CN116087553B - 一种风速测量装置、测量方法及系统 - Google Patents

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CN116087553B CN202310361620.7A CN202310361620A CN116087553B CN 116087553 B CN116087553 B CN 116087553B CN 202310361620 A CN202310361620 A CN 202310361620A CN 116087553 B CN116087553 B CN 116087553B
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Abstract

本发明涉及风速测量技术领域,具体公开了种风速测量系统,包括:测量模块、通讯模块、数据接收模块、数据分析模块、粗糙度检测模块和平衡模块;所述粗糙度检测模块包括移动平台、相机采集模块和数据处理模块,移动平台获取相机采集模块的指令将风速计在标杆上带动,相机采集模块对地面进行粗糙度判断,并获得上述数据传输至移动平台,因此移动平台获得地面粗糙度后带动风速计移动至标杆目标高度标识线处,风速计向平衡单元发送与高度标识线对应的位置信息,平衡单元根据位置信息判断风速计处于平衡状态后,平衡单元向控制单元发送确定信号,控制单元根据确定信号控制风速计进行风速测量这样风速计能够稳定地在不同粗糙度地面进行风速测量。

Description

一种风速测量装置、测量方法及系统
技术领域
本发明涉及风速测量技术领域,尤其是一种风速测量装置、测量方法及系统。
背景技术
中国专利(CN113866845A)中一种风场测量装置、系统及测量方法,该测量装置包括牵引模块和量测模块,牵引模块包括无人机和维杆,目标测点属于低风速区时采用方案A;属于高风速区时采用方案B;方案A中量测模块为风速仪,维杆横式摆放并穿插于无人机机身下部,维杆上设有风速仪和配重块,风速仪位于来流侧,配重块位于风速仪的对称侧,风速仪的实测风速为目标测点的实际风速;方案B中量测模块包括风速仪和加速度传感器,维杆竖式摆放,维杆的一端固定无人机,另一端固定风速仪和加速度传感器,测量装置用于采集数据以便计算出目标测点的实际风速,上述测量装置利用无人机可以快速切换测量位置,且针对低高风速模式分别采用横式、竖式维杆,降低了测量误差。
上述专利中虽然解决通过无人机解决了快速测量位置的问题,但是无人机在风场中自身的摇摆无法控制,这样导致无人机自身对风速仪测量影响较大,同时无人机自身的振幅会使风速仪产生高低落差,这样无法精准测算出不同地面高度处的风速。
为此,我们提出一种风速测量装置、测量方法及系统解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风速测量装置、测量方法及系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种风速测量系统,包括:测量模块、通讯模块、数据接收模块、粗糙度检测模块、数据分析模块、平衡模块和远程操控模块;
所述粗糙度检测模块包括移动平台、相机采集模块和数据处理模块,所述相机采集模块用于采集地面粗糙度信息,并将所述粗糙度信息发送至数据处理模块,所述数据处理模块用于对所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台,所述移动平台用于判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向所述测量模块发送启动指令;
所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆以及控制单元,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线,所述控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向所述平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息,所述平衡单元用于根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
所述测量模块还包括计数单元,所述计数单元用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
所述数据分析模块用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
作为优选的,所述相机采集模块用于获取所述地面粗糙度信息,其中,所述地面粗糙度信息包括建筑平面的轮廓面积、风速计测量风速区域轮廓面积;
所述数据接收模块接收所述建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积,并根据建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积计算建筑平面密度,其中,计算公式为:
Figure SMS_1
其中,
Figure SMS_2
为建筑平面密度,/>
Figure SMS_3
为建筑平面轮廓面积,/>
Figure SMS_4
为风速计测量风速区域轮廓面积。
作为优选的,所述将所述地面粗糙度值发送至移动平台的步骤之后,还包括:所述移动平台还用于判断所述地面粗糙度值是否大于第一预设值且小于第二预设值;
若当前地面粗糙程度值大于第一预设值且小于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为二级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第二启动指令,以使所述测量模块根据所述第二启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure SMS_5
m/s,
其中,V2为风速计当前目标高度标识线高度值对应二级粗糙程度时的风速,v0表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值时的风速,h0表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,h2表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,a为第二地面粗糙度值;
