CN113110653A - 一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于防冻设备领域，涉及风传感器防护技术，具体是一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，包括处理器，所述处理器通信连接有环境检测模块、温度检测模块、控制器、续航分析模块、维修检测模块以及存储模块，所述温度检测模块与控制器通信连接，所述环境检测模块与维修检测模块通信连接；所述环境检测模块用于通过湿度数据、静电数据以及灰尘数据对防冻装置内部的环境进行检测分析。本发明可以对风传感器工作部位的温度进行检测分析，并且在出现高温或低温情况时，通过温度检测模块对温度进行进一步的检测，对异常温度进行等级划分，将分析得到的异常温度等级通过处理器发送至管理人员的手机终端。

Description

一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置

技术领域

本发明属于防冻设备领域，涉及风传感器防护技术，具体是一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置。

背景技术

风速传感器是用来测量风速的设备,外形小巧轻便，便于携带和组装。按照工作原理可粗略分为机械式风速传感器、超声波式风速传感器。能有效获得风速信息，壳体采用优质铝合金型材或聚碳酸酯复合材料，防雨水，耐腐蚀，抗老化，是一种使用方便，安全可靠的智能仪器仪表。主要用在气象、农业、船舶等领域，可长期在室外使用。

风向风速传感器防冻装置能在低温、高湿等复杂气象条件下自动按照已设定条件对风传感器核心工作部位进行快速安全加热，直至一个预定的恒温阈值，使风向风速轴承达到防冻或者解冻的目的，适用于全国不同地域、不同环境条件、不同风要素观测设备。

现有的风传感器防冻装置在对传感器进行温度控制时不能够对异常温度等级进行划分，针对不同的异常温度等级对风传感器的工作部位提供不同的保护措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，用于解决现有的风传感器防冻装置在对传感器进行温度控制时不能够对异常温度等级进行划分，针对不同的异常温度等级对风传感器的工作部位提供不同的保护措施的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对风传感器提供多级温度划分防护的防冻装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，包括处理器，所述处理器通信连接有环境检测模块、温度检测模块、控制器、续航分析模块、维修检测模块以及存储模块，所述温度检测模块与控制器通信连接，所述环境检测模块与维修检测模块通信连接；

所述环境检测模块用于通过湿度数据、静电数据以及灰尘数据对防冻装置内部的环境进行检测分析，湿度数据为防冻装置外壳内壁湿度值与内部空气湿度值的平均值，静电数据为防冻装置内壁的平均静电电量值，灰尘数据为防冻装置内部空气的灰尘浓度值，环境检测模块的具体检测过程包括以下步骤：

步骤S1：获取防冻装置外壳内壁湿度值与内部空气湿度值的平均值并将湿度值的平均值标记为SD，获取防冻装置内壁的平均静电电量值并将平均电量值标记为DL，获取防冻装置内部空气的灰尘浓度值并将灰尘浓度值标记为HN；

步骤S2：通过公式

得到防冻装置的环境系数HJx，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3；

步骤S3：通过存储模块获取到调整阈值TZx与维修阈值WXx，将环境系数HJx与调整阈值TZx、维修阈值WXx进行比较：

若HJx＜TZx，则判定防冻装置内部的环境等级为一等级；

若TZx≤HJx＜WXx，则判定防冻装置内部的环境等级为二等级，环境检测模块向处理器发送环境调节信号，所述处理器接收到环境调节信号后将环境调节信号发送至管理人员的手机终端；

若HJx≥WXx，则判定防冻装置内部的环境等级为三等级，环境检测模块向处理器发送维修检测信号，所述处理器接收到维修检测信号后将维修检测信号发送至维修检测模块；

进一步地，所述温度检测模块用于对风传感器工作部位的温度进行检测分析，具体的检测过程包括以下步骤：

步骤P1：获取风传感器的工作部位标记为区域i，i＝1,2，……，n，获取风传感器工作部位区域i的温度值，将风传感器工作部位区域i的温度值标记为WDi；

步骤P2：将风传感器工作部位区域i的平均温度值标记为WDp，获取风传感器工作部位的温度阈值WDmin与WDmax，将风传感器工作部位区域i的平均温度值WDp与温度阈值WDmin、WDmax进行比较：

