三維風速風向測量裝置的製作方法
2023-10-09 21:08:54 2
專利名稱：三維風速風向測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風速風向測量裝置，具體地說是一種能測量三維風速風向的
裝置
背景技術：
目前國家提出的能源戰略，新型能源在未來國家發展中佔重要作用，而風能是新型能源中最容易被人類利用和開發的能源之一，如何做到風資源利用的最大化，已經是一個公認的難題了。通過改善設備來提高風資源的利用率是現階段的主要方式，但是這樣的方式太過局限性，並且收效甚微。人們的眼光和想法過多的集中在對水平風能的利用，而忽略了縱向的風資源。人們對水平風能的利用遇到了瓶頸。如果布利用水平風能的同時對縱向的風資源能夠加以利用，能夠大大的提高風資源的利用率。現有的風速風向測量儀大多數都是針對水平風向的。本發明是以對風能的最大利用為目的對空間風速風向進行測量的系統。從而使風的測量和利用由原來的只在平緩地面上跨越到複雜的地貌。針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的三維風速風向測量裝置，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。
發明內容鑑於上述現有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設計一種新型的三維風速風向測量裝置，從而解決現有的風速風向測量儀只是針對水平風向風速進行測量， 而不能對縱向風向風速進行測量的問題。本實用新型所述的三維風速風向測量裝置是由底座處理器、垂直風向標、水平風向標所組成。所述的底座處理器上部中間裝有豎直轉動軸， 豎直轉動軸上部裝有方框型的支架，在支架的下邊框中間裝有水平風向標，在支架的上邊框中間裝有垂直風向標，垂直風向標通過軸承裝有角度傳感器，在垂直風向標上表面鑲嵌有恆流式熱球風速傳感器，豎直轉動軸伸入到底座處理器的端部裝有精度為1度的測角碼盤。本實用新型所述的底座處理器內裝有無線傳輸模塊，Zigbee接收模塊以及單片機。本實用新型所述的三維風速風向測量裝置具體技術方案為第一，特殊的機械結構，用支架固定水平風向標，使之與垂直風向標保持在一個平面上。第二，採用無線傳輸技術，擴大了設備的實用範圍，這樣可以對地勢結構複雜的地貌進行測量。本實用新型注重了對垂直風速風向的測量，這樣可以充分的利用風能。本發明將兩個風向標(水平風向標，垂直風向標)結合在一起，通過對機械結構的設計使之能在兩個風向標上分別測量水平風向和空間風向，並且在垂直風向標能上夠直接測量出空間的最大風速。再通過無線傳輸技術將採集來的信號傳給計算機，通過軟體處理將水平風向和空間風速風向有機的整合到一起進行分析。和現有的測量風速儀相比，突破點主要實時的把單位空間的水平風向和空間的風速風向在一個儀器獨立的測量出來，傳輸給計算機。這樣才能確保指定地區的風資源數據的可行性和可信性。此外，利用無線傳輸技術傳輸數據信息， 使該儀器的應用環境更加的廣泛，可以布地勢結構比較複雜的地貌測量進行測量。
3[0006]三維風速風向測量裝置分為以下三個部分測量部分、傳輸部分、處理部分。1、測量部分三維風向儀測量結構為兩個風向標，分別為垂直風向標和水平風向標，垂直風向標指的即是風的三維風速風向。水平風向標固定在可以旋轉的豎直轉動軸上，再將豎直的兩個支架與水平風向標焊死，通過與水平風向標焊死的支架固定垂直風向標，這樣可以使垂直風向標不受水平分量影響。垂直風向標的重心由固定在水平風向標的支架固定，這樣在無風的情況下，保持水平。底座處理器中有側角碼盤，無線傳輸模塊，Zigbee接受模塊以及單片機，內部主要有單片機控制，將接受的信號通過無線傳輸模塊傳輸出去。底座處理器內有精度為1度的測角碼盤，該測角碼盤與水平風向標用一個豎直轉動軸連接，在水平風向標旋轉時，帶動豎直轉動軸轉動，豎直轉動軸帶動底座處理器中與之相連的測角碼盤轉動，用其測出水平風向。