CN206945730U - 风速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风速传感器，包括传感器本体、叶片、信号采集模块、信号处理模块和信号发射模块，传感器本体设有风道，风道的第一端设有出风口，风道的第二端设有进风口；叶片安装于风道内；信号采集模块用于采集叶片的转速信号；信号处理模块的输入端与信号采集模块的输出端连接，信号处理模块用于将转速信号转换成风速信号；信号发射模块的输入端与信号处理模块的输出端连接，信号发射模块用于发送风速信号。相比气象部门发布的区域风速信息，上述的风速传感器用于安装在待测风速点位置，比如输电铁塔、建筑物或者电线杆等等，能够检测得到具体位置处的风速信息，准确性好。

Description

风速传感器

技术领域

本实用新型涉及风速监测技术领域，特别是涉及一种风速传感器。

背景技术

近年来，输电铁塔因遭受台风而频繁发生倒塔事故。倒塔事故严重影响了电网的稳定运行。因此，对输电线路进行风速监测对保障电网安全有着重要的意义。传统的风速监控方法是获取气象部门发布的区域风速信息。然而，气象部门发布的区域风速与铁塔实际遭受的风速相差很大，导致工作人员不能有效地预测事故的发生。因此，传统的风速监控方法存在着准确性差的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对准确性差的问题，提供一种准确性好的风速传感器。

一种风速传感器，包括传感器本体、叶片、信号采集模块、信号处理模块和信号发射模块，所述传感器本体设有风道，所述风道的第一端设有出风口，所述风道的第二端设有进风口；所述叶片安装于所述风道内；所述信号采集模块用于采集所述叶片的转速信号；所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块用于将所述转速信号转换成风速信号；所述信号发射模块的输入端与所述信号处理模块的输出端连接，所述信号发射模块用于发送所述风速信号。

上述的风速传感器中，风从进风口进入风道，吹动设置于风道内的叶片，并从风道的出风口离开风道。风速与叶片的转速存在正相关的关系。风速大，则转速大。通过数学推导、经验公式、实验测试或仿真计算中的一种或二种以上方式，工作人员能够获得叶片转速与风速之间的对应关系。因此，信号处理模块能够将叶片的转速信号换算成风速信号。信号发射模块将求得的风速信号发送给监控人员。如此，相比气象部门发布的区域风速信息，上述的风速传感器用于安装在待测风速点位置，比如输电铁塔、建筑物或者电线杆等等，能够检测得到具体位置处的风速信息，准确性好。

在其中一个实施例中，所述进风口处设有挡风件，所述挡风件设有进风部。进风口处设有挡风件，风经过进风部时，风速降低，从而进风口处的风压大于出风口处的风压。由于压差的存在，风自动地从进风部灌入风道内，带动叶片转动，并从出风口离开风道。

在其中一个实施例中，所述挡风件为挡风板，所述挡风板设有一个以上进风孔。风经过挡风板时，由于挡风板的阻挡，风速降低，进风口处的风压大于出风口处的风压。由于压差的存在，风自动地从挡风板的进风孔进入风道。

在其中一个实施例中，上述的风速传感器还包括盖板和连接杆，所述连接杆一端连接于所述风道的第一端，所述连接杆的另一端与所述盖板连接。上述的风速传感器安装时，风道的第一端位于风道的第二端的上方。盖板安装于风道的第一端的上方。如此，盖板抵挡住竖直方向的风通过风道。如图2所示，竖直方向是指铁塔的竖立方向。水平方向是指与地面平行的方向。水平方向的风可以经过风道的第一端和风道的第二端，并在压差作用下通过风道，从而转动叶片。根据叶片的转速，上述风速传感器能够测得水平方向的风速。对于输电铁塔而言，水平方向的风是造成输电铁塔倒塌的主要原因。因此，上述风速传感器通过盖板过滤掉竖直方向的风，能够测得风在水平方向上的速度，从而更加准确地预测铁塔倒塌事故的发生概率以及更早地采取措施应对。