若WDmin≤WDp≤WDmax，则判定风传感器工作部位在正常温度下工作，温度检测模块向处理器发送温度正常信号；

若WDp＜WDmin，则判定风传感器工作部位在低温环境下工作，温度检测模块对温度值进行低温等级分析；

若WDp＞WDmax，则判定风传感器工作部位在高温环境下工作，温度检测模块对温度值进行高温等级分析；

进一步地，所述低温等级分析过程包括：

步骤Q1：通过公式DWi＝β1×|WDi-WDmin|得到风传感器工作部位的低温系数DWi，其中β1为比例系数；

步骤Q2：通过存储模块获取到低温系数阈值，将低温系数阈值标记为DWmax，将风传感器工作部位的低温系数DWi逐一与低温系数阈值DWmax进行比较，将风传感器工作部位的低温系数高于低温系数阈值的区域标记为低温区域；

步骤Q3：将风传感器工作部位的低温区域的数量标记为m，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的低温等级系数与低温等级系数阈值DWdmax进行比较：

若DWd≤DWdmax，则判定风传感器工作部位的低温等级为低等级，环境检测模块向处理器发送低等级低温信号；

若DWd＞DWdmax，则判定风传感器工作部位的低温等级为高等级，环境检测模块向处理器发送高等级低温信号；

进一步地，高温等级分析过程包括：

步骤W1：通过公式GWi＝β2×|WDi-WDmax|得到风传感器工作部位的高温系数GWi，其中β2为比例系数；

步骤W2：通过存储模块获取到高温系数阈值，将高温系数阈值标记为GWmax，将风传感器工作部位的高温系数GWi逐一与高温系数阈值GWmax进行比较，将风传感器工作部位的高温系数高于高温系数阈值的区域标记为高温区域；

步骤W3：将风传感器工作部位的高温区域的数量标记为v，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的高温等级系数与高温等级系数阈值GWdmax进行比较：

若GWd≤GWdmax，则判定风传感器工作部位的高温等级为低等级，环境检测模块向处理器发送低等级高温信号；

若GWd＞GWdmax，则判定风传感器工作部位的高温等级为高等级，环境检测模块向处理器发送高等级高温信号；

进一步地，所述续航分析模块用于对风传感器的电源的续航能力进行分析，具体的分析过程包括以下步骤：

步骤O1：获取风传感器电源近L1天内消耗的总电量，将处理器电源近L1天内消耗的总电量标记为HD，L1为设定天数值，将风传感器电源的剩余电量标记为SD；

步骤O2：通过公式

得到风传感器电源剩余电量的使用时间SS；

步骤O3：通过存储模块获取到风传感器电源剩余电量的时间阈值SSmin与SSmax，将风传感器电源剩余电量的使用时间与时间阈值进行比较：

若SS＞SSmax，则判定风传感器电源剩余电量满足使用要求，续航分析模块向处理器发送续航合格信号；

若SSmin≤SS≤SSmax，则判定风传感器电源剩余电量不满足使用要求，续航分析模块向处理器发送续航信号，处理器接收到续航信号后将续航信号发送至管理人员的手机终端；

若SS＜SSmin，则判定风传感器电源剩余电量不满足使用要求，续航分析模块向处理器发送断电信号，处理器接收到断电信号后将断电信号发送至控制器与管理人员的手机终端，控制器接收到断电信号后将风传感器的电源关闭；

进一步地，所述维修检测模块用于对风传感器进行维修推荐，具体的维修推荐过程包括以下步骤：

步骤U1：将风传感器位置标记为维修位置，以维修位置为圆心，r为半径画圆，r为设定半径值，获取圆形区域内所有维修工人的地理位置，将圆形区域内维修工人的地理位置与维修位置之间的直线距离标记为JL；

步骤U2：将地理位置与维修位置之间的直线距离最短的三个维修工标记为初选维修工，获取初选维修工的基本信息，初选维修工的基本信息包括维修工的姓名、年龄、从业时间以及半年内被投诉的次数；

步骤U3：将从业年限最长的初选维修工标记为推荐维修工，将推荐维修工的基本信息发送至处理器，所述处理器接收到推荐维修工的基本信息后将推荐维修工的基本信息发送至管理人员的手机终端。

风速风向传感器防冻装置主要由防冻控制箱、加热圈、加热圈外罩、保温贴层、加热圈延长线及电源线构成。其中加热圈、加热圈外罩、保温贴层组成加热单元。防冻控制箱为控制单元，控制单元内部主要由温度控制器，开关电源实现功能。

