部小、尾部大的球载机构呈圆柱流线型，当高空中气流流速较慢，对球载机构冲击较小时，支撑轴32带动充气片33支撑，进而增强球载机构对气流流向的敏感程度，使球载机构随气流流向进行转动的灵敏度较高，同时当气流流速过快对球载机构形成的冲击效果较强时，通过移动板36的移动，带动支撑轴32和充气片33进行收缩，进而使顺应气流流向的球载机构受气流冲击的面积减小，进而有效地降低高空气流对球载机构冲击力过大，一方面对系留绳41的拉力过大，导致系留绳41存在断裂的可能，进而导致球载机构遗失，造成不必要的经济损失，同时经系留绳41传导至地面上的拉力过大，容易导致地面上的固定装置发生移位，同时通过球载机构将两个定位器固定在高空中，并设定信号传递时间，可以有效地感应两个定位器的存在位置，进而稳定的输出高空中各节点的气流流向，有效地为切变线的推算提供数据支撑，进而有效地识别切变线。
作为本发明的一种实施方式，所述连接板3和移动板36之间固连有波纹管5；所述波纹管5通过连接管51与球体1内腔导通设计；所述连接管51内固连有橡胶塞52；所述橡胶塞52上开设有锥形孔；所述锥形孔靠近波纹管5一侧开口大于靠近球体1一侧开口；
工作时，在风力的作用下支撑轴32和充气片33向球体1轴向方向转动，进而使连接杆35带动移动板36向远离连接板3一侧移动，当连接板3和移动板36分离后，初始状态下受连接板3和移动板36挤压的波纹管5失去压力，并随着连接板3和移动板36间距增大，导致波纹管5在伸展的过程中形成负压，进而对球体1内的氦气进行抽取，一方面降低球体1内的气压，避免外界风力流动导致球体1外侧气压降低，进而导致球体1在内外气压的作用下发生爆裂、损坏，同时波纹管5抽取球体1内的氦气，进而使圆柱形球体1收缩，使球载机构形成的流线型结构长度变大、直径变小，进而使顺应风向的球载机构横截面进一步减小，使球载机构受风力作用较小，有效地降低对系留绳41的拉力。
作为本发明的一种实施方式，所述连接板3中心固连有测试杆53；所述移动板36对应测试杆53开设有通孔；所述移动板36上固连有位移传感器54；工作时，随着风速的变大，导致充气片33和支撑轴32转动程度增大，进而使连接杆35与移动板36移动的距离随着变大，使球载装置的横截面相对减小，进而利用移动板36的移动带动位移传感器54在测试杆53上移动不同的距离，进而使位移传感器54输出不同的位移信号，进而有效地利用移动板36的移动程度与风速的关系进行测算，进而对风速进行粗略测算，进而对切变线的测算形成促进作用。
作为本发明的一种实施方式，所述充气片33弧形设计；所述充气片33弧形开口远离支撑轴32；所述充气片33远离支撑轴32一侧固连有弹性片55；所述弹性片55为弹簧钢材料制成；所述弹性片55与充气片33相匹配；
工作时，通过将充气片33设立为弧形，当球载机构顺应风向时，充气片33弧形开口与风向对立，进而利用风力将充气片33开口增大，增强对风力的阻拦效果，进而增强对弱风的敏感程度，同时当球载机构与风向反向时，在风力的作用下充气片33相对合拢，进而便于球载机构在风力作用下进行转动，进而便于球载机构顺应风向，同时使用弹簧钢制成的弹性片55与充气片33进行固连，有效地增强充气片33受风力作用时，本身的支撑效果。
作为本发明的一种实施方式，所述防风罩2由骨架21和纤维网共同构成；所述骨架21由多根导杆相互铰接成伞状结构；所述纤维网固连于骨架21间隙中；所述骨架21远离尾翼11一侧相互转动连接；所述骨架21靠近尾翼11一侧通过弹性带与移动板36固连；所述骨架21上固连有延伸轴22；所述延伸轴22延伸至球体1内腔；所述延伸轴22与连接板3固连，用于对骨架21进行支撑；
工作时，通过设置防风罩2，将防风罩2套接在球体1外表，有效的利用外骨架21对球体1的形状进行限制，一方面有效的减缓球体1在低气压带的膨胀速率，同时在风速较高时有效的对球体1起到支撑作用，避免球体1受风力影响自身形状不规则变化，同时当移动板36和连接板3相互分离时，移动板36拉动弹性带，使弹性带拉动骨架21，进而使铰接成的骨架21发生形变，同时因为延伸轴22的支撑作用，进而使骨架21成流线型形变，骨架21变形时挤压球体1，进而使球体1在高风速地带本身的风阻更小，进而降低对系留绳41拉力。
