RU2702920C1 - Distance-bearing laser snow rack - Google Patents
Distance-bearing laser snow rack Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702920C1 RU2702920C1 RU2018117229A RU2018117229A RU2702920C1 RU 2702920 C1 RU2702920 C1 RU 2702920C1 RU 2018117229 A RU2018117229 A RU 2018117229A RU 2018117229 A RU2018117229 A RU 2018117229A RU 2702920 C1 RU2702920 C1 RU 2702920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- snow
- housing
- remote
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к гидрометеорологическим приборам, в частности, к технике для измерения высоты снежного покрова. Может применяться в области метеорологии и гляциологии, в частности в лавиноведении, для получения оперативных данных о изменении высоты снежного покрова, температурного режима, а также о структурных изменениях внутри снежной толщи. Дистанционная лазерная снегомерная рейка предназначена для использования как в системе автоматических метеостанций, так и в качестве самостоятельного инструмента для наблюдения за состоянием снежного покрова.The invention relates to hydrometeorological instruments, in particular, to a technique for measuring the height of the snow cover. It can be used in the field of meteorology and glaciology, in particular in avalanche science, to obtain operational data on changes in the height of the snow cover, temperature conditions, as well as structural changes within the snow mass. Remote laser snow gauge is intended for use both in a system of automatic weather stations, and as an independent tool for monitoring the state of snow cover.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время общая площадь, занятая снежным покровом и льдом на Земле, составляет около 100 млн км2. Для освоения такого рода районов необходимо знать характеристики снежного покрова, залегающего в этих местах значительную часть года. Наблюдения за состоянием снежного покрова в настоящее время производятся на наземной гидрометеорологической сети станций и постов с использованием ручных трудоемких методов, а данные измерений современных аэрокосмических средств, как показывает практика, имеют значительные погрешности и требуют коррекции по результатам наземных измерений.Currently, the total area occupied by snow and ice on Earth is about 100 million km 2 . To develop such areas, it is necessary to know the characteristics of the snow cover that lies in these places for a significant part of the year. Snow cover is currently being monitored on the ground hydrometeorological network of stations and posts using manual labor-intensive methods, and the measurement data of modern aerospace equipment, as practice shows, have significant errors and require correction based on ground-based measurements.
Традиционными и самыми массовыми инструментами для наблюдения за снежным покровом и его формированием являются простейшие приборы, разработанные в первой половине XX в. Для измерения высоты снежного покрова, изучения динамики его формирования и таяния на наземной наблюдательной сети Росгидромета используются снегомерные рейки. Для ежедневных наблюдений применяются постоянные, фиксировано установленные рейки типа М-103М, а для маршрутных снегомерных съемок -переносные рейки типа М-104М. Для измерения количества осадков в пересчете на водный эквивалент применяется осадкомер Третьякова O-1, а плотность снега определяется при помощи весового снегомера ВС-43. Простота конструкции, дешевизна изготовления и отсутствие необходимости в электропитании выгодно отличают указанные средства измерений от современных приборов, однако полное отсутствие возможности автоматизации измерений и сравнительно низкая точность ограничивают их применение для решения задач настоящего времени. Задача автоматизации процесса метеонаблюдений требует создания автономных приборов, позволяющих в автоматическом режиме осуществлять мониторинг состояния снежного покрова с обеспечением удаленного съема результатов в режиме реального времени. Поэтому задача автоматического измерения высоты снежного покрова становится все более актуальной в последнее время. Хорошо известные приборы с ультразвуковыми или индуктивными электромагнитными датчиками не предназначены для работы в условиях свежевыпавшего снега из-за его низкой плотности и, следовательно, отсутствия четкой границы по плотности между снегом и воздухом. По этой причине ультразвуковые и индуктивные снегомеры могут применяться только при замерах на плотных (спрессованных) слоях снега. При этом возможности инфракрасных датчиков выглядят недооцененными. К сожалению, очень широко распространенные в строительстве дешевые лазерные дальномеры не могут использоваться для регулярных измерений высоты снега. Проблемы у этих приборов появляются во время снегопадов, из-за чего возникают неизбежные ошибки измерений. Причина таких ошибок заключена в физическом принципе работы лазерного измерителя, применяемого в строительстве и основанного на генерации коротких импульсов и измерении времени задержки отраженного светового импульса для определения расстояния (Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976 г.).The traditional and most widespread instruments for observing the snow cover and its formation are the simplest instruments developed in the first half of the 20th century. To measure the height of the snow cover, to study the dynamics of its formation and melting on the ground observation network of Roshydromet, snow gauges are used. For