由温度控制器根据设定好的加热温度峰谷值，自动控制加热环的启动与停止，保证设备温度始终在结冰温度以上，以达到预防和消除冰冻的目的。设备提供12V直流供电及220V交流供电两种接线方式。

风传感器防冻装置待工作环境达到非结冻条件后，设备自动处于待命状态，等待下一次自动启动，从而达到防冻和解冻的效果。设定阈值后防冻设备可自动启动和关闭，能很好地降低功耗，尤其是太阳能供电的区域气象观测站，同时也提高防冻装置的使用寿命。设备安装后无需人为干预，结构设置便于现场安装维护。利用该装置，将显著降低运维人员的工作强度，减少故障排除时间，提高运维效率，降低运维成本，从而使风向风速传感器的可用度大大提高，保证了气象资料的完整性。

本发明具备下述有益效果：

1、通过设置的温度传感器可以对风传感器工作部位的温度进行检测分析，并且在出现高温或低温情况时，通过温度检测模块对温度进行进一步的检测，对异常温度进行等级划分，将分析得到的异常温度等级通过处理器发送至管理人员的手机终端，管理人员可以实时对风传感器工作部位的温度进行控制，保证风传感器工作部位始终在正常温度环境下工作，延长风传感器的使用寿命；

2、通过设置的环境检测模块可以对防冻装置的内部环境进行检测，通过对防冻装置内部的空气灰尘浓度、湿度以及静电电量进行检测分析得到防冻装置的环境系数，将环境系数与调整阈值、维修阈值进行比较，通过比较结果对防冻装置的内部环境状态进行判定，通过环境检测模块与处理器将判定结果发送至管理人员的手机终端，通过对防冻装置的内部环境进行实时检测可以对环境进行调节，从而保证风传感器工作部位可以在正常环境下工作，延长风传感器的使用寿命；

3、通过设置的续航分析模块可以对风传感器的电源续航能力进行分析，通过风传感器近期的消耗电量计算得到剩余电量的使用时间，从而对风传感器电源的续航时间进行分析预测，通过将续航时间与时间阈值进行比较判定设备是否需要充电，保证防冻装置可以持续工作；

4、通过设置的维修检测模块可以对风传感器出现故障时对风传感器提供维修推荐，以风传感器的地理位置为圆心画圆，在得到的圆形区域内对维修工进行筛选，筛选的条件包括维修工与风传感器的直线距离以及维修工的工作年限，通过筛选条件快速筛选出最合适的维修工，将维修工的基本信息通过处理器发送至管理人员的手机终端，使风传感器在出现故障时可以快速得到维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，包括处理器，所述处理器通信连接有环境检测模块、温度检测模块、控制器、续航分析模块、维修检测模块以及存储模块，所述温度检测模块与控制器通信连接，所述环境检测模块与维修检测模块通信连接；

所述环境检测模块用于通过湿度数据、静电数据以及灰尘数据对防冻装置内部的环境进行检测分析，湿度数据为防冻装置外壳内壁湿度值与内部空气湿度值的平均值，静电数据为防冻装置内壁的平均静电电量值，灰尘数据为防冻装置内部空气的灰尘浓度值，环境检测模块的具体检测过程包括以下步骤：

步骤S1：获取防冻装置外壳内壁湿度值与内部空气湿度值的平均值并将湿度值的平均值标记为SD，获取防冻装置内壁的平均静电电量值并将平均电量值标记为DL，获取防冻装置内部空气的灰尘浓度值并将灰尘浓度值标记为HN；

步骤S2：通过公式

得到防冻装置的环境系数HJx，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3；

步骤S3：通过存储模块获取到调整阈值TZx与维修阈值WXx，将环境系数HJx与调整阈值TZx、维修阈值WXx进行比较：

若HJx＜TZx，则判定防冻装置内部的环境等级为一等级；

若TZx≤HJx＜WXx，则判定防冻装置内部的环境等级为二等级，环境检测模块向处理器发送环境调节信号，所述处理器接收到环境调节信号后将环境调节信号发送至管理人员的手机终端；

若HJx≥WXx，则判定防冻装置内部的环境等级为三等级，环境检测模块向处理器发送维修检测信号，所述处理器接收到维修检测信号后将维修检测信号发送至维修检测模块；

所述温度检测模块用于对风传感器工作部位的温度进行检测分析，具体的检测过程包括以下步骤：

步骤P1：获取风传感器的工作部位标记为区域i，i＝1,2，……，n，获取风传感器工作部位区域i的温度值，将风传感器工作部位区域i的温度值标记为WDi；

步骤P2：将风传感器工作部位区域i的平均温度值标记为WDp，获取风传感器工作部位的温度阈值WDmin与WDmax，将风传感器工作部位区域i的平均温度值WDp与温度阈值WDmin、WDmax进行比较：

