CN114184807A - 一种基于物联网的风速风向监测系统 - Google Patents

一种基于物联网的风速风向监测系统 Download PDF

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Abstract

监测系统。其包括监测装置和监测装置下方的支撑装置，监测装置包括风速监测结构，风速监测结构下方设有风向监测结构，支撑装置包括支撑杆，支撑杆上方开设有连接槽，连接槽内转动连接有安装杆，连接槽为单侧开口的方形槽，安装杆的截面为矩形，支撑杆外侧设有延长板，延长板上设有电动推杆，电动推杆的两端分别转动连接在延长板和安装杆上，本发明通过设置的电动推杆，电动推杆收缩后带动安装杆绕支撑杆转动，从而使得安装在安装杆上方的监测装置向下偏移，倾斜之后方便操作人员对监测装置进行检修包括校准等操作。

Description

一种基于物联网的风速风向监测系统
技术领域
本发明涉及风力检测技术领域，具体地说，涉及一种基于物联网的风速风向监测系统。
背景技术
风速风向监测能够为生产活动提供一定的数据，具有一定的指导价值，为了增加风速监测装置的强度，有时用金属膜代替原有的金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头，往往长时间的使用中导致探头发生部分性质变化，而热膜探头必须进行校准以保证监测数据的准确性，而当安装后监测装置一般位于较高点，拆卸时需要进行登高作业，费时费力，鉴于此，我们提出一种基于物联网的风速风向监测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的风速风向监测系统，以解决上述背景技术中提出的安装后监测装置一般位于较高点，在进行校准前需要拆卸，拆卸时需要进行登高作业，费时费力的问题。
为实现上述目的，提供了一种基于物联网的风速风向监测系统，包括监测装置和监测装置下方的支撑装置，所述监测装置包括风速监测结构，所述风速监测结构下方设有风向监测结构，所述支撑装置包括支撑杆，所述支撑杆上方开设有连接槽，所述连接槽内转动连接有安装杆，所述连接槽为单侧开口的方形槽，所述安装杆的截面为矩形，所述支撑杆外侧设有延长板，所述延长板上设有电动推杆，所述电动推杆的两端分别转动连接在延长板和安装杆上。
作为本技术方案的进一步改进，所述延长板下方连接有支杆，所述支杆另一端连接在支撑杆上。
作为本技术方案的进一步改进，所述支撑杆下方设有底杆，所述底杆底部设有预埋板。
作为本技术方案的进一步改进，所述预埋板上方设有多个立板。
作为本技术方案的进一步改进，所述风速监测结构下方设有风力发电结构。
作为本技术方案的进一步改进，所述安装杆外套设有杆套，所述杆套外螺纹连接有螺栓，所述电动推杆的一端铰接在杆套上。
作为本技术方案的进一步改进，所述支撑杆下方设有转轴，所述转轴转动连接在所述底杆上方，所述转轴下方连接有电机，所述底杆侧面螺纹连接有限位杆，所述限位杆与所述转轴相接触。
作为本技术方案的进一步改进，所述支撑杆外设有传感装置，传感装置与控制模块相连接，所述控制模块包括定位检测模块和碰撞检测模块，所述定位检测模块与所述电机相连接，所述碰撞检测模块与所述电动推杆相连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述碰撞检测模块包括调整模块，调整模块的算法流程如下：
当L>A时，不需要进行调整；
当L＜A时，向两侧移动角度ɑ，移动后的间距变化为：
Figure BDA0003313232500000021
令L＝L+Δ，并再次判断L与A的大小，其中，Δ为变化量，L为初次检测的与障碍物距离，ɑ为电机主轴转动的角度，A为安装杆的长度，移动的L值发生变化，变化量为Δ，当L+Δ>A后就不需要再次进行角度调整，可以控制电动推杆伸缩以使得安装杆进行转动，如果不能则通过调整模块继续控制角度ɑ进行变化直到满足条件或者开启手动控制模式，通过手机远程控制电机和电动推杆。
作为本技术方案的进一步改进，所述调整模块采用拟合函数算法，其算法流程如下：
角度ɑ由多个小角度β组成，先是安装杆正向连续转动n个β，记这个过程中产生的数据为Δ1，Δ2，…，Δn；
计δn-1＝Δn-Δn-1，其中n≥3，产生多个变化量数据δ1，δ2，…，δn-1，对变化量数据进行曲线拟合；
当拟合曲线趋势向下时，代表变化量越来越小，继续朝着正方向调整收益较小，需要更多次数的调整，则反向转动，若拟合曲线趋势向上或者平缓时，代表L在持续有效的增大，则继续正向转动直到L>A。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该基于物联网的风速风向监测系统中，通过设置的电动推杆，电动推杆收缩后带动安装杆绕支撑杆转动，从而使得安装在安装杆上方的监测装置向下偏移，倾斜之后方便操作人员对监测装置进行检修包括校准等操作。
2、该基于物联网的风速风向监测系统中，通过设置的电机，带动支撑杆和安装杆在平面内进行转动，通过控制模块实现自动化控制安装杆倾斜位置，有效避免工作人员登高作业或者面对沟壑河流等缺少落脚点位置带来的麻烦。
3、该基于物联网的风速风向监测系统中，通过设置的定位检测模块，可以时230朝着工作人员所在方向进行转动折叠，避免工作人员难以调整自身位置时导致的检修困难。
4、该基于物联网的风速风向监测系统中，通过设置的调整模块对调整时产生的数据进行收集，通过拟合函数判断一个方向的变化趋势，从而提升调整效率，避免整周转动导致的调整效率低下的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构拆分示意图；
图3为本发明的支撑杆结构拆分示意图；
图4为本发明的整体模块连接示意图；
图5为本发明的控制模块细分示意图；
图6为本发明的调整模块算法流程示意图。
图中各个标号意义为：
100、监测装置；
110、风速监测结构；111、风力发电结构；120、风向监测结构；