若当前地面粗糙程度值大于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为三级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第三启动指令,以使所述测量模块根据所述第三启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure SMS_6
m/s,
其中,V3为风速计当前目标高度标识线高度值对应三级粗糙程度时的风速,v4表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值时的风速,h4表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,h3表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,b为第三地面粗糙度值。
作为优选的,所述远程操控模块包括位移驱动单元和远程控制单元,所述远程控制单元用于远程控制位移驱动单元启动,并将远程控制信息传输至驱动单元,所述驱动单元根据远程控制信息对驱动单元发出指令,所述位移驱动单元用于驱动移动平台位移,位移驱动单元安装在移动平台上,并将位移距离信息再次回传至远程控制单元进行接收,远程控制单元判断驱动单元位移距离信息达到目标距离,所述远程控制单元则发出停止命令,并将停止命令传输至驱动单元,所述驱动单元根据停止命令停止位移。
作为优选的,所述平衡单元根据位移平台在标杆上移动的距离与标杆目标高度标识线数值是否对应并判断所述风速计的平衡,所述平衡单元包括计时器,所述平衡单元根据计时器额定时间内所述移平台移动的距离与标杆目标高度标识线数值判断风速计的平衡,其中,计算公式为:
Figure SMS_7
其中: S为移动平台在标杆上位移距离,V为移动平台在标杆上位移速度,T为计时器额定时间;
若所述移动平台位移距离与标杆目标高度标识线数值相对应,则判定风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值。
本申请还提供一种风速测量方法,包括:
相机采集模块采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
数据处理模块根据所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
所述移动平台判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
所述平衡单元根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
所述计数单元收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
数据分析模块接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
本申请还提供一种风速测量装置,包括:
相机采集模块,用于采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
数据处理模块,用于所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
移动平台,用于判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
控制单元,用于接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
平衡单元,用于所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
计数单元,用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
数据分析模块,用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
本申请的有益效果为:移动平台获取相机采集模块的指令将风速计在标杆上带动,相机采集模块对地面进行粗糙度判断,并获得上述数据传输至移动平台,因此移动平台获得地面粗糙度后带动风速计移动至标杆目标高度标识线处,风速计向平衡单元发送与高度标识线对应的位置信息,平衡单元根据位置信息判断风速计处于平衡状态后,平衡单元向控制单元发送确定信号,控制单元根据确定信号控制风速计进行风速测量这样风速计能够稳定地在不同粗糙度地面进行风速测量,并不会产生无人机因自身振幅而导致的测量误差的问题,在测得一次数值后,计数单元收集风速计与高度标识线对应的位置信息的发送次数,判断发送次数满足预设次数,计数单元向控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制风速计停止位移,并得到多个测量风速值,这样风速计能够对不同标高处的风速进行稳定测量。
附图说明
图1为本申请一实施例的风速测量系统结构示意图;
图2为本申请一实施例的风速测量方法步骤示意图;
图3为本申请一实施例的风速测量设备结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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装置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”等仅用于描述目的,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”等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,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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、完整的描述,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。