若WDmin≤WDp≤WDmax，则判定风传感器工作部位在正常温度下工作，温度检测模块向处理器发送温度正常信号；

若WDp＜WDmin，则判定风传感器工作部位在低温环境下工作，温度检测模块对温度值进行低温等级分析；

若WDp＞WDmax，则判定风传感器工作部位在高温环境下工作，温度检测模块对温度值进行高温等级分析；

所述低温等级分析过程包括：

步骤Q1：通过公式DWi＝β1×|WDi-WDmin|得到风传感器工作部位的低温系数DWi，其中β1为比例系数；

步骤Q2：通过存储模块获取到低温系数阈值，将低温系数阈值标记为DWmax，将风传感器工作部位的低温系数DWi逐一与低温系数阈值DWmax进行比较，将风传感器工作部位的低温系数高于低温系数阈值的区域标记为低温区域；

步骤Q3：将风传感器工作部位的低温区域的数量标记为m，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的低温等级系数与低温等级系数阈值DWdmax进行比较：

若DWd≤DWdmax，则判定风传感器工作部位的低温等级为低等级，环境检测模块向处理器发送低等级低温信号；

若DWd＞DWdmax，则判定风传感器工作部位的低温等级为高等级，环境检测模块向处理器发送高等级低温信号；

高温等级分析过程包括：

步骤W1：通过公式GWi＝β2×|WDi-WDmax|得到风传感器工作部位的高温系数GWi，其中β2为比例系数；

步骤W2：通过存储模块获取到高温系数阈值，将高温系数阈值标记为GWmax，将风传感器工作部位的高温系数GWi逐一与高温系数阈值GWmax进行比较，将风传感器工作部位的高温系数高于高温系数阈值的区域标记为高温区域；

步骤W3：将风传感器工作部位的高温区域的数量标记为v，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的高温等级系数与高温等级系数阈值GWdmax进行比较：

若GWd≤GWdmax，则判定风传感器工作部位的高温等级为低等级，环境检测模块向处理器发送低等级高温信号；

若GWd＞GWdmax，则判定风传感器工作部位的高温等级为高等级，环境检测模块向处理器发送高等级高温信号；

所述续航分析模块用于对风传感器的电源的续航能力进行分析，具体的分析过程包括以下步骤：

步骤O1：获取风传感器电源近L1天内消耗的总电量，将处理器电源近L1天内消耗的总电量标记为HD，L1为设定天数值，将风传感器电源的剩余电量标记为SD；

步骤O2：通过公式

得到风传感器电源剩余电量的使用时间SS；

步骤O3：通过存储模块获取到风传感器电源剩余电量的时间阈值SSmin与SSmax，将风传感器电源剩余电量的使用时间与时间阈值进行比较：

若SS＞SSmax，则判定风传感器电源剩余电量满足使用要求，续航分析模块向处理器发送续航合格信号；

若SSmin≤SS≤SSmax，则判定风传感器电源剩余电量不满足使用要求，续航分析模块向处理器发送续航信号，处理器接收到续航信号后将续航信号发送至管理人员的手机终端；

若SS＜SSmin，则判定风传感器电源剩余电量不满足使用要求，续航分析模块向处理器发送断电信号，处理器接收到断电信号后将断电信号发送至控制器与管理人员的手机终端，控制器接收到断电信号后将风传感器的电源关闭；

所述维修检测模块用于对风传感器进行维修推荐，具体的维修推荐过程包括以下步骤：

步骤U1：将风传感器位置标记为维修位置，以维修位置为圆心，r为半径画圆，r为设定半径值，获取圆形区域内所有维修工人的地理位置，将圆形区域内维修工人的地理位置与维修位置之间的直线距离标记为JL；

步骤U2：将地理位置与维修位置之间的直线距离最短的三个维修工标记为初选维修工，获取初选维修工的基本信息，初选维修工的基本信息包括维修工的姓名、年龄、从业时间以及半年内被投诉的次数；

步骤U3：将从业年限最长的初选维修工标记为推荐维修工，将推荐维修工的基本信息发送至处理器，所述处理器接收到推荐维修工的基本信息后将推荐维修工的基本信息发送至管理人员的手机终端。

