CN202141736U - 三维风速风向测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的三维风速风向测量装置，是由底座处理器、垂直风向标、水平风向标所组成。所述的底座处理器上部中间装有竖直转动轴，竖直转动轴上部装有方框型的支架，在支架的下边框中间装有水平风向标，在支架的上边框中间装有垂直风向标，垂直风向标通过轴承装有角度传感器，在垂直风向标上表面镶嵌有恒流式热球风速传感器，坚直转动轴伸入到底座处理器的端部装有精度为1度的测角码盘。所述的底座处理器内装有无线传输模块，Zigbee接收模块以及单片机。本实用新型是由两个二维转轴同时对水平风向和垂直风向的测量及利用热球传感器测量风速，再经过无线传输以及计算合成，完成空间欠量风速风向的测量。

Description

三维风速风向测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种风速风向测量装置，具体地说是一种能测量三维风速风向的装置

背景技术

目前国家提出的能源战略，新型能源在未来国家发展中占重要作用，而风能是新型能源中最容易被人类利用和开发的能源之一，如何做到风资源利用的最大化，已经是一个公认的难题了。通过改善设备来提高风资源的利用率是现阶段的主要方式，但是这样的方式太过局限性，并且收效甚微。人们的眼光和想法过多的集中在对水平风能的利用，而忽略了纵向的风资源。人们对水平风能的利用遇到了瓶颈。如果布利用水平风能的同时对纵向的风资源能够加以利用，能够大大的提高风资源的利用率。现有的风速风向测量仪大多数都是针对水平风向的。本发明是以对风能的最大利用为目的对空间风速风向进行测量的系统。从而使风的测量和利用由原来的只在平缓地面上跨越到复杂的地貌。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的三维风速风向测量装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的三维风速风向测量装置，从而解决现有的风速风向测量仪只是针对水平风向风速进行测量，而不能对纵向风向风速进行测量的问题。本实用新型所述的三维风速风向测量装置是由底座处理器、垂直风向标、水平风向标所组成。所述的底座处理器上部中间装有竖直转动轴，竖直转动轴上部装有方框型的支架，在支架的下边框中间装有水平风向标，在支架的上边框中间装有垂直风向标，垂直风向标通过轴承装有角度传感器，在垂直风向标上表面镶嵌有恒流式热球风速传感器，竖直转动轴伸入到底座处理器的端部装有精度为1度的测角码盘。本实用新型所述的底座处理器内装有无线传输模块，Zigbee接收模块以及单片机。

本实用新型所述的三维风速风向测量装置具体技术方案为：第一，特殊的机械结构，用支架固定水平风向标，使之与垂直风向标保持在一个平面上。第二，采用无线传输技术，扩大了设备的实用范围，这样可以对地势结构复杂的地貌进行测量。

本实用新型注重了对垂直风速风向的测量，这样可以充分的利用风能。本发明将两个风向标(水平风向标，垂直风向标)结合在一起，通过对机械结构的设计使之能在两个风向标上分别测量水平风向和空间风向，并且在垂直风向标能上够直接测量出空间的最大风速。再通过无线传输技术将采集来的信号传给计算机，通过软件处理将水平风向和空间风速风向有机的整合到一起进行分析。和现有的测量风速仪相比，突破点主要实时的把单位空间的水平风向和空间的风速风向在一个仪器独立的测量出来，传输给计算机。这样才能确保指定地区的风资源数据的可行性和可信性。此外，利用无线传输技术传输数据信息，使该仪器的应用环境更加的广泛，可以布地势结构比较复杂的地貌测量进行测量。

三维风速风向测量装置分为以下三个部分：测量部分、传输部分、处理部分。

1、测量部分

三维风向仪测量结构为两个风向标，分别为垂直风向标和水平风向标，垂直风向标指的即是风的三维风速风向。水平风向标固定在可以旋转的竖直转动轴上，再将竖直的两个支架与水平风向标焊死，通过与水平风向标焊死的支架固定垂直风向标，这样可以使垂直风向标不受水平分量影响。垂直风向标的重心由固定在水平风向标的支架固定，这样在无风的情况下，保持水平。底座处理器中有侧角码盘，无线传输模块，Zigbee接受模块以及单片机，内部主要有单片机控制，将接受的信号通过无线传输模块传输出去。

底座处理器内有精度为1度的测角码盘，该测角码盘与水平风向标用一个竖直转动轴连接，在水平风向标旋转时，带动竖直转动轴转动，竖直转动轴带动底座处理器中与之相连的测角码盘转动，用其测出水平风向。垂直风向标和角度传感器用一个可以转动的轴承固定，当垂直风向标转动时，风向标带动轴承转动，由于轴承转动，角度传感器也随之转动，触发了检测电路，这样将垂直风向转换成电信号，测出目的风向，即三维风向。并且在垂直风向标上表面

