CN112858607B - 一种雾凇强度测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种雾凇强度测定装置属于水文气象监测领域，尤其是一种利用重力原理测定雾凇强度的装置。包括：固定锚索，风速仪，测量终端，标准雾凇悬挂枝条；本发明具有以下效果：1、提供了一种新型的雾凇测量装置，可以对雾凇的形成过程进行长时间序列，高采样频率的观测；2、雾凇捕获组件的标准化，可减少由于附着材料、形状等差异带来的测定误差，不仅可计算单位重量雾凇强度，可获取单位面积雾凇强度数据。
Description
技术领域：
本发明一种雾凇强度测定装置属于水文气象监测领域，尤其是一种利用重力原理测定雾凇强度的装置。
背景技术：
雾凇俗称树挂，有粒状雾凇和晶状雾凇。粒状雾凇是过冷却雾滴碰到冷的地面物体后迅速冻结成粒状的小冰块，结构较为紧密，粒状雾凇往往在风速大，气温为-2到-7℃时出现。雾凇在小兴安岭、黄山等地已经成为一种重要的旅游资源，然而雾凇的形成受到各种自然和人为因素的影响，如水文气象条件、水温、冰情，以及水电站建设和运行情况等。为更好地掌握雾凇形成规律，雾凇强度及影响因素的监测必不可少。然而，关于雾凇强度的测定，目前尚无成熟可直接应用的方法。
目前，关于雾凇的研究主要包括：雾凇形成气候条件及预报(吴有训、王进宝、王克勤等，黄山光明顶雪、雨凇和雾凇的气候特征研究，气象科学，1999；CN201710996151；CN201510112877)，雾凇对土壤水分(尹本丰、张元明、陶冶，白梭梭(Haloxylonpersicum)灌丛下雾凇的散布格局及其对土壤含水量的影响，中国沙漠，2015)、水文过程(郑新军、李嵩、吴林峰等，古尔班通古特沙漠灌丛雾凇的生态水文学效应，冰川冻土，2012)的影响、人造雾凇方法(CN201810200167、CN201810204545、CN201510159926、CN201520235391、CN201520508074)、电线防雾凇装置(CN201520970033)，而关于雾凇强度的监测尚无报道。相似研究有利用输电线路覆冰情况分析输电线路覆冰强度的研究(郭昊、刘沛清、屈秋林等，输电线雾凇覆冰的工程估算方法，高电压技术，2011；覆兴良、孙才新，三峡地区导线覆冰的特性及雾凇覆冰模型，重庆大学学报，1998)。
目前雾凇强度观测措施尚无报道，而输电线路雾凇影响度观测存在以下缺陷：
1、输电线结构和材料相对简单，而测定方法基于雾凇或者冰体厚度或重量测定，准确性有待改进，不适合用于雾凇强度观测。
2、只能进行单点、单个时段监测，如需开展大范围、高频监测则需要的人力、物力较大，因而在分析雾凇强度变化规律和雾凇形成影响因素分析研究中的应用受到限制。
发明内容
为了方便在水文气象观测中准确获取多个位置的雾凇情况，为雾凇的监测和观赏提供实时数据。本发明提供了一种雾凇强度测定装置。
具体而言，上述的测定装置包括：固定锚索，风速仪，测量终端，标准雾凇悬挂枝条；
所述的固定锚索上部悬挂在待测位置，下端通过锁扣式挂钩挂接风速仪，风速仪下端设置挂钩挂接测量终端，测量终端下方设置锁扣式挂钩挂接标准雾凇悬挂枝条；
所述的测量终端外观为直角三棱锥形状：包括一个直角三棱锥框架和四个外表面；
其中三个外表面为三个直角三角形，三个直角三角型的直角顶点共用为直角三棱锥的顶点，组成测量终端的顶盖，一个等边三角型组成测量终端的底盖；
所述的三个直角三角型构成的顶盖为两层结构，外层为太阳能电池板，内层为保温层；
所述的顶盖的每一个面都通过螺丝固定在直角三棱锥框架上；
所述的底盖为单层结构，设置为保温层；
所述的三棱锥框架顶端固定一个用来连接风速仪下端的挂钩；
所述的底盖中心设有一个小孔，小孔伸出一个挂接标准雾凇悬挂枝条的挂钩；上述的挂钩上端连接在重力传感器上，上述的重力传感器实时采集标准雾凇悬挂枝条的重力；
所述的底盖与顶盖相互扣合，底盖用螺丝固定在三棱锥框架上；
所述的三棱锥框架内固定一个平台支架；
所述的平台支架上面承载MCU处理器、通讯模块、蓄电池；
所述的平台支架下面固定重力传感器，重力传感器下面连接挂钩；