一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，通过温度传感器对风传感器工作部位的温度进行检测分析，并且在出现高温或低温情况时，通过温度检测模块对温度进行进一步的检测，对异常温度进行等级划分，将分析得到的异常温度等级通过处理器发送至管理人员的手机终端，管理人员可以实时对风传感器工作部位的温度进行控制，保证风传感器工作部位始终在正常温度环境下工作，延长风传感器的使用寿命；环境检测模块对防冻装置的内部环境进行检测，通过对防冻装置内部的空气灰尘浓度、湿度以及静电电量进行检测分析得到防冻装置的环境系数，将环境系数与调整阈值、维修阈值进行比较，通过比较结果对防冻装置的内部环境状态进行判定，通过环境检测模块与处理器将判定结果发送至管理人员的手机终端；续航分析模块可以对风传感器的电源续航能力进行分析，通过风传感器近期的消耗电量计算得到剩余电量的使用时间，从而对风传感器电源的续航时间进行分析预测，通过将续航时间与时间阈值进行比较判定设备是否需要充电，保证防冻装置可以持续工作；维修检测模块对风传感器出现故障时对风传感器提供维修推荐，以风传感器的地理位置为圆心画圆，在得到的圆形区域内对维修工进行筛选，筛选的条件包括维修工与风传感器的直线距离以及维修工的工作年限，通过筛选条件快速筛选出最合适的维修工，将维修工的基本信息通过处理器发送至管理人员的手机终端。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是归一化处理取其数值，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器通信连接有环境检测模块、温度检测模块、控制器、续航分析模块、维修检测模块以及存储模块，所述温度检测模块与控制器通信连接，所述环境检测模块与维修检测模块通信连接；

所述温度检测模块用于对风传感器工作部位的温度进行检测分析，具体的检测过程包括以下步骤：

步骤P1：获取风传感器的工作部位标记为区域i，i＝1,2，……，n，获取风传感器工作部位区域i的温度值，将风传感器工作部位区域i的温度值标记为WDi；

步骤P2：将风传感器工作部位区域i的平均温度值标记为WDp，获取风传感器工作部位的温度阈值WDmin与WDmax，将风传感器工作部位区域i的平均温度值WDp与温度阈值WDmin、WDmax进行比较；

若判定风传感器工作部位在低温环境下工作，温度检测模块对温度值进行低温等级分析；

若判定风传感器工作部位在高温环境下工作，温度检测模块对温度值进行高温等级分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，其特征在于，所述低温等级分析过程包括：

步骤Q1：通过公式DWi＝β1×|WDi-WDmin|得到风传感器工作部位的低温系数DWi，其中β1为比例系数；

步骤Q2：通过存储模块获取到低温系数阈值，将低温系数阈值标记为DWmax，将风传感器工作部位的低温系数DWi逐一与低温系数阈值DWmax进行比较，将风传感器工作部位的低温系数高于低温系数阈值的区域标记为低温区域；

步骤Q3：将风传感器工作部位的低温区域的数量标记为m，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的低温等级系数与低温等级系数阈值DWdmax进行比较。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，其特征在于，高温等级分析过程包括：

步骤W1：通过公式GWi＝β2×|WDi-WDmax|得到风传感器工作部位的高温系数GWi，其中β2为比例系数；

步骤W2：通过存储模块获取到高温系数阈值，将高温系数阈值标记为GWmax，将风传感器工作部位的高温系数GWi逐一与高温系数阈值GWmax进行比较，将风传感器工作部位的高温系数高于高温系数阈值的区域标记为高温区域；

步骤W3：将风传感器工作部位的高温区域的数量标记为v，通过公式

计算得到风传感器的低温等级系数，通过存储模块获取到低温等级系数阈值DWdmax，将风传感器的高温等级系数与高温等级系数阈值GWdmax进行比较。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机械式风传感器防冻装置，其特征在于，所述续航分析模块用于对风传感器的电源的续航能力进行分析，获取风传感器电源近L1天内消耗的总电量，将处理器电源近L1天内消耗的总电量标记为HD，L1为设定天数值，将风传感器电源的剩余电量标记为SD；通过公式

得到风传感器电源剩余电量的使用时间SS；通过存储模块获取到风传感器电源剩余电量的时间阈值SSmin与SSmax，将风传感器电源剩余电量的使用时间与时间阈值进行比较。

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