daily observations, fixed, fixed rails of the M-103M type are used, and for route snow surveys, portable rails of the M-104M type. To measure the amount of precipitation in terms of the water equivalent, the Tretyakov’s precipitation meter O-1 is used, and the snow density is determined using a weight snow meter VS-43. The simplicity of design, the low cost of manufacture and the absence of the need for power supply distinguish these measuring instruments from modern instruments, however, the complete lack of automation of measurements and the relatively low accuracy limit their use for solving problems of the present time. The task of automating the process of meteorological observations requires the creation of autonomous instruments that automatically monitor the state of the snow cover with remote sensing of the results in real time. Therefore, the task of automatically measuring the height of the snow cover has become increasingly important recently. Well-known devices with ultrasonic or inductive electromagnetic sensors are not designed to work in the conditions of freshly fallen snow due to its low density and, therefore, the absence of a clear boundary in density between snow and air. For this reason, ultrasonic and inductive snow meters can only be used when measuring on dense (compressed) layers of snow. At the same time, the capabilities of infrared sensors look underestimated. Unfortunately, cheap laser range finders, very widespread in construction, cannot be used for regular measurements of snow heights. Problems with these devices appear during snowfalls, which leads to inevitable measurement errors. The reason for such errors lies in the physical principle of the laser meter used in construction and based on the generation of short pulses and measuring the delay time of the reflected light pulse to determine the distance (Handbook of hydrometeorological instruments and installations. - L .: Gidrometeoizdat, 1976).
В качестве аналогов заявитель может указать:As analogues, the applicant may indicate:
патент на изобретение №316057 (1971 г.) «датчик высоты снежного покрова». Датчик выполнен в виде вертикально устанавливаемой рейки. Дистанционные датчики температуры размещены по длине реки на известном равном расстоянии друг от друга. Каждый термометр соединен с регистратором метеорологической автоматической станции. Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. Большое количество проводов от каждого датчика температуры увеличивает паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики. Кроме того, рейка с датчиками температуры является громоздкой, ее значительные габариты оказывают влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около рейки из-за ее нагрева солнцем, и, как следствие, влияют на достоверность измерений.patent for the invention No. 316057 (1971) "snow depth sensor". The sensor is made in the form of a vertically mounted rail. Remote temperature sensors are placed along the length of the river at a known equal distance from each other. Each thermometer is connected to the recorder of the meteorological automatic station. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement. A large number of wires from each temperature sensor increases spurious heat transfer between the sensors on the rail, worsening the accuracy characteristics. In addition, the rail with temperature sensors is cumbersome, its significant dimensions affect the natural snow cover both due to the formation of “pressurization” and “weathering”, as well as due to the thawing of snow near the rail due to its heating by the sun, and, as a result , affect the reliability of the measurements.
Патент на изобретение РФ №2542598 (01.08.2013 г.). Датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном расстоянии друг от друга датчики температуры и регистратор. Рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами и размещена в белой термоусадочной трубке, при этом печатная плата по однопроводному интерфейсу соединена с регистратором, который, в свою очередь, при помощи USB кабеля соединен с компьютером, в котором установлена программа расчета высоты снежного покрова. Датчик высоты снежного покрова позволяет контролировать температуру снега и толщину снежного покрова. Недостатками являются: низкая прочность конструкции и невозможность ее оперативной установки на горных склонах, и низкая точность, обусловленная особенностями интерпретации показаний термометров в высоту снежного покрова.Patent for the invention of the Russian Federation No. 2542598 (08/01/2013). The snow depth sensor contains a vertically mounted rail on which temperature sensors and a recorder are placed at a known equal distance from each other. The rail is made in the form of a three-wire printed circuit board with high-precision digital thermometers soldered to it and placed in a white heat shrink tube, while the printed circuit board is connected via a single-wire interface to a recorder, which, in turn, is connected to the computer in which the program is installed using a USB cable calculating the height of the snow cover. The snow height sensor allows you to monitor the snow temperature and snow thickness. The disadvantages are: low structural strength and the impossibility of its operational installation on mountain slopes, and low accuracy due to the peculiarities of interpretation of the readings of thermometers in the height of the snow cover.