如图1-图3,一种风速测量系统,包括:测量模块、通讯模块、数据接收模块、粗糙度检测模块、数据分析模块、平衡模块和远程操控模块;所述粗糙度检测模块包括移动平台、相机采集模块和数据处理模块,所述相机采集模块用于采集地面粗糙度信息,并将所述粗糙度信息发送至数据处理模块,所述数据处理模块用于对所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台,所述移动平台判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向所述测量模块发送启动指令;所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆以及控制单元,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线,所述控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向所述平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息,所述平衡单元用于根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;所述测量模块还包括计数单元,所述计数单元用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;所述数据分析模块用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
如上所述,粗糙度检测模块包括移动平台、相机采集模块和数据处理模块,所述移动平台可以是标杆上的电动滑块等,通过移动平台获取相机采集模块的指令将风速计在标杆上带动,相机采集模块对地面进行粗糙度判断,小于第一预设值则判定为第一地面粗糙度,而第一地面粗糙度则是光滑地面,获取粗糙度数据传输至移动平台,因此移动平台获得地面粗糙度后带动风速计移动至标杆目标高度标识线处,风速计向平衡单元发送与高度标识线对应的位置信息,平衡单元根据位置信息判断风速计处于平衡状态后,平衡单元向控制单元发送确定信号,控制单元根据确定信号控制风速计进行风速测量,并不会产生无人机因自身振幅而导致的测量误差的问题,在测得一次数值后,计数单元收集风速计与高度标识线对应的位置信息的发送次数,判断发送次数满足预设次数,计数单元向控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制风速计停止位移,并得到多个测量风速值,这样风速计能够对不同标高处的风速进行稳定测量,然后将测量风速值传输至数据分析模块,数据分析模块通过通信模块将多个测量风速值发送至地面接收终端,地面接收终端可以是计算机设备,例如电脑,手机等,需要说明的是,本实施例中的移动平台可以是远程电动驱动,也可以是拉手滑轮驱动,至于选择则根据标杆高度决定。
如上所述,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量时,所述风速计用于获取多个不同的高度值,其中,多个不同的高度值为多个不同的目标高度标识线距离地面的不同距离;
所述风速计还用于获取当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速;
所述风速计还用于获取地面粗糙度值,并根据当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速、地面粗糙度值和多个不同的高度值计算测量风速值,其中,计算公式为:
Figure SMS_8
m/s,
其中,V表示当前风速计对应当前位置处目标高度标识线对应的高度值处的风速,v1表示当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速,h表示当前风速计对应当前位置处目标高度标识线对应的高度值,h1表示当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值,n为地面粗糙度值。
具体的,风速计根据密度验证指数和目标高度标识线距离地面的不同距离,并计算出指定高度和所在粗糙度区域的风速值,当处于光滑地面时,风速计具体测量风速计算公式为
Figure SMS_9
,当处于草地面时,风速计具体测量风速计算公式为/>
Figure SMS_10
,当处于建筑地面时,风速计具体测量风速计算公式为/>
Figure SMS_11
,这样风速计能够稳定地在不同粗糙度地面进行风速测量,这样风速计能够稳定地在不同粗糙度地面进行风速测量,并不会产生无人机因自身振幅而导致的测量误差的问题。
如上所述,所述相机采集模块用于获取所述地面粗糙度信息,其中,所述地面粗糙度信息包括建筑平面的轮廓面积、风速计测量风速区域轮廓面积;
所述数据接收模块接收所述建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积,并根据建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积计算建筑平面密度,其中,计算公式为:
Figure SMS_12
其中,
Figure SMS_13
为建筑平面密度,/>
Figure SMS_14
为建筑平面轮廓面积,/>
Figure SMS_15
为风速计测量风速区域轮廓面积。
具体的,在实施例中,地面粗糙度的信息计算,通过相机模块拍摄测量区域照片,并计算出风速计测量风速区域轮廓面积
Figure SMS_17
和建筑平面轮廓面积/>
Figure SMS_20
,再根据风速计测量风速区域轮廓面积/>
Figure SMS_22
和建筑平面轮廓面积的/>
Figure SMS_18
比值并算出建筑平面密度/>
Figure SMS_19
,具体风速计测量风速区域轮廓面积则是以风速计为原点发散出的扇形夹角区域,而建筑平面轮廓面积则是相机模块俯视拍照的平面区域面积,这样面积的比值能够快速通过密度
Figure SMS_23
区分出所拍地面处于什么粗糙度区域,进而风速计能够测算出不同粗糙度区域的风速,具体数据处理模块通过公式计算为/>
Figure SMS_24
<15%,则地面粗糙度为光滑地面,光滑地面为第一粗糙度预设值0.16,15%</>
