CN202033170U - 全自动风沙监测站 - Google Patents

Abstract

本实用新型全自动风沙监测站属于一种监测风沙活动的自动监测仪器，由自动集沙仪、数据采集器、风速、风向、温度传感器、太阳能板、计算机服务中心等组成。自动集沙仪由收集叶、底座、集沙桶、重量传感器等组成，收集叶为箱体结构，内设倾斜和竖直截沙板，与上底座用轴承连接，可随风转动，集沙桶底部安装电动排沙阀，下端固定重量传感器。数据采集器对各个传感器数据进行采集，并根据重量数据控制电动排沙阀开闭，采集数据通过GPRS和Internet网络发送至计算机服务中心，在计算机服务器上开发软件，进行数据入库和数据分析。本实用新型自动化程度高，维护费用低，对自然状况模拟较好，适合野外远距离无人职守的风沙活动自动监测。

Description

全自动风沙监测站

技术领域

本实用新型属于一种监测风沙活动中的沙通量、风速、风向、温度的自动监测仪器。 

背景技术

土地沙漠化是干旱区和半干旱区土地退化的主要类型之一，其主要外营力是风沙活动，反映土地沙漠化风沙活动的指标主要有风速、风向、沙通量等指标。地面风沙活动监测是土地沙漠化地面监测的主要内容，其主要是对风沙活动指标进行监测，其监测结果为研究土地沙漠化的风沙移动规律提供基础数据。目前，国内对土地沙漠化风沙活动监测采用集沙仪和气象仪分开进行监测，集沙仪监测沙通量，气象仪监测气象指标。集沙仪的样式多种多样，有立式、水平式、阶梯式、旋风式等，集沙叶有固定式和转动式，监测断面上有总断面集沙量和断面不同高度集沙量的集沙仪。气象仪有便携式手持气象仪和固定式气象站。这种监测方式在地广人稀的野外存在很大的弊端，一是集沙仪需要专门的人员定期采集数据和维护，二是气象数据和沙通量数据匹配不是很好，三是不能进行实时长期连续监测，四是监测所发的费用相对较高，急切需要一种费用相对较低、能自动采集数据和发送数据的风沙监测仪器。 

发明内容

本实用新型针对当前风沙活动监测中存在的缺性，而提供一种可以自动监测风沙活动的全自动风沙监测站，其可以自动监测风沙活动中的风速、风向、沙通量和温度四个指标，并对采集数据进行远距离传输。 

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下： 

一种全自动风沙监测站是由自动集沙仪、电缆、数据采集器、风速传感器、风向传感器、温度传感器、太阳能板、支架、计算机服务中心、GPRS网络、Internet网络组成。风沙活动中沙子移动量由自动集沙仪进行采集，并将收集沙子重量通过电缆传输给数据采集器，风速、风向、温度数据分别由风速传感器、风向传感器、温度传感器采集，采集数据通过电缆传输给数据采集器，数据采集器对采集的沙子重量、风速、风向、温度的数据进行模数转换，并通过GPRS天线传输到GPRS网络，并通过Internet网络将数据传输至远程的计算机服务中心，在远程计算机服务中心由编程软件进行入库和处理，其中电源由太阳能板和数据采集器中的蓄电池供应。 

所述的自动集沙仪的风向叶为直角梯形，直立于收集叶上，收集叶为薄箱体结构，内部设截沙板，在进风口侧截沙板向下倾斜，出风口侧竖直安置，使收集沙子全部集中到收集叶底部，收集叶直立于转动圆盘上，风向叶和收集叶随风向变化而随转动圆盘，使进沙口一直 对准来风向，转动圆盘下与输沙管固定，输沙管上安装上轴承和下轴承，轴承固定于上底座内，输沙管下为集沙桶，集沙桶内安装一电动排沙阀，电动排沙阀通过电缆线由数据采集器控制，当沙子收集满时阀门开启，沙子排空后阀门关闭，集沙桶下连接一个重量传感器，重量传感器由通过电缆线进行数据传输，重量传感器固定于下底座内，上底座与下底座通过螺栓进行连接，并埋入地下，其中上底座顶部与地平齐。上底座和下底座为正方体，上底座一侧设有门，顶部设有一个圆孔。 

所述的支架顶部横档安装风速传感器、GPRS天线、风向传感器、温度传感器，支架中上部安装太阳能板，风速传感器、风向传感器和温度传感器安装高度为距地面2米。其数据电缆线通过顶部进入支架竖管内，在竖管下部穿出连接数据采集器，顶部水平横档和竖管采用螺栓连接，支架竖管由两节连接而成，搬运时可以拆分，支架底部为四角腿，四角腿与竖管为铰接，拆卸时可以像雨伞一样收起来，太阳能板倾斜安装于支架上部，太阳能板电源线通过竖管从下部穿出连接数据采集器。 