在其中一个实施例中，上述的风速传感器还包括发电机，所述发电机的转子与所述叶片连接，所述发电机与所述信号采集模块电连接，所述发电机与所述信号处理模块电连接，所述发电机与所述信号发射模块电连接。输电铁塔通常设置在人口密度小的地区，不便于取电。叶片转动带动发电机的转子转动，从而发电机发电，并为信号采集模块、信号处理模块和信号发射模块提供电力，进而减少或者避免工作人员前去输电铁塔处更换电池。因此，上述的风速传感器能够适应户外环境，能够减轻工作人员的负担。

在其中一个实施例中，上述的风速传感器还包括第一抱箍、第一螺杆和第二螺杆，所述第一抱箍夹持所述发电机，所述第一螺杆的一端连接于所述第一抱箍的一侧，所述第一螺杆的另一端连接于所述传感器本体，所述第二螺杆的一端连接于所述第一抱箍的另一侧，所述第二螺杆的另一端连接于所述传感器本体。如此，发电机安装到传感器本体上。工作人员调节第一螺杆和第二螺杆，能够调节第一抱箍左右移动，便于调节发电机和叶片在风道内的位置。

在其中一个实施例中，所述第一螺杆与所述传感器本体的连接处设有第一橡胶件，和/或，所述第二螺杆与所述传感器本体的连接处设有第二橡胶件。第一橡胶件增大了第一螺杆与传感器本体之间的摩擦力，使得第一螺杆与传感器本体连接更加牢固。同理，第二橡胶件使得第二螺杆与传感器本体连接更加牢固。当上述的风速传感器安装于输电铁塔上时，发电机和叶片通过第一螺杆和第二螺杆牢固地连接于传感器本体上，不会从传感器本体上脱落，能够正常工作。在暴雨或台风等极端天气下，叶片正常工作，从而上述的风速传感器能够测得极端天气下的风速信息，有利于对输电铁塔的承受能力或输电铁塔倒塌事故进行准确分析。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块设有滤波电路和放大电路，所述滤波电路用于对所述风速信号降噪处理，所述放大电路用于将所述风速信号进行能量放大，所述信号发射模块设有用于将所述风速信号进行无线传输的无线通信发射器。如此，风速信号经过降噪和放大处理，并通过无线通信发送至监控台或者监控人员的终端上。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块设有比较电路，所述比较电路用于比较所述风速信号的风速值与预设风速值；当所述风速信号的风速值小于预设风速值时，所述比较电路向所述信号发射模块发送休眠信号。根据输电铁塔的力学设计强度，工作人员确定预设风速值。当风速小于预设风速值，输电铁塔安全可靠，此时信号处理模块和信号发射模块处于休眠状态，无需发送此时的风速信号，无需对信号进行降噪或放大处理，能够节约信号处理模块和信号发射模块的耗电，提高上述风速传感器的使用寿命。

在其中一个实施例中，上述的风速传感器还包括用于与输电铁塔连接的支架，所述支架与所述传感器本体连接，所述传感器本体为管体。管体结构简单，易于安装。上述风速传感器通过支架方便快捷到安装到输电铁塔上。

附图说明

图1为本实用新型实施例中风速传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中风速传感器安装于输电铁塔的示意图。

100、传感器本体，101、风道，102、出风口，103、进风口，104、挡风件，105、进风部，106、盖板，107、连接杆，108、第一抱箍，109、第一螺杆，110、第二螺杆，111、第一橡胶件，112、第二橡胶件，113、第二抱箍，200、叶片，210、发电机，300、信号采集模块，400、信号处理模块，500、信号发射模块，600、输电铁塔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1和图2所示，一种风速传感器，包括传感器本体100、叶片200、信号采集模块300、信号处理模块400和信号发射模块500。传感器本体100设有风道101。风道101的第一端设有出风口102，风道101的第二端设有进风口103。叶片200安装于风道101内。信号采集模块300用于采集叶片200的转速信号。信号处理模块400的输入端与信号采集模块300的输出端连接。信号处理模块400用于将转速信号转换成风速信号。信号发射模块500的输入端与信号处理模块400的输出端连接，信号发射模块500用于发送风速信号。