镶嵌有恒流式热球风速传感器，用其来测量风速。其测量原理是：用恒流源对传感器内部电路供电，当气体流过传感器表面时，由于热传递导致的温度变化，致使热敏电阻的阻值发生变化，进而使热敏电阻两端的电压发生变化，再通过测量电压的变化来计算风速的大小。同时根据三维风速和角度传感器测量来的角度来算出水平和垂直的风速。

三维风速风向仪的上部测量部分是用塑钢材料做成的，在保证轻便灵敏的同时又保证了适当的阻尼，使之不会失去控制，这样可以准确的测出风速的平均值。并且这种材料有很好的保温性，可以减少因材料的热传递而消耗的热量，这样大大提高了仪器的准确度。该仪器的底座是用金属材料做成，保证了底座的稳定性，这样在强风的时候也不会被吹倒。

2、传输部分

Zigbee模块将热球传感器和角度传感器发出的电信号传输给底座处理器。水平风向值直接传送给底座处理器。底座处理器装有无线传输模块，由无线传输模块将接收来的信号传到接收器，接收器与计算机相连，再经计算机内部设有的专门软件对数据进行处理，得出三维风向和风速。

3、处理部分

处理部分分为两部分：

一底座处理部分

底座中主要有单片机处理，单片机将Zigbeee传送过来的信号以及测角码盘传送过来的信号进行处理，并控制无线发射模块将已处理信号传送给接收机，再由接收机传送给计算机。

二计算机处理部分

计算机处理部分主要是软件处理部分，由接收器传过来的参数经过相应软件计算处理，最终在软件上显示实时数据。并且处理软件中拥有历史记录功能。其将针对于你选择的数据绘制出各种数据分析图。

具体操作如下：

读取环境数据

点击下载当前环境按钮读取当前的风速风向数据，或勾选自动更新环境数据，并选择自动更新的时间间隔，软件会自动定时读取风速风向仪测量到的当前风速风向。

下载历史数据

使用读取历史数据按钮读取风速风向仪里面记录的历史数据。下载的历史数据保存在Microsoft Accesss数据库中，用户可以使用表格或曲线视图观察分析风速风向历史数据。

系统参数设定

用于读取或设定风速仪的系统系数。风速仪系统参数有时钟参数、历史记录时间间隔和报警设置等。

曲线视图

首先选择查询历史记录的日期范围，然后单击曲线视图，即显示出历史记录的曲线图，曲线图有全局显示和局部显示两种。局部显示可以使用坐标尺读出具体参数。

玫瑰图

玫瑰图可以显示出全年风速在不同风向上的分布及范围。

6)三维风向图

三维风向图是以空间向量的形式在空间坐标轴中显示现地实时的三维风向。

附图说明

本实用新型共有三幅附图，其中：

附图1：三维风速风向测量装置结构示意图主视图；

附图2：三维风速风向测量装置结构示意图俯视图

附图3：三维风速风向测量装置结构示意图侧视图

附图4：三维风速风向测量工作流程图

附图5：系统流程图

图中：1、底座处理器 2、竖直转动轴 3、水平风向标，4、垂直风向标，5、支架 6、热球传感器 7、角度传感器 8、轴承。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如附图所示，附图1所示为三维风速风向测量装置结构示意图，是由底座处理器1、垂直风向标4、水平风向标3所组成。所述的底座处理器1上部中间装有竖直转动轴2，竖直转动轴2上部装有方框型的支架5，在支架5的下边框中间装有水平风向标3，在支架5的上边框中间装有垂直风向标4，垂直风向标4通过轴承8装有角度传感器7，在垂直风向标4上表面镶嵌有恒流式热球风速传感器6，竖直转动轴2伸入到底座处理器1的端部装有精度为1度的测角码盘。本实用新型所述的底座处理器1内装有无线传输模块，Zigbee接收模块以及单片机。

Claims (2)

1.一种三维风速风向测量装置，是由底座处理器(1)、垂直风向标(4)、水平风向标(3)所组成；其特征在于所述的底座处理器(1)上部中间装有竖直转动轴(2)，竖直转动轴(2)上部装有方框型的支架(5)，在支架(5)的下边框中间装有水平风向标(3)，在支架(5)的上边框中间装有垂直风向标(4)，垂直风向标(4)通过轴承(8)装有角度传感器(7)，在垂直风向标(4)上表面镶嵌有恒流式热球风速传感器(6)，竖直转动轴(2)伸入到底座处理器(1)的端部装有精度为1度的测角码盘。

2.根据权利要求1所述的三维风速风向测量装置，其特征在于所述的底座处理器(1)内装有无线传输模块，Zigbee接收模块以及单片机。 

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