作为本发明的一种实施方式，所述定位板4底部固连有万向杆43；所述万向杆43远离定位板4一侧圆球形设计；所述系留绳41靠近万向杆43一侧固连有轴承座44；所述轴承座44上表面开设有转动槽45；所述万向杆43转动连接于转动槽45内；所述轴承座44和万向杆43上共同开设有导通槽46；所述线缆42滑动安装于导通槽46内；
工作时，通过设置万向杆43和轴承座44，使定位板4上固连的球载机构与轴承座44之间可以自由转动，同时，在万向杆43和轴承座44内部开设导通槽46，使线缆42通过导通槽46向球载机构内延伸，进而使系留绳41与线缆42之间分隔，在高空中长时间驻留时，在变化的风向作用下球载机构自身转动，带动定位板4和万向杆43在轴承座44内的转动槽45内转动，进而使球载机构的转动不会带动系留绳41转动，进而避免系留绳41与线缆42之间发生纠缠，避免线缆42和系留绳41在纠缠过程中受拉力作用发生断裂，进而造成球载机构脱离，造成不必要的损失。
具体实施流程如下：
工作时，通过将风场根据经纬线进行划分，通过经纬线的交叉准确的确定节点，并在地面上对应节点设立监测点，在监测点内布置定位浮空气球，通过使用系留绳41将球载机构与地面上的固定装置进行固连，进而利用系留绳41对球载机构进行定位，同时球载机构中的球体1中充斥有氦气，使球载机构具备向上漂浮的动力，随着系留绳41的长度释放，在浮力的作用下，球载机构漂浮在高空中，当高空中气流流动时，由于球体1为圆柱结构体，且尾部固连有尾翼11，在气流的流动过程中尾翼11的存在使球体1尾部受力较大，进而使球体1顺应气流的流动方向，同时位于上方的尾翼11中充斥氦气、下方的尾翼11中充斥空气，进而有效地利用上方尾翼11的浮力增强球体1的稳定性，随着气流的持续冲击，初始状态下在支撑轴32作用下展开的充气片33受到气流冲击，进而使充气片33带动支撑轴32向球体1轴线方向转动，支撑轴32相对于连接板3转动时，位于第一滑槽34内的连接杆35在支撑轴32相互合拢的过程中逐渐向远离球体1一侧滑动，进而使与连接杆35之间固连的移动板36向远离球体1一侧移动，进而使初始状态下呈头部小、尾部大的球载机构呈圆柱流线型，当高空中气流流速较慢，对球载机构冲击较小时，支撑轴32带动充气片33支撑，进而增强球载机构对气流流向的敏感程度，使球载机构随气流流向进行转动的灵敏度较高，同时当气流流速过快对球载机构形成的冲击效果较强时，通过移动板36的移动，带动支撑轴32和充气片33进行收缩，进而使顺应气流流向的球载机构受气流冲击的面积减小，进而有效地降低高空气流对球载机构冲击力过大。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述自动识别切变线的方法包括以下步骤：
S1：将天空中风场根据经纬线进行划分，相邻两根经线、纬线间距相同，使天空中的风场划分为网格状结构，并将网格状交叉点设立为节点；
S2：于地面建立监测点，监测点与节点一一对应，监测点中设立定位浮空气球，控制定位浮空气球间隔5min向地面传达一次无线信号，地面接受装置根据无线信号与节点角度、距离偏移建立风矢量模型；
S3：将风矢量模型平行投影于XY平面上得到平行风矢量，将节点上的平行风矢量测算完毕后得到风向图，根据风向图测算风场内的风流向，并识别对立风流向，测算出两者之间的交界线即为切变线；
其中S2中所述定位浮空气球包括球载机构、调整机构和连接机构；
所述球载机构包括球体(1)、防风罩(2)和尾翼(11)；所述球体(1)为圆柱形空腔式结构体；所述球体(1)内腔中充斥有氦气；所述防风罩(2)为网格状结构体；所述尾翼(11)固连于球体(1)一端；所述尾翼(11)数量为三且相互间隔120°；所述尾翼(11)内部中空设计；位于所述球体(1)上方的尾翼(11)空腔内充斥有氮气、位于球体(1)下方的两个尾翼(11)空腔内填充有空气；