上述的风速传感器中，风从进风口103进入风道101，吹动设置于风道101内的叶片200，并从风道101的出风口102离开风道101。风速与叶片200的转速存在正相关的关系。风速大，则叶片200转速大。通过数学推导、经验公式、实验测试或仿真计算中的一种或二种以上方式，工作人员能够获得叶片200转速与风速之间的对应关系。因此，信号处理模块400能够将叶片200的转速信号换算成风速信号。信号发射模块500将求得的风速信号发送给监控人员。如此，相比气象部门发布的区域风速信息，上述的风速传感器用于安装在待测风速点位置，比如输电铁塔600、建筑物或者电线杆等等，能够检测得到具体位置处的风速信息，准确性好。

具体地，叶片200设有转轴。信号采集模块300通过测量转轴的转速从而获取叶片200的转速信号。

上述风速传感器用于测量在极端天气下输电铁塔600受到的风荷载。气象部门使用扇叶式风速仪测量风速。然而扇叶式风速仪在转动过程中存在磨损损耗，易被风沙损耗，易受冰冻、雨雪干扰。而上述风速传感器，叶片200设置于风道101内，避免冰冻或雨雪干扰，适应性强。

进一步地，如图1所示，进风口103处设有挡风件104。挡风件104设有进风部105。进风口103处设有挡风件104。风经过进风部105时，风速降低，从而进风口103处的风压大于出风口102处的风压。由于压差的存在，风自动地从进风部105灌入风道101内，带动叶片200转动，并从出风口102离开风道101。叶片200是由于压差的作用而转动，而不是外界风力直接吹动，从而叶片200遭遇到的风的强度相比传感器本体100外部的风的强度要小，能够适用于极端天气环境而不发生损坏。如此，上述风速传感器具有良好的抗风特性。

具体地，如图1所示，挡风件104为挡风板。挡风板设有一个以上进风孔。风经过挡风板时，由于挡风板的阻挡，风速降低，从而进风口103处的风压大于出风口102处的风压。由于压差的存在，风自动地从挡风板的进风孔进入风道101。

进一步地，工作人员可以控制挡风板上进风孔的数量，或者控制进风孔的开启或密封。比如，进风孔为多个。进风孔处可拆卸地安装有密封件。一个密封件堵住一个进风孔，则挡风板的进风面积减少。密封件从挡风板上拆卸下来，则挡风板的进风面积增加。再比如，挡风板设有转盘。转盘转动，从而遮挡进风孔，则挡风板的进风面积减少。通过改变转盘的转动方向和转动角度，则工作人员能够减少或者增大挡风板的进风面积。如此，工作人员能够控制挡风板的进风面积。根据极端天气下风的强度和叶片200的力学性能，工作人员改变挡风板的进风面积，从而改变风道101两端的压差，风道101内的风的强度不会损坏叶片200。同样地，此时叶片200的转速与铁塔遭受的风速存在一一对应关系。通过数学推导、经验公式、实验测试或仿真计算中的一种或二种以上方式，工作人员能够获得叶片200转速与风速之间的对应关系。如此，在极端天气下，上述风速传感器不会损坏，能够正常测量风速。

可以理解，挡风件104还可以为具有孔隙的纺织物或多孔件，比如布料或海绵。进风部105是指进风孔或者进风孔隙。当风经过挡风件104时，由于挡风件104的阻碍，风的速度降低，造成风道101的两端存在气压差。同时，风能够从挡风件104的孔隙或孔中进入风道101中。