Figure SMS_16
<30%,则地面粗糙度为草地面,草地面第二粗糙度预设值0.24,/>
Figure SMS_21
>30%,则地面粗糙度为建筑地面,建筑地面第三粗糙度预设值0.4。
如上所述,所述将所述地面粗糙度值发送至移动平台的步骤之后,还包括:所述移动平台还用于判断所述地面粗糙度值是否大于第一预设值且小于第二预设值;
若当前地面粗糙程度值大于第一预设值且小于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为二级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第二启动指令,以使所述测量模块根据所述第二启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure SMS_25
m/s,
其中,V2为风速计当前目标高度标识线高度值对应二级粗糙程度时的风速,v0表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值时的风速,h0表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,h2表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,a为第二地面粗糙度值;
具体的,在实施例中,当风速计所处位置为二地面粗糙度值时,风速计测量风速为
Figure SMS_26
m/s。
若当前地面粗糙程度值大于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为三级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第三启动指令,以使所述测量模块根据所述第三启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure SMS_27
m/s,
其中,V3为风速计当前目标高度标识线高度值对应三级粗糙程度时的风速,v4表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值时的风速,h4表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,h3表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,b为第三地面粗糙度值。
具体的,在实施例中,当风速计所处位置为二地面粗糙度值时,风速计测量风速为
Figure SMS_28
m/s。
如上所述,所述远程操控模块包括位移驱动单元和远程控制单元,所述远程控制单元用于远程控制位移驱动单元启动,并将远程控制信息传输至驱动单元,所述驱动单元根据远程控制信息对驱动单元发出指令,所述位移驱动单元用于驱动移动平台位移,位移驱动单元安装在移动平台上,并将位移距离信息再次回传至远程控制单元进行接收,远程控制单元判断驱动单元位移距离信息达到目标距离,所述远程控制单元则发出停止命令,并将停止命令传输至驱动单元,所述驱动单元根据停止命令停止位移。
具体的,在实施例中,远程操控模块可以是手机或者电脑等设备,工作人员通过远程操控手机将移动指令传输到移动平台上的驱动单元,驱动单元在接收到移动指令后,将移动平台下方安装的驱动轮进行启动,这样移动平台在驱动轮的作用下能够位移风速测量区域,从而使工作人员使用该风速测量系统能够更加的省时省力。
如上所述,所述平衡单元根据位移平台在标杆上移动的距离与标杆目标高度标识线数值是否对应并判断所述风速计的平衡,所述平衡单元包括计时器,所述平衡单元根据计时器额定时间内所述移平台移动的距离与标杆目标高度标识线数值判断风速计的平衡,其中,计算公式为:
Figure SMS_29
其中: S为移动平台在标杆上位移距离,V为移动平台在标杆上位移速度,T为计时器额定时间;
若所述移动平台位移距离与标杆目标高度标识线数值相对应,则判定风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值。
具体的,在实施例中,驱动位移平台在标杆上移动,驱动力可以使操作人手拉牵引绳将引位移平台在标杆上移动,也可以是电机旋转收卷牵引绳将引位移平台在标杆上移动,并根据计时器额定时间内,位移平台在标杆上移动的距离与标杆目标高度标识线数值是否匹配,若匹配,断位移平台与目标高度标识线数值则相等,这样位移平台在标杆上则处于平衡状态。
本申请还提供本申请还提供一种风速测量方法,包括:
S1、相机采集模块采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
S2、数据处理模块根据所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
S3、所述移动平台判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
S4、控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
S5、当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
S6、所述平衡单元根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
S7、所述计数单元收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
S8、数据分析模块接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
需要说明的是,上述的风速测量方法可以应用在不同高度和不同地面粗糙度的风场测量区域,即步骤S1-S3应用于粗糙度检测模块,S4-S8应用于测量模块。
本申请还提供了一种风速测量装置,包括:
相机采集模块,用于采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
数据处理模块,用于所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
移动平台,用于判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