所述的数据采集器采集重量传感器数据、风速传感器数据、风向传感器数据、温度传感器数据，并进行数模转换，通过串口发给GPRS发送模块，同时根据重量传感器的数据对电动排沙阀的开闭进行控制。 

所述数据采集器采集的数据通过GPRS传输模块进入GPRS网络，由GPRS网络进入Internet网络，进入具有固定IP的计算机服务中心，在计算机服务器上开发采集软件，对数据进行入库保存和数据分析。 

本实用新型的有益效果是： 

1、本实用新型全自动风沙监测站的数据采集、发送、入库和数据分析均由仪器自动完成，不需要试验人员定期到距离很远的试验现场采集数据，大大的节省了数据采集费用，同时全自动风沙监测站能自动进行数据入库和数据分析，这也大大节省了数据处理的时间。 

2、本实用新型全自动风沙监测站能在计算机服务中心对全自动风沙监测站的参数能进行远程调控，并能在计算机服务中心显示风沙监测站出现的问题，其大大的提高了全自动风沙监测站的维护效率，降低维护次数，节约维护成本。 

3、本实用新型全自动风沙监测站采集的风速、风向、温度和沙通量的数据同步，其较好地解决了气象数据和沙通量数据匹配问题，并可以实行连续不间断的观测，为风沙活动研究提供更加详细的数据。 

4、本实用新型全自动风沙监测站的自动集沙仪的收集叶采用旋转式设计，进沙口一直对准来风向，提高了集沙效率和对自然模拟的准确性。收集叶的进沙口和出气口同一水平布置，收集叶内部布置倾斜和竖直截沙板，使其通气性更好，截沙效率更高。集沙桶内设电动排沙 阀，当沙子满时自动排沙，排完毕后自动关闭，不需要人工排沙，减少对集沙仪周边地表的扰动，使其风沙活动更加符合自然状态，同时大幅度减轻实验员的劳动强度和维护费用。 

在上述技术方案上，还可以作如下的技术改和进。 

进一步，所述风速传感器还可以进一步增加，可以根据需求增加不同高度的风速传感器，测量不同高度的风速。 

进一步，所述采集器还可以增加其他传感器，例如土壤水分，太阳辐射、地下水位等。 

附图说明

图1为本实用新型的等轴侧视图 

图2为本实用新型自动集沙仪的等轴侧视图 

图3为本实用新型自动集沙仪的收集叶A-A方向的剖面图 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型全自动风沙监测站由自动集沙仪、数据采集器6、风速传感器7、风向传感器9、温度传感器10、太阳能板11、支架12、计算机服务中心13、GPRS网络14、Internet网络15等组成。如图2所示，自动集沙仪由风向叶1、收集叶2、上底座3、下底座4、转动圆盘17、输沙管19、轴承18、集沙桶21、重量传感器22、截沙板25、电缆线24等组成。具体如下： 

1、本实用新型全自动风沙监测站主体 

如图1所示，全自动风沙监测站的自动集沙仪、数据采集器6、风速传感器7、风向传感器9、温度传感器10、太阳能板11、支架12均安装在同一地方，自动集沙仪和支架12的连线垂直于主风向，并且两者间保持1.5m至2m的距离，使其支架12对自动集沙仪的集沙效果的影响尽量减少。自动集沙仪的上底座3顶部与地表平齐，下底座4内部挖空，全部埋入地下，上、下底座用螺栓进行连接。支架12高3m，采用方管做成，竖直主管为40*40mm方管，分两节，每节1.5m，两节用螺栓连接，顶部水平杆用20*40mm方管做成，下部支撑脚用25*25mm方管做成，支架12下部1m全部埋入地下。风速传感器7、风向传感器9、天线8和温度传感器10安装于支架顶部，风速传感器7、风向传感器9安装在顶部水平杆两端，天线8和温度传感器10安装于顶部水平杆中间，风速传感器7、风向传感器9、天线8和温度传感器10的电缆线全部从竖直主管内穿过，使竖管对电缆线进行保护。太阳能板11安装于支架12的中上部距地1.2m，朝南45°。 

如图1所示，数据采集器6外观为300*400*200mm的铁箱子，安放在支架和自动集沙仪之间，并埋入地表不小于25cm，以保证铁箱内温度较稳定。采集器内有太阳能充电控制器、蓄电池和电路板，所有的电缆线从一侧的开孔进入铁箱子内，电缆线与电路板的接口均设在 铁箱内部，避免接头不好产生漏电现象。 