Патент на изобретение РФ №2617146. Датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности. Датчик, содержащий установленную вертикально цепочку датчиков температуры, соединенную с контроллером для считывания, дополнительно включает радиомодем, например, GSM-модем, антенну, датчики положения (гироскопы, компас), GPS-приемник, блок автономного питания, выходы которых соединены с контроллером, а само устройство монтируют в длинный жесткий пластиковый корпус с острым нижним наконечником, позволяющим устанавливать устройство в снег с помощью вдавливания или вбивания. К недостаткам относится низкая точность подобного устройства, т.к. температурные датчики не совсем корректно передают прирост свежевыпавшего снега, температура которого практически равна температуре воздуха. Также есть вопросы к надежности конструкции, которую авторы собираются вбивать в снег, и надежности передачи информации, т.к. надежность GSM сигнала в горах оставляет желать лучшего.Patent for the invention of the Russian Federation No. 2617146. Snow level sensor for assessing avalanche hazard. A sensor containing a vertically mounted chain of temperature sensors connected to a controller for reading additionally includes a radio modem, for example, a GSM modem, an antenna, position sensors (gyroscopes, compass), a GPS receiver, an autonomous power supply, the outputs of which are connected to the controller, and the device itself is mounted in a long hard plastic case with a sharp lower tip, which allows you to install the device in the snow by pressing or driving. The disadvantages include the low accuracy of such a device, because temperature sensors do not quite correctly convey the growth of freshly fallen snow, the temperature of which is almost equal to the air temperature. There are also questions about the reliability of the design, which the authors are going to drive into the snow, and the reliability of information transfer, because the reliability of the GSM signal in the mountains is poor.
Раскрытие изобретения:Disclosure of the invention:
- наличие конструктивных элементов;- the presence of structural elements;
- характеристики элемента и их взаимосвязь.- characteristics of the element and their relationship.
Задачей заявляемого технического решения является улучшение эксплуатационных характеристик гидрометеорологических приборов предназначенных для наблюдения за состоянием, изменением снежного покрова и для измерения его высоты.The objective of the proposed technical solution is to improve the operational characteristics of hydrometeorological instruments designed to monitor the state, change of snow cover and to measure its height.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является создание модульной конструкции, с возможностью оперативно обеспечить высокую точность необходимых измерений.The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is the creation of a modular design, with the ability to quickly ensure high accuracy of the necessary measurements.
Сущность изобретения состоит в том, что дистанционная лазерная снегомерная рейка содержит корпус рейки, состоящий из жестко соединенных между собой по-вертикали нескольких модулей, каждый из которых содержит равномерно расположенные пары датчиков, представляющих собой по меньшей мере 16 лазерных светодиодов-фоторезисторов, набор печатных плат расположенных внутри корпуса, по меньшей мере 8 цифровых термометров, соединительные кабеля, выносной блок управления с модулем связи, и с возможностью нескольких выходов подключения, элементы крепления и принимающий компьютер.The essence of the invention lies in the fact that the remote laser snow gauge contains a rack housing, consisting of several modules rigidly interconnected vertically, each of which contains evenly spaced pairs of sensors, representing at least 16 laser photoresistors, a set of printed circuit boards located inside the housing, at least 8 digital thermometers, connecting cables, a remote control unit with a communication module, and with the possibility of multiple connection outputs, components Heating and receiving computer.