在前述实施例的基础上，如图1和图2所示，上述的风速传感器还包括盖板106和连接杆107。连接杆107一端连接于风道101的第一端，连接杆107的另一端与盖板106连接。上述的风速传感器安装时，风道101的第一端位于风道101的第二端的上方。盖板106安装于风道101的第一端的上方。如此，盖板106抵挡住竖直方向的风通过风道101。水平方向的风可以经过风道101的第一端和风道101的第二端，并在压差作用下通过风道101，从而转动叶片200。根据叶片200的转速，上述风速传感器能够测得水平方向的风速。对于输电铁塔600而言，水平方向的风是造成输电铁塔600倒塌的主要原因。因此，上述风速传感器通过盖板106过滤掉竖直方向的风，能够测得风在水平方向上的速度，从而更加准确地预测铁塔倒塌事故的发生概率以及更早地采取措施应对。

在前述实施例的基础上，如图1和图2所示，上述的风速传感器还包括发电机210。发电机210的转子与叶片200连接。发电机210与信号采集模块300电连接，发电机210与信号处理模块400，发电机210与信号发射模块500电连接。输电铁塔600通常设置在人口密度小的地区，不便于取电。叶片200转动带动发电机210的转子转动，从而发电机210发电，并为信号采集模块300、信号处理模块400和信号发射模块500提供电力，进而减少或者避免工作人员前去输电铁塔600处更换电池。因此，上述的风速传感器能够适应户外环境，能够减轻工作人员的负担。

在前述实施例的基础上，如图1所示，上述的风速传感器还包括第一抱箍108、第一螺杆109和第二螺杆110。第一抱箍108夹持发电机210。第一螺杆109的一端连接于第一抱箍108的一侧，第一螺杆109的另一端连接于传感器本体100。第二螺杆110的一端连接于第一抱箍108的另一侧，第二螺杆110的另一端连接于传感器本体100。如此，发电机210安装到传感器本体100上。工作人员调节第一螺杆109和第二螺杆110，能够调节第一抱箍108左右移动，便于调节发电机210和叶片200在风道101内的位置。

进一步地，如图1所示，第一螺杆109与传感器本体100的连接处设有第一橡胶件111，和/或，第二螺杆110与传感器本体100的连接处设有第二橡胶件112。第一橡胶件111增大了第一螺杆109与传感器本体100之间的摩擦力，使得第一螺杆109与传感器本体100连接更加牢固。同理，第二橡胶件112使得第二螺杆110与传感器本体100连接更加牢固。比如，第一橡胶件111或第二橡胶件112可以为硅橡胶片。当上述的风速传感器安装于输电铁塔600上时，发电机210和叶片200通过第一螺杆109和第二螺杆110牢固地连接于传感器本体100上，不会从传感器本体100上脱落，能够正常工作。在暴雨或台风等极端天气下，叶片200正常工作，从而上述的风速传感器能够测得极端天气下的风速信息。获取极端天气下的风速信息有利于进一步准确分析输电铁塔600的承受能力或输电铁塔600的倒塌原因。

在前述实施例的基础上，如图2所示，信号处理模块400设有滤波电路和放大电路。滤波电路用于对风速信号降噪处理。放大电路用于将风速信号进行能量放大。信号发射模块500设有用于将风速信号进行无线传输的无线通信发射器。如此，风速信号经过降噪和放大处理，并通过无线通信发送至监控台或者监控人员的终端上。

在前述实施例的基础上，如图2所示，信号处理模块400设有比较电路。比较电路用于比较风速信号的风速值与预设风速值。当风速信号的风速值小于预设风速值时，比较电路向信号发射模块500发送休眠信号。根据输电铁塔600的力学设计强度，工作人员确定预设风速值。当风速小于预设风速值，输电铁塔600安全可靠，此时信号处理模块400和信号发射模块500处于休眠状态，无需发送此时的风速信号，无需对信号进行降噪或放大处理，能够节约信号处理模块400和信号发射模块500的耗电，提高上述风速传感器的使用寿命。