2、本实用新型全自动风沙监测站的自动集沙仪 

如图2所示，自动集沙仪上底座3和下底座4均为400*400*500mm的方体，采用20*20mm方管做骨架，0.5mm厚镀锌铁皮外包，其中上底座3上部封闭，并在中心留一个比转动圆盘大2mm的圆洞，在一个侧面设开启门，底部为空，下底座4上下面皆空，四周封闭，上底座3和下底座4用螺栓进行连接。上底座3在轴承18和20处设两道20*20mm水平杆来固定轴承，下底座4上部设一道固定杆，用来固定重量传感器22。 

如图3所示，自动集沙仪风向叶1为一梯形板，采用1mm厚镀锌铁皮制作，其下部与收集叶2固定。收集叶2为薄箱体结构，厚度为20mm，高度为600mm，外壳和内部截沙板25均采用0.5mm厚镀锌铁皮制作，截沙板固定于外壳内。进风侧被截沙板25分成20个20*30mm进风口14，截沙板25前部20mm水平后部向下倾斜45°。出风侧由竖向截沙板25分成多个出气口，下部设一个45°倾斜封闭板，使截留沙子能全部落到收集叶的底部。收集叶2固定于转动圆盘17上，转动圆盘17中心留一个直径25mm圆洞下部与输沙管19固定。转动圆盘17安装时上面与上底座3顶部齐平，同时保证能正常旋转。在输沙管19上固定轴承18和20。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种全自动风沙监测站，主要由自动集沙仪、电缆(5)、数据采集器(6)、风速传感器(7)、风向传感器(9)、温度传感器(10)、太阳能板(11)、支架(12)、计算机服务中心(13)、GPRS网络(14)、Internet网络(15)组成，其特征在于：风沙活动中沙子移动量由自动集沙仪进行采集，并将收集沙子重量通过电缆传输给数据采集器(6)，风速、风向、温度数据分别由风速传感器(7)、风向传感器(9)、温度传感器(10)采集，采集数据通过电缆传输给数据采集器(6)，数据采集器(6)对采集的沙子重量、风速、风向、温度的数据进行模数转换，并通过GPRS天线(8)传输到GPRS网络(14)，并通过Internet网络(15)将数据传输至远程的计算机服务中心(13)，在远程计算机服务中心由编程软件进行入库和处理，其中电源由太阳能板(11)和数据采集器(6)中的蓄电池供应。

2.根据权利1所述全自动风沙监测站，其特征在于：风向叶(1)为直角梯形，直立于收集叶(2)上，收集叶(2)为薄箱体结构，内部设截沙板(25)，在进风口侧截沙板向下倾斜，出风口侧竖直安置，使收集沙子全部集中到收集叶(2)底部，收集叶直立于转动圆盘(17)上，风向叶(1)和收集叶(2)随风向变化而随转动圆盘(17)，使进沙口(16)一直对准来风向，转动圆盘(17)下与输沙管(19)固定，输沙管(19)上安装上轴承(18)和下轴承(20)，轴承固定于上底座(3)内，输沙管(19)下为集沙桶(21)，集沙桶(21)内安装一电动排沙阀，电动排沙阀通过电缆线(23)由数据采集器(6)控制，当沙子收集满时阀门开启，沙子排空后阀门关闭，集沙桶(21)下连接一个重量传感器(22)，重量传感器(22)由通过电缆线(5)进行数据传输，重量传感器(22)固定于下底座(4)内，上底座(3)与下底座(4)通过螺栓进行连接，并埋入地下，其中上底座(3)顶部与地平齐。

3.根据权利要求1所述全自动风沙监测站，其特征在于支架(12)顶部横档安装风速传感器(7)、GPRS天线(8)、风向传感器(9)、温度传感器(10)，其数据电缆线通过顶部进入支架(12)竖管内，在竖管下部穿出连接数据采集器(6)，顶部水平横档和竖管采用螺栓连接，支架(12)竖管由两节连接而成，搬运时可以拆分，支架(12)底部为四角腿，四角腿与竖管为铰接，拆卸时可以像雨伞一样收起来，太阳能板(11)倾斜安装于支架(12)上部，太阳能板(11)电源线通过竖管从下部穿出连接数据采集器。

4.根据权利要求2所述全自动风沙监测站，其特征在于上底座(3)和下底座(4)为正方体，上底座(3)一侧设有门，上底座(3)顶部设有一个圆孔。 

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