200、支撑装置；
210、底杆；211、限位杆；212、预埋板；213、立板；
220、支撑杆；221、延长板；222、支杆；223、转轴；224、连接槽；225、电机；
230、安装杆；231、杆套；232、螺栓；
240、电动推杆；250、传感装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
请参阅图1-图6所示，提供了一种基于物联网的风速风向监测系统，包括监测装置100和监测装置100下方的支撑装置200，监测装置100包括风速监测结构110，本实施例中风速监测结构110采用风杯风速计，它由三个互成风向监测结构120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向，风速监测结构110下方设有风向监测结构120，风向监测结构120包括风标和感应器，通过风标带动机械转动，然后通过感应器判断位移通过换算测出风向，支撑装置200包括支撑杆220，支撑杆220上方开设有连接槽224，连接槽224内转动连接有安装杆230，连接槽224为单侧开口的方形槽，安装杆230的截面为矩形，安装杆230的矩形截面为了贴合连接槽224的结构，连接槽224通过另一侧的直面结构在电动推杆240的支撑下使得安装杆230达到竖直状态，支撑杆220外侧设有延长板221，延长板221上设有电动推杆240，电动推杆240的两端分别转动连接在延长板221和安装杆230上。
本发明在使用时，首先内部设有物联网通信模块，物联网通信模块与手机相连接，操作人员可以通过手机来控制对应的电动推杆240，电动推杆240收缩后带动安装杆230绕支撑杆220转动，从而使得安装在安装杆230上方的监测装置100向下偏移，倾斜之后方便操作人员对监测装置100进行检修包括校准等操作，同时该区域的人员可以物联网通信模块对应的应用来查看准确的风力状态，从而对生产生活进行一定程度的指导。
此外，为了提升延长板221的支撑强度，避免延长板221发生断裂，延长板221下方连接有支杆222，支杆222另一端连接在支撑杆220上，通过支杆222使得延长板221、支撑杆220和支杆222之间形成三角形结构，提升延长板221的支撑强度，减少其发生断裂的可能。
进一步的，为了方便安装，支撑杆220下方设有底杆210，底杆210底部设有预埋板212，通过一个较大面积的预埋板212使得底杆210的尾端在埋入地面后获得更大的支撑力，避免倾倒，作为优选预埋板212采用圆形结构。
再进一步的，为了避免埋入土地中的底杆210发生转动，预埋板212上方设有多个立板213，立板213优选为三角的锲形结构，增加了底杆210与预埋板212之间的连接强度，同时通过竖直的侧面与土壤接触，限制底杆210发生转动。
具体的，为了利用风速监测结构110的转动能量，风速监测结构110下方设有风力发电结构111，风力发电结构111包括风力发电机和蓄电池，通过风速监测结构110的转动结构为蓄电池充电，以供自身使用。
此外，为了方便调节安装杆230的下倾角度，以适应隧道等小间距环境，安装杆230外套设有杆套231，杆套231外螺纹连接有螺栓232，电动推杆240的一端铰接在杆套231上，通过滑动可以调整杆套231的位置，从而改变安装杆230极限状态下的倾斜角度，以适应隧道等小间距环境。
进一步的，为了避免安装杆230倾斜时碰触一侧的物体，支撑杆220下方设有转轴223，转轴223转动连接在底杆210上方，转轴223下方连接有电机225，底杆210侧面螺纹连接有限位杆211，限位杆211与转轴223相接触，通过转动连接的支撑杆220可以调整安装杆230侧倾的方位，从而避免与某侧的障碍物发生碰撞。
再进一步的，为了实现自动化控制，支撑杆220外设有传感装置250，传感装置250与控制模块相连接，控制模块包括定位检测模块和碰撞检测模块，定位检测模块与电机225相连接，碰撞检测模块与电动推杆240相连接，挡控制模块接收到折叠命令后，定位检测模块控制传感装置250开设工作，传感装置250包括温度传感器组件，对正前方一端区域内进行温度检测，当检测不到复合人体温度的数据时，控制电机225转动一个固定的角度θ，然后重新检测，直到检测到复合人体温度的数据，进一步的，碰撞检测模块通过传感装置250内的距离传感器，比对支撑杆220与障碍物距离和安装杆230的水平长度，当支撑杆220与障碍物距离大于安装杆230的水平长度时，就不会在安装杆230转动折叠过程中发生碰撞，然后控制电动推杆240来带动安装杆230绕支撑杆220转动。
此外，碰撞检测模块包括调整模块，调整模块的算法流程如下：
当L>A时，不需要进行调整；
当L＜A时，向两侧移动角度ɑ，移动后的间距变化为：
Figure BDA0003313232500000061
令L＝L+Δ，并再次判断L与A的大小，其中，Δ为变化量，L为初次检测的与障碍物距离，ɑ为电机主轴转动的角度，A为安装杆230的长度，移动的L值发生变化，变化量为Δ，当L+Δ>A后就不需要再次进行角度调整，可以控制电动推杆240伸缩以使得安装杆230进行转动，如果不能则通过调整模块继续控制角度ɑ进行变化直到满足条件或者开启手动控制模式，通过手机远程控制电机225和电动推杆240。
除此之外，调整模块采用拟合函数算法，其算法流程如下：
角度ɑ由多个小角度β组成，先是安装杆230正向连续转动n个β，记这个过程中产生的数据为Δ1，Δ2，…，Δn；
计δn-1＝Δn-Δn-1，其中n≥3，产生多个变化量数据δ1，δ2，…，δn-1，对变化量数据进行曲线拟合；
当拟合曲线趋势向下时，代表变化量越来越小，继续朝着正方向调整收益较小，需要更多次数的调整，则反向转动，若拟合曲线趋势向上或者平缓时，代表L在持续有效的增大，则继续正向转动直到L>A。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (10)