所述调整机构包括连接板(3)、支撑轴(32)、充气片(33)和移动板(36)；所述球体(1)固连有尾翼(11)一侧向内凹陷形成第一凹槽(12)；所述连接板(3)固连于第一凹槽(12)内；所述连接板(3)远离球体(1)一侧固连有均匀分布的连接件(31)；所述连接件(31)均铰接有支撑轴(32)；所述球体(1)位于第一凹槽(12)边缘固连有均匀分布的充气片(33)；所述充气片(33)内部均中空设计；所述充气片(33)内腔和球体(1)内腔导通设计；所述充气片(33)与支撑轴(32)一一对应；所述支撑轴(32)远离充气片(33)一侧开设有均匀分布的第一滑槽(34)；所述第一滑槽(34)内滑动连接有连接杆(35)；所述连接杆(35)远离支撑轴(32)一侧共同固连有移动板(36)；所述移动板(36)与连接板(3)之间通过弹簧弹性连接；初始状态下所述移动板(36)受弹簧拉力作用紧贴连接板(3)、充气片(33)在支撑轴(32)的带动下与球体(1)之间倾斜连接；
所述连接机构包括定位板(4)、系留绳(41)和线缆(42)；所述定位板(4)固连于球体(1)远离尾翼(11)一侧；所述定位板(4)远离球体(1)一侧固连有系留绳(41)和线缆(42)；所述系留绳(41)用于将球载机构与地面固定装置进行连接、线缆(42)用于向定位浮空气球输送电流；所述定位板(4)与移动板(36)上均固连有定位器。
2.根据权利要求1所述的一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述连接板(3)和移动板(36)之间固连有波纹管(5)；所述波纹管(5)通过连接管(51)与球体(1)内腔导通设计；所述连接管(51)内固连有橡胶塞(52)；所述橡胶塞(52)上开设有锥形孔；所述锥形孔靠近波纹管(5)一侧开口大于靠近球体(1)一侧开口。
3.根据权利要求2所述的一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述连接板(3)中心固连有测试杆(53)；所述移动板(36)对应测试杆(53)开设有通孔；所述移动板(36)上固连有位移传感器(54)。
4.根据权利要求3所述的一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述充气片(33)弧形设计；所述充气片(33)弧形开口远离支撑轴(32)；所述充气片(33)远离支撑轴(32)一侧固连有弹性片(55)；所述弹性片(55)为弹簧钢材料制成；所述弹性片(55)与充气片(33)相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述防风罩(2)由骨架(21)和纤维网共同构成；所述骨架(21)由多根导杆相互铰接成伞状结构；所述纤维网固连于骨架(21)间隙中；所述骨架(21)远离尾翼(11)一侧相互转动连接；所述骨架(21)靠近尾翼(11)一侧通过弹性带与移动板(36)固连；所述骨架(21)上固连有延伸轴(22)；所述延伸轴(22)延伸至球体(1)内腔；所述延伸轴(22)与连接板(3)固连，用于对骨架(21)进行支撑。
6.根据权利要求1所述的一种自动识别切变线的方法，其特征在于：所述定位板(4)底部固连有万向杆(43)；所述万向杆(43)远离定位板(4)一侧圆球形设计；所述系留绳(41)靠近万向杆(43)一侧固连有轴承座(44)；所述轴承座(44)上表面开设有转动槽(45)；所述万向杆(43)转动连接于转动槽(45)内；所述轴承座(44)和万向杆(43)上共同开设有导通槽(46)；所述线缆(42)滑动安装于导通槽(46)内。
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