При этом:Wherein:
- предполагается использование удаленного принимающего компьютера с подключенным радиомодулем;- It is supposed to use a remote receiving computer with a connected radio module;
- корпус рейки выполнен углепластиковым, со скругленными углами;- the rack housing is made of carbon fiber, with rounded corners;
- корпус рейки выполнен в белом цвете;- the rack body is made in white;
- задняя крышка корпуса выполнена съемной;- the back cover of the housing is removable;
- расположение световых датчиков выполнено на расстоянии от тела рейки;- the location of the light sensors is made at a distance from the body of the rail;
- корпус светового датчика имеет П-образную форму;- the body of the light sensor has a U-shape;
- корпус светового датчика представляет из себя литую из углепластика структуру и является частью общего корпуса рейки.- the housing of the light sensor is a structure cast from carbon fiber and is part of a common rail housing.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:The invention is illustrated by drawings, where:
Рис. 1 - вид нижнего модуля дистанционной лазерной снегомерной рейки.Fig. 1 is a view of the lower module of the remote laser snow gauge.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Изобретение относится к гидрометеорологическим приборам, в частности, к технике для измерения высоты снежного покрова. Может применяться в области метеорологии и гляциологии, в частности в лавиноведении, для получения оперативных данных о изменении высоты снежного покрова, температурного режима, а также о структурных изменениях внутри снежной толщи. Дистанционная лазерная снегомерная рейка предназначена для использования как в системе автоматических метеостанций, так и в качестве самостоятельного инструмента для наблюдения за состоянием снежного покрова.The invention relates to hydrometeorological instruments, in particular, to a technique for measuring the height of the snow cover. It can be used in the field of meteorology and glaciology, in particular in avalanche science, to obtain operational data on changes in the height of the snow cover, temperature conditions, as well as structural changes within the snow mass. Remote laser snow gauge is intended for use both in a system of automatic weather stations, and as an independent tool for monitoring the state of snow cover.
Дистанционная лазерная снегомерная рейка имеет углепластиковый корпус со скругленными углами для придания ему оптимальных аэродинамических свойств, исключающих образования надувов или зон выдувания вокруг рейки. Корпус состоит из жестко соединенных между собой по вертикали нескольких модулей (1). Количество модулей зависит от снежности предполагаемого региона эксплуатации. То есть рейка не единая монолитная конструкция, а сборно-разборная. За счет этого достигается простота транспортировки и монтажа всей конструкции, и дает возможность адаптировать указанный продукт под различные регионы с разной высотой снежного покрова. Все модули в силу особенностей печатных плат (2), расположенных внутри имеют длину 85 см. На схеме рейки обозначен нижний базовый модуль (1) со свободным пространством снизу и анкером (10) для надежного закрепления в грунт, это единственный модуль имеющий в длину 132,5 см. У остальные используемых модулей (не указаны) свободное пространство снизу отсутствует.The remote laser snow gauge rail has a carbon-plastic housing with rounded corners to give it optimal aerodynamic properties, eliminating the formation of air pressures or blowing zones around the rail. The housing consists of several modules rigidly interconnected vertically (1). The number of modules depends on the snowfall of the intended operating region. That is, the rail is not a single monolithic design, but a collapsible. Due to this, ease of transportation and installation of the entire structure is achieved, and makes it possible to adapt the specified product to different regions with different snow depths. Due to the peculiarities of the printed circuit boards (2) located inside, all modules are 85 cm long. The lower base module (1) with free space from below and an anchor (10) for reliable fixing to the ground is indicated on the rail diagram, this is the only module with a length of 132 , 5 cm. The rest of the used modules (not indicated) have no free space below.
Задняя крышка корпуса (не указано) съемная, что упрощает монтаж комплектующих внутрь корпуса и позволяет производить ремонт в случае неисправностей. Корпус должен быть выполнен в белом цвете, для увеличения альбедо, и уменьшения тем самым образования проталин вокруг рейки. Каждый модуль содержит равномерно расположенные пары датчиков, представляющих собой по меньшей мере 16 лазерных светодиодов - фоторезисторов (3). Корпус светового датчика имеет П-образную форму с длиной лапок 5 см. - длина определена эмпирическим путем. Вынос светового датчика (3) на расстояние от тела рейки (1) необходим для корректного заполнения снегом пространства между лазером и фоторезистором, т.