所述的标准雾凇悬挂枝条是指：在一个测量系统中采用完全相同的枝杈形状和相同的材质，主枝数为1，1级分枝数不少于4二级分枝数不少于8；1级分枝朝向相反的4个方向。
以上各装置由蓄电池统一供电。风速和重力数据回传到MCU处理器，经通讯模块回传到测量中心站。
本发明的有益效果如下：
1、提供了一种新型的雾凇测量装置，可以对雾凇的形成过程进行长时间序列，高频率的观测；
2、雾凇捕获组件的标准化，可减少由于附着材料、形状等差异带来的测定误差，不仅可计算单位重量雾凇强度，更重要的是可获取单位面积雾凇强度数据。
附图说明
图1为本发明一种雾凇强度和气象因子测定装置示意图；
图2为本发明一种雾凇强度和气象因子测定装置框架结构示意图；
图3为本发明一种雾凇强度和气象因子测定装置框架结构及其外壳炸开示意图；
图4为本发明一种雾凇强度和气象因子测定装置内部装置布置示意图。
具体实施方式
实施例1
一种雾凇强度和气象因子测定装置。
具体而言，上述的测定装置包括：固定锚索1，风速仪2，测量终端3，标准雾凇悬挂枝条4；
所述的固定锚索1上部悬挂在待测位置，下端通过锁扣式挂钩挂接风速仪2，风速仪2下端设置挂钩挂接测量终端3，测量终端3下方设置锁扣式挂钩挂接标准雾凇悬挂枝条4；
所述的测量终端3外观为直角三棱锥形状：包括一个直角三棱锥框架33和四个外表面；
其中三个外表面为三个直角三角形，三个直角三角型的直角顶点共用为直角三棱锥的顶点，组成测量终端的顶盖，一个等边三角型组成测量终端的底盖；
所述的三个直角三角型构成的顶盖为两层结构，外层为太阳能电池板31，内层为保温层32；
所述的顶盖的每一个面都通过螺丝固定在直角三棱锥框架33上；
所述的底盖34为单层结构，设置为保温层；
所述的三棱锥框架33顶端固定一个用来连接风速仪2下端的挂钩；
所述的底盖34中心设有一个小孔，小孔伸出一个挂接标准雾凇悬挂枝条4的挂钩；上述的挂钩上端连接在重力传感器39上，上述的重力传感器39实时采集标准雾凇悬挂枝条4的重力；
所述的底盖34与顶盖相互扣合，底盖34用螺丝固定在三棱锥框架33上；
所述的三棱锥框架33内固定一个平台支架37；
所述的平台支架37上面承载MCU处理器38、通讯模块36、蓄电池35；
所述的平台支架37下面固定重力传感器39，重力传感器39下面连接挂钩；
所述的标准雾凇悬挂枝条4是指：在一个测量系统中采用完全相同的枝杈形状和相同的材质，主枝数为1，1级分枝数不少于4二级分枝数不少于8；1级分枝朝向相反的4个方向。
以上各装置由蓄电池35统一供电；风速和重力数据回传到MCU处理器38，经通讯模块36回传到测量中心站。
Claims (2)
1.一种雾凇强度测定装置，其特征在于：包括：固定锚索，风速仪，测量终端，标准雾凇悬挂枝条；所述的固定锚索上部悬挂在待测位置，下端通过锁扣式挂钩挂接风速仪，风速仪下端设置挂钩挂接测量终端，测量终端下方设置锁扣式挂钩挂接标准雾凇悬挂枝条。
2.根据权利要求1所述的一种雾凇强度测定装置，其特征在于：测量终端外观为直角三棱锥形状：包括一个直角三棱锥框架和四个外表面；
其中三个外表面为三个直角三角形，三个直角三角型的直角顶点共用为直角三棱锥的顶点，组成测量终端的顶盖，一个等边三角型组成测量终端的底盖；
所述的三个直角三角型构成的顶盖为两层结构，外层为太阳能电池板，内层为保温层；
所述的顶盖的每一个面都通过螺丝固定在直角三棱锥框架上；
所述的底盖为单层结构，设置为保温层；
所述的三棱锥框架顶端固定一个用来连接风速仪下端的挂钩；
所述的底盖中心设有一个小孔，小孔伸出一个挂接标准雾凇悬挂枝条的挂钩；上述的挂钩上端连接在重力传感器上，上述的重力传感器实时采集标准雾凇悬挂枝条的重力；
所述的底盖与顶盖相互扣合，底盖用螺丝固定在三棱锥框架上；
所述的三棱锥框架内固定一个平台支架；
所述的平台支架上面承载MCU处理器、通讯模块、蓄电池；
所述的平台支架下面固定重力传感器，重力传感器下面连接挂钩。
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