1.一种基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：包括监测装置(100)和监测装置(100)下方的支撑装置(200)，所述监测装置(100)包括风速监测结构(110)，所述风速监测结构(110)下方设有风向监测结构(120)，所述支撑装置(200)包括支撑杆(220)，所述支撑杆(220)上方开设有连接槽(224)，所述连接槽(224)内转动连接有安装杆(230)，所述连接槽(224)为单侧开口的方形槽，所述安装杆(230)的截面为矩形，所述支撑杆(220)外侧设有延长板(221)，所述延长板(221)上设有电动推杆(240)，所述电动推杆(240)的两端分别转动连接在延长板(221)和安装杆(230)上。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述延长板(221)下方连接有支杆(222)，所述支杆(222)另一端连接在支撑杆(220)上。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述支撑杆(220)下方设有底杆(210)，所述底杆(210)底部设有预埋板(212)。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述预埋板(212)上方设有多个立板(213)。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述风速监测结构(110)下方设有风力发电结构(111)。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述安装杆(230)外套设有杆套(231)，所述杆套(231)外螺纹连接有螺栓(232)，所述电动推杆(240)的一端铰接在杆套(231)上。
7.根据权利要求3所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述支撑杆(220)下方设有转轴(223)，所述转轴(223)转动连接在所述底杆(210)上方，所述转轴(223)下方连接有电机(225)，所述底杆(210)侧面螺纹连接有限位杆(211)，所述限位杆(211)与所述转轴(223)相接触。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述支撑杆(220)外设有传感装置(250)，传感装置(250)与控制模块相连接，所述控制模块包括定位检测模块和碰撞检测模块，所述定位检测模块与所述电机(本发明涉及风力检测技术领域，具体地说，涉及一种基于物联网的风速风向225)相连接，所述碰撞检测模块与所述电动推杆(240)相连接。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述碰撞检测模块包括调整模块，调整模块的算法流程如下：
当L>A时，不需要进行调整；
当L＜A时，向两侧移动角度ɑ，移动后的间距变化为：
Figure FDA0003313232490000021
令L＝L+Δ，并再次判断L与A的大小。
10.根据权利要求9所述的基于物联网的风速风向监测系统，其特征在于：所述调整模块采用拟合函数算法，其算法流程如下：
角度ɑ由多个小角度β组成，先是安装杆(230)正向连续转动n个β，记这个过程中产生的数据为Δ1，Δ2，…，Δn；
计δn-1＝Δn-Δn-1，其中n≥3，产生多个变化量数据δ1，δ2，…，δn-1，对变化量数据进行曲线拟合；
当拟合曲线趋势向下时，则反向转动，若拟合曲线趋势向上或者平缓时，则继续正向转动直到L>A。
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