к. вблизи рейки неизбежно будет создаваться турбулентное завихрение снега ветровым потоком. Сам корпус датчика представляет из себя литую из углепластика структуру и является частью общего корпуса рейки, что существенно увеличивает прочность датчиков и упрощает монтаж электронных комплектующих. Набор печатных плат (2), находятся внутри корпуса, чем защищены от факторов внешнего воздействия, отвечает за взаимодействие датчиков с управляющим контроллером. В конструкцию корпуса заложены соответствующие отверстия (не указано) для крепления лазерного светодиода-фоторезистора (3) и проводов питания (не указано). Такой подход существенно упрощает сборку датчика и гарантирует полную соосность пары лазер - фоторезистор. Световые датчики установлены на рейке с шагом в 5 см. Температурный датчик (4) выведен в боковой стенке рейки в виде по меньшей мере 8 цифровых термометров, с шагом в 10 см. Так же имеется головной блок рейки (5), включающий в себя управляющую плату с микроконтроллером, передающий радиомодуль с антенной, блок питания при размещении в непосредственной близости от сети напряжения, или солнечную панель с аккумулятором при размещении в удаленных горных районах.The back case cover (not specified) is removable, which simplifies the installation of components inside the case and allows for repairs in case of malfunctions. The casing should be made in white to increase the albedo, and thereby reduce the formation of thaw areas around the rail. Each module contains evenly spaced pairs of sensors representing at least 16 laser LEDs - photoresistors (3). The body of the light sensor has a U-shape with a foot length of 5 cm. - The length is determined empirically. The removal of the light sensor (3) to a distance from the body of the rail (1) is necessary for the snow to fill the space between the laser and the photoresistor correctly, because near the rail, a turbulent swirl of snow by a wind stream will inevitably be created. The sensor housing itself is a structure cast from carbon fiber and is part of the overall rack housing, which significantly increases the strength of the sensors and simplifies the installation of electronic components. A set of printed circuit boards (2), located inside the housing, which protects against external factors, is responsible for the interaction of sensors with the control controller. Corresponding holes (not specified) are laid in the housing design for mounting the laser LED photoresistor (3) and power wires (not specified). This approach greatly simplifies the assembly of the sensor and ensures complete alignment of the laser-photoresistor pair. Light sensors are mounted on the rail in increments of 5 cm. The temperature sensor (4) is displayed in the side wall of the rail in the form of at least 8 digital thermometers, in increments of 10 cm. There is also a head unit for the rail (5), which includes a control unit a board with a microcontroller, transmitting a radio module with an antenna, a power supply when placed in the immediate vicinity of the mains voltage, or a solar panel with a battery when placed in remote mountain areas.
Подсоединение рейки к головному блоку(5) осуществляется при помощи соединительного кабеля (6). Соединительный кабель представляет собой обычную витую пару, по таким проводам подключают интернет или домашние телефоны. По кабелю осуществляется питание реек и передача информации в головной блок, а оттуда на компьютер (7) по радиоканалу. Модульность достигается также и тем, что к одному головному блоку можно подключить до пяти реек. Если мы рассматриваем потенциальное место установки как лавиноопасный склон, то одним таким комплектом можно обслужить до пяти лавинных очагов, не рискуя при этом потерять само головное устройство, т.к. оно выносное и устанавливается в безопасном месте (например, ближайший скальный выступ или гребень горы). Но даже отказ, по каким либо причинам головного блока не приведет к потере данных, т.к. все они передаются на удаленный компьютер (7) по радиоканалу. Такой компьютер может находиться в десятках километров от головного блока. По соединительному кабелю (6) осуществляется питание реек и обмен данными.The rail is connected to the head unit (5) using the connecting cable (6). The connecting cable is an ordinary twisted pair cable, such wires connect the Internet or home phones. The cable is used to power the rails and transmit information to the head unit, and from there to the computer (7) via the radio channel. Modularity is also achieved by the fact that up to five rails can be connected to one head unit. If we consider a potential installation site as an avalanche-hazardous slope, then one such kit can serve up to five avalanche sites without risking losing the head unit itself, because it is remote and installed in a safe place (for example, the nearest rocky ledge or mountain ridge). But even a failure, for whatever reason, of the head unit will not lead to data loss, because all of them are transmitted to a remote computer (7) over the air. Such a computer can be located tens of kilometers from the head unit. The connecting cable (6) provides power to the rails and data exchange.
Для приема и обработки информации с реек используется компьютер (7) с подключенным принимающим радиомодулем. Установка дистанционной лазерной снегомерной рейки происходит при помощи фундирования свободной части корпуса (8) в грунт на металлический анкер (10), причем свободная часть корпуса присутствует только на нижнем модуле рейки. Для установки дистанционной лазерной снегомерной рейки необходимы растяжки из металлического троса (9) для увеличения прочности и жесткости конструкции (рассчитывается исходя из общего числа модулей рейки).To receive and process information from the rails, a computer (7) with a connected receiving radio module is used. Installation of a remote laser snow gauge is carried out by founding the free part of the housing (8) in the ground onto a metal anchor (10), and the free part of the housing is present only on the lower module of the rail. To install a remote laser snow gauge rail, extensions from a metal cable (9) are required to increase the strength and rigidity of the structure (calculated based on the total number of rail modules).