控制单元,用于接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
平衡单元,用于所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
计数单元,用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
数据分析模块,用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
如图3所示,本申请还提供了一种风速测量设备,其具体结构如图3所示,该风速测量装置包括测量模块1,其中,测量模块1包括移动平台109,所述移动平台109上设置有标杆101,所述标杆101的一侧开设有滑槽,所述滑槽内滑动连接有滑块底托件103,所述滑块底托件103的上方安装有风速计102,所述滑块底托件103的上表面远离风速计102的一侧设置有拉绳107,所述标杆101的顶端设置有滑轮108,所述标杆101的外壁与所述滑槽对立面设置有若干个等距提示牌105,且若干个所述等距提示牌105的两侧均设置有侧磁铁块106,并且若干个所述等距提示牌105上均开设有导孔,所述拉绳107越过滑轮108穿过若干个所述等距提示牌105上的所述导孔,所述滑块底托件103延伸端的两侧设置有弧形磁铁条104,且弧形磁铁条104与侧磁铁块106相互吸引。该装置的使用步骤:将移动平台109下方的自锁万向轮解开,然后移动平台109通过自锁万向轮移到所需测定的地点,接着将自锁万向轮进行锁定,测量模块1安装完成,操作人员将拉绳107拉动,拉绳107带动滑块底托件103在标杆101上的滑槽内向上位移,同时风速计102能够随着滑块底托件103同步位移,然后滑块底托件103两侧的弧形磁铁条104与等距提示牌105h1上的侧磁铁块106进行磁吸固定,这样风速计102固定在标高h1处;风速计102测出h1处风速V1m/s,距离到地面的风速
Figure SMS_30
m/s;接着继续通过拉绳107将风速计102固定在等距提示牌105h2处;风速计102测出h2处风速V2m/s,距离到地面的风速/>
Figure SMS_31
m/s,通过上述方式能够稳定快速的测出不同高度的风速,同时测量装置能够便捷的位移到不同地面对风场进行测速。
本领域技术人员可以理解,图3中示出的结构,仅仅是本方案的一种实施方式。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现,本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例,或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框,以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (8)

1.一种风速测量系统,其特征在于,包括:测量模块、通讯模块、数据接收模块、粗糙度检测模块、数据分析模块、平衡模块和远程操控模块;
所述粗糙度检测模块包括移动平台、相机采集模块和数据处理模块,所述相机采集模块用于采集地面粗糙度信息,并将所述粗糙度信息发送至数据处理模块,所述数据处理模块用于对所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台,所述移动平台用于判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向所述测量模块发送启动指令;
所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆以及控制单元,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线,所述控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向所述平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息,所述平衡单元用于根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
所述测量模块还包括计数单元,所述计数单元用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
所述数据分析模块用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
2.根据权利要求1所述的一种风速测量系统,其特征在于,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量时,所述风速计用于获取多个不同的高度值,其中,多个不同的高度值为多个不同的目标高度标识线距离地面的不同距离;
所述风速计还用于获取当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速;
所述风速计还用于获取地面粗糙度值,并根据当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速、地面粗糙度值和多个不同的高度值计算测量风速值,其中,计算公式为:
Figure QLYQS_1
m/s,
其中,V表示当前风速计对应当前位置处目标高度标识线对应的高度值处的风速,v1表示当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值的风速,h表示当前风速计对应当前位置处目标高度标识线对应的高度值,h1表示当前风速计对应下一位置处目标高度标识线处对应的高度值,n为地面粗糙度值。
3.根据权利要求1所述的一种风速测量系统,其特征在于,所述相机采集模块用于获取所述地面粗糙度信息,其中,所述地面粗糙度信息包括建筑平面的轮廓面积、风速计测量风速区域轮廓面积;
所述数据接收模块接收所述建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积,并根据建筑平面的轮廓面积和风速计测量风速区域轮廓面积计算建筑平面密度,其中,计算公式为:
Figure QLYQS_2
,其中,/>
Figure QLYQS_3
为建筑平面密度,/>