在实际使用过程中，输电铁塔600遭遇极端天气的情况较少发生。在正常情况下，输电铁塔600不会发生倒塌，工作人员也无需实时监控风速。比如，根据输电铁塔600的力学设计强度，预设风速值可以取值为15m/s。当风速小于预设风速值时，信号处理模块400向信号发射模块500发送休眠信号，从而信号发射模块500无需实时发射风速信号，而是定时发生休眠信号，表示上述风速传感器正常运行，且风速低于预设风速值。当风速大于等于预设风速值时，信号处理模块400向信号发射模块500发送激活信号，从而信号发射模块500实时发射风速信号，以告知工作人员，以便工作人员及时预测事故的发生。

在前述实施例的基础上，如图1和图2所示，上述的风速传感器还包括用于与输电铁塔600连接的支架。支架与传感器本体100连接。传感器本体100为管体。管体结构简单，易于安装。上述风速传感器通过支架方便快捷到安装到输电铁塔600上。

具体地，如图1所示，管体为亚克力板或不锈钢板制成。亚克力板或不锈钢板能够适用于极端天气环境，能够耐寒耐热，具有良好的刚度和强度。此外，亚克力板为透明板，便于维护人员观察传感器本体100内部的叶片200运行情况，便于对上述风速传感器进行巡检。

具体地，管体能够拆分成第一外壳和第二外壳。第一外壳和第二外壳通过第二抱箍113连接成管体。因此，管体能够拆分，便于叶片200安装到风道101内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种风速传感器，其特征在于，包括：

传感器本体，所述传感器本体设有风道，所述风道的第一端设有出风口，所述风道的第二端设有进风口；

叶片，所述叶片安装于所述风道内；

信号采集模块，所述信号采集模块用于采集所述叶片的转速信号；

信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块用于将所述转速信号转换成风速信号；及

信号发射模块，所述信号发射模块的输入端与所述信号处理模块的输出端连接，所述信号发射模块用于发送所述风速信号。

2.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，所述进风口处设有挡风件，所述挡风件设有进风部。

3.根据权利要求2所述的风速传感器，其特征在于，所述挡风件为挡风板，所述挡风板设有一个以上进风孔。

4.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，还包括盖板和连接杆，所述连接杆一端连接于所述风道的第一端，所述连接杆的另一端与所述盖板连接。

5.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，还包括发电机，所述发电机的转子与所述叶片连接，所述发电机与所述信号采集模块电连接，所述发电机与所述信号处理模块电连接，所述发电机与所述信号发射模块电连接。

6.根据权利要求5所述的风速传感器，其特征在于，还包括第一抱箍、第一螺杆和第二螺杆，所述第一抱箍夹持所述发电机，所述第一螺杆的一端连接于所述第一抱箍的一侧，所述第一螺杆的另一端连接于所述传感器本体，所述第二螺杆的一端连接于所述第一抱箍的另一侧，所述第二螺杆的另一端连接于所述传感器本体。

7.根据权利要求6所述的风速传感器，其特征在于，所述第一螺杆与所述传感器本体的连接处设有第一橡胶件，和/或，所述第二螺杆与所述传感器本体的连接处设有第二橡胶件。

8.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，所述信号处理模块设有滤波电路和放大电路，所述滤波电路用于对所述风速信号降噪处理，所述放大电路用于将所述风速信号进行能量放大，所述信号发射模块设有用于将所述风速信号进行无线传输的无线通信发射器。

9.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，所述信号处理模块设有比较电路，所述比较电路用于比较所述风速信号的风速值与预设风速值；当所述风速信号的风速值小于预设风速值时，所述比较电路向所述信号发射模块发送休眠信号。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的风速传感器，其特征在于，还包括用于与输电铁塔连接的支架，所述支架与所述传感器本体连接，所述传感器本体为管体。