Работа рейки заключается в последовательном зажигании световых и температурных датчиков. Дискретность определяется пользователем и может составлять от нескольких минут до часов. Программа управления зашита в микроконтроллер в головном блоке (5) и оттуда поступает в каждую конкретную рейку по соединительным кабелям (6). Непосредственно в рейке программу получают печатные платы и начинают в заданной последовательности включать/выключать датчики и передавать полученную информацию обратно в головной блок (5). На удаленный компьютер (7) информация из головного блока (5) доставляется по радиоканалу и представляет собой таблицу формата XLS с показаниями фоторезисторов и термометров. С термометров мы сразу получаем температуру в градусах Цельсия в соответствии с порядковым номером термометра (температурные датчики установлены с шагом 10 см). С фоторезисторов приходит сила регистрируемого ими света в условных единицах от 0 до 900, где 0 является абсолютной темнотой, а 900 максимальной силой света лазерного светодиода. Далее пакет программ, установленный на компьютер (7), интерпретирует полученную фоторезисторами силу света в прирост/усадку снежного покрова в сантиметрах в соответствии с порядковым номером светового датчика (световые датчики установлены с шагом в 5 см) и определяет класс формы кристаллов по слоям.The work of the rail consists in the sequential ignition of light and temperature sensors. The resolution is user-defined and can range from a few minutes to hours. The control program is sewn into the microcontroller in the head unit (5) and from there it enters into each specific rail via connecting cables (6). Directly in the rail, the circuit boards receive the program and begin to turn on / off the sensors in the given sequence and transmit the received information back to the head unit (5). Information from the head unit (5) is delivered to the remote computer (7) via a radio channel and is an XLS format table with readings of photoresistors and thermometers. From thermometers we immediately get the temperature in degrees Celsius in accordance with the serial number of the thermometer (temperature sensors are installed in 10 cm increments). From photoresistors comes the power of the light they register in arbitrary units from 0 to 900, where 0 is absolute darkness, and 900 is the maximum light intensity of the laser LED. Next, the software package installed on the computer (7) interprets the light intensity obtained by the photoresistors into the increase / shrinkage of the snow cover in centimeters in accordance with the serial number of the light sensor (light sensors are installed in 5 cm increments) and determines the class of the shape of the crystals in layers.
Преимуществами данного технического решения является высокая точность благодаря работе пары датчиков, где в качестве эмиттора выступает лазерный светодиод, а в качестве ресивера фоторезистор. Таким образом, если рейка находится на дневной поверхности, то лазерный пучок с минимальным рассеиванием доходит до фоторезистора. В случае снегонакопления излучение эмиттера рассеивается кристаллами снега, и фоторезистор регистрирует меньшую силу света, относительно пары на дневной поверхности. Кристаллы различных морфотипов по-разному рассеивают проходящий сквозь них лазерный свет, и при наборе определенного статистического ряда данных в конкретном регионе можно судить о стратиграфии снежной толщи. Определяя по силе света, измеряемой фоторезисторами, форму и размер кристаллов в слое снежной толщи. Также можно определять интегральную плотность снежных слоев, имея эмпирические коэффициенты, выведенные по серии репрезентативных шурфов.The advantages of this technical solution is its high accuracy due to the operation of a pair of sensors, where the laser LED acts as an emitter, and a photoresistor as a receiver. Thus, if the rail is on the day surface, the laser beam with minimal scattering reaches the photoresistor. In the case of snow accumulation, the emitter radiation is scattered by snow crystals, and the photoresistor registers a lower luminous intensity, relative to the pair on the day surface. Crystals of different morphotypes scatter laser light passing through them in different ways, and when a certain statistical series of data is collected in a specific region, one can judge stratigraphy of the snow mass. Determining by the intensity of light measured by photoresistors, the shape and size of crystals in a layer of snow. It is also possible to determine the integral density of snow layers with empirical coefficients derived from a series of representative pits.