Figure QLYQS_4
为建筑平面轮廓面积,/>
Figure QLYQS_5
为风速计测量风速区域轮廓面积。
4.根据权利要求1所述的一种风速测量系统,其特征在于,所述将所述地面粗糙度值发送至移动平台的步骤之后,还包括:所述移动平台还用于判断所述地面粗糙度值是否大于第一预设值且小于第二预设值;
若当前地面粗糙程度值大于第一预设值且小于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为二级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第二启动指令,以使所述测量模块根据所述第二启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure QLYQS_6
m/s,
其中,V2为风速计当前目标高度标识线高度值对应二级粗糙程度时的风速,v0表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值时的风速,h0表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,h2表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第二地面粗糙度值的高度值,a为第二地面粗糙度值;
若当前地面粗糙程度值大于第二预设值,则判定当前地面粗糙程度为三级粗糙程度;
并向所述测量模块发送第三启动指令,以使所述测量模块根据所述第三启动指令进行风速测量,其中,测量公式为:
Figure QLYQS_7
m/s,
其中,V3为风速计当前目标高度标识线高度值对应三级粗糙程度时的风速,v4表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值时的风速,h4表示当前风速计当前位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,h3表示当前风速计下一位置处目标高度标识线高度值对应第三地面粗糙度值的高度值,b为第三地面粗糙度值。
5.根据权利要求1所述的一种风速测量系统,其特征在于,所述远程操控模块包括位移驱动单元和远程控制单元,所述远程控制单元用于远程控制位移驱动单元启动,并将远程控制信息传输至驱动单元,所述驱动单元根据远程控制信息对驱动单元发出指令,所述位移驱动单元用于驱动移动平台位移,位移驱动单元安装在移动平台上,并将位移距离信息再次回传至远程控制单元进行接收,远程控制单元判断驱动单元位移距离信息达到目标距离,所述远程控制单元则发出停止命令,并将停止命令传输至驱动单元,所述驱动单元根据停止命令停止位移。
6.根据权利要求1所述的一种风速测量系统,其特征在于,所述平衡单元根据位移平台在标杆上移动的距离与标杆目标高度标识线数值是否对应并判断所述风速计的平衡,所述平衡单元包括计时器,所述平衡单元根据计时器额定时间内所述移平台移动的距离与标杆目标高度标识线数值判断风速计的平衡,其中,计算公式为:
Figure QLYQS_8
其中: S为移动平台在标杆上位移距离,V为移动平台在标杆上位移速度,T为计时器额定时间;
若所述移动平台位移距离与标杆目标高度标识线数值相对应,则判定风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值。
7.一种风速测量方法,其特征在于:包括:
相机采集模块采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
数据处理模块根据所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
所述移动平台判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
控制单元接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
所述平衡单元根据所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
所述计数单元收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
数据分析模块接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
8.一种风速测量装置,其特征在于,包括:
相机采集模块,用于采集地面粗糙度信息,并将建筑平面的轮廓面积、风速计正前方轮廓面积发送至数据处理模块;
数据处理模块,用于所述地面粗糙度信息进行数据处理,得到地面粗糙度值,并将所述地面粗糙度值发送至移动平台;
移动平台,用于判断所述地面粗糙度值是否小于第一预设值;
若所述地面粗糙度值小于第一预设值,则向测量模块发送启动指令,其中,所述测量模块包括平衡单元、风速计、标杆、控制单元以及计数单元,其中,所述风速计滑动套设在标杆上,所述标杆上设有多个目标高度标识线;
控制单元,用于接收所述启动指令,并根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移;
当所述风速计位移至标杆的至少一个目标高度标识线时,所述风速计向平衡单元发送与所述高度标识线对应的位置信息;
平衡单元,用于所述位置信息判断所述风速计是否处于平衡状态;
若所述风速计处于平衡状态,所述平衡单元向所述控制单元发送确定信号,所述控制单元根据所述确定信号控制所述风速计进行风速测量,得到至少一个测量风速值;
计数单元,用于收集所述风速计与所述高度标识线对应的位置信息的发送次数,并判断发送次数是否满足预设次数;
若所述发送次数不满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送未完成指令,所述控制单元根据所述未完成指令,生成所述启动指令,并返回至所述根据所述启动指令控制所述风速计在标杆上进行位移的步骤;
若所述发送次数满足预设次数,所述计数单元向所述控制单元发送采集完成指令,以使所述控制单元控制所述风速计停止位移,并得到多个测量风速值;
数据分析模块,用于接收多个测量风速值,并将多个所述风速值发送至地面接收终端。
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