Дополнительно установленные на рейке температурные датчики позволяют получать данные о температуре снежного покрова, что немаловажно при комплексном изучении снежной толщи.Additionally installed on the rail temperature sensors allow you to obtain data on the temperature of the snow cover, which is important for a comprehensive study of the snow mass.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков заявленного изобретения, каждый признак которой необходим, а все вместе они достаточны для решения поставленной задачи и для достижения указанного технического результата.The specified technical result is provided by the entire set of essential features of the claimed invention, each feature of which is necessary, and together they are sufficient to solve the problem and to achieve the specified technical result.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117229A RU2702920C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Distance-bearing laser snow rack |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117229A RU2702920C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Distance-bearing laser snow rack |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2702920C1 true RU2702920C1 (en) | 2019-10-14 |
Family
ID=68280280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117229A RU2702920C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Distance-bearing laser snow rack |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702920C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56124076A (en) * | 1980-03-05 | 1981-09-29 | Kensetsusho Doboku Kenkyu Shocho | Snow guage |
| JPH03242595A (en) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Nakaasa Sokki Kk | Snow depth meter |
| RU74201U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-06-20 | Леонид Минаевич Суменков | SNOW RACK |
| US20100169017A1 (en) * | 2005-11-19 | 2010-07-01 | Noonan Technologies, Llc | Apparatus and method for measuring precipitation |
| EP2813870A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-17 | Ceská Zemedelská Univerzita V Praze | Device for measuring of the time course of snow height, air temperature and temperature profile of snow layer |
| RU2542598C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Snow cover height sensor |
-
2018
- 2018-05-08 RU RU2018117229A patent/RU2702920C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56124076A (en) * | 1980-03-05 | 1981-09-29 | Kensetsusho Doboku Kenkyu Shocho | Snow guage |
| JPH03242595A (en) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Nakaasa Sokki Kk | Snow depth meter |
| US20100169017A1 (en) * | 2005-11-19 | 2010-07-01 | Noonan Technologies, Llc | Apparatus and method for measuring precipitation |
| RU74201U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-06-20 | Леонид Минаевич Суменков | SNOW RACK |
| EP2813870A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-17 | Ceská Zemedelská Univerzita V Praze | Device for measuring of the time course of snow height, air temperature and temperature profile of snow layer |
| RU2542598C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Snow cover height sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110219868A1 (en) | Apparatus for detecting snow depth | |
| CN207991531U (en) | A kind of environment-friendly type hydrology measuring buoy | |
| EP2813870B1 (en) | System for determination of the snow water equivalent (SWE) of a snow layer | |
| Euser et al. | A new method to measure Bowen ratios using high-resolution vertical dry and wet bulb temperature profiles | |
| CN203687887U (en) | Laser snow depth measurement instrument | |
| CN109143414A (en) | A kind of anti-freeze type rainfall gauge and control method based on infrared distance measurement | |
| CN103900734A (en) | Three-dimensional real-time surface temperature measurement method and system | |
| CN206074039U (en) | A kind of runoff monitoring device | |
| CN209606640U (en) | A kind of Ground Meteorological monitoring device | |
| CN101419057A (en) | Longitudinal displacement measuring method for railway rail by employing laser measurement technology | |
| EP2834684B1 (en) | Automated electronic method for periodical control of snowpack conditions | |
| RU2702920C1 (en) | Distance-bearing laser snow rack | |
| CN107727152B (en) | Automatic field soil erosion monitoring device and monitoring method | |
| JP3088965B2 (en) | Measuring device for changes in water level, etc. | |
| CN103925963A (en) | Water level and water depth measuring device | |
| CN208752228U (en) | A kind of anti-freeze type rainfall gauge based on infrared distance measurement | |
| CN205448987U (en) | Structural distortion who utilizes laser sensors measures and collection system | |
| CN208283231U (en) | A kind of remote controlled countryside portable soil infiltration measurement device | |
| RU2542598C1 (en) | Snow cover height sensor | |
| CN205665423U (en) | Measurable quantity rainfall intensity's hyetometer of weighing | |
| CN201886153U (en) | Laser distance measuring instrument for pipes in oil field | |
| CN207649664U (en) | The automatic soil erosion monitoring device in field | |
| RU2617146C1 (en) | Snow cover depth level sensor for avalanche danger evaluation | |
| CN209372891U (en) | A kind of ultrasonic wind velocity indicator | |
| CN112179525A (en) | Observation system for numerical simulation input and verification of water temperature of large river reservoir |