垂直風向標和角度傳感器用一個可以轉動的軸承固定，當垂直風向標轉動時，風向標帶動軸承轉動，由於軸承轉動，角度傳感器也隨之轉動，觸發了檢測電路，這樣將垂直風向轉換成電信號，測出目的風向，即三維風向。並且在垂直風向標上表面鑲嵌有恆流式熱球風速傳感器，用其來測量風速。其測量原理是用恆流源對傳感器內部電路供電，當氣體流過傳感器表面時，由於熱傳遞導致的溫度變化，致使熱敏電阻的阻值發生變化，進而使熱敏電阻兩端的電壓發生變化，再通過測量電壓的變化來計算風速的大小。同時根據三維風速和角度傳感器測量來的角度來算出水平和垂直的風速。三維風速風向儀的上部測量部分是用塑鋼材料做成的，在保證輕便靈敏的同時又保證了適當的阻尼，使之不會失去控制，這樣可以準確的測出風速的平均值。並且這種材料有很好的保溫性，可以減少因材料的熱傳遞而消耗的熱量，這樣大大提高了儀器的準確度。 該儀器的底座是用金屬材料做成，保證了底座的穩定性，這樣在強風的時候也不會被吹倒。2、傳輸部分Zigbee模塊將熱球傳感器和角度傳感器發出的電信號傳輸給底座處理器。水平風向值直接傳送給底座處理器。底座處理器裝有無線傳輸模塊，由無線傳輸模塊將接收來的信號傳到接收器，接收器與計算機相連，再經計算機內部設有的專門軟體對數據進行處理， 得出三維風向和風速。3、處理部分處理部分分為兩部分一底座處理部分底座中主要有單片機處理，單片機將Zigbeee傳送過來的信號以及測角碼盤傳送過來的信號進行處理，並控制無線發射模塊將已處理信號傳送給接收機，再由接收機傳送給計算機。二計算機處理部分計算機處理部分主要是軟體處理部分，由接收器傳過來的參數經過相應軟體計算處理，最終在軟體上顯示實時數據。並且處理軟體中擁有歷史記錄功能。其將針對於你選擇的數據繪製出各種數據分析圖。具體操作如下讀取環境數據[0022]點擊下載當前環境按鈕讀取當前的風速風向數據，或勾選自動更新環境數據，並選擇自動更新的時間間隔，軟體會自動定時讀取風速風向儀測量到的當前風速風向。下載歷史數據使用讀取歷史數據按鈕讀取風速風向儀裡面記錄的歷史數據。下載的歷史數據保存在Microsoft Accesss資料庫中，用戶可以使用表格或曲線視圖觀察分析風速風向歷史數據。系統參數設定用於讀取或設定風速儀的系統係數。風速儀系統參數有時鐘參數、歷史記錄時間間隔和報警設置等。曲線視圖首先選擇查詢歷史記錄的日期範圍，然後單擊曲線視圖，即顯示出歷史記錄的曲線圖，曲線圖有全局顯示和局部顯示兩種。局部顯示可以使用坐標尺讀出具體參數。玫瑰圖玫瑰圖可以顯示出全年風速在不同風向上的分布及範圍。6)三維風向圖三維風向圖是以空間向量的形式在空間坐標軸中顯示現地實時的三維風向。
本實用新型共有三幅附圖，其中附圖1 三維風速風向測量裝置結構示意圖主視圖；附圖2 三維風速風向測量裝置結構示意圖俯視圖附圖3 三維風速風向測量裝置結構示意圖側視圖附圖4 三維風速風向測量工作流程圖附圖5 系統流程圖圖中1、底座處理器2、豎直轉動軸3、水平風向標，4、垂直風向標，5、支架6、熱球傳感器7、角度傳感器8、軸承。
具體實施方式
本實用新型的具體實施例如附圖所示，附圖1所示為三維風速風向測量裝置結構示意圖，是由底座處理器1、垂直風向標4、水平風向標3所組成。所述的底座處理器1上部中間裝有豎直轉動軸2，豎直轉動軸2上部裝有方框型的支架5，在支架5的下邊框中間裝有水平風向標3，在支架5的上邊框中間裝有垂直風向標4，垂直風向標4通過軸承8裝有角度傳感器7，在垂直風向標4上表面鑲嵌有恆流式熱球風速傳感器6，豎直轉動軸2伸入到底座處理器1的端部裝有精度為1度的測角碼盤。本實用新型所述的底座處理器1內裝有無線傳輸模塊，Zigbee接收模塊以及單片機。
權利要求1.一種三維風速風向測量裝置，是由底座處理器(1)、垂直風向標G)、水平風向標(3) 所組成；其特徵在於所述的底座處理器(1)上部中間裝有豎直轉動軸O)，豎直轉動軸(2) 上部裝有方框型的支架(5)，在支架(5)的下邊框中間裝有水平風向標(3)，在支架(5)的上邊框中間裝有垂直風向標G)，垂直風向標(4)通過軸承(8)裝有角度傳感器(7)，在垂直風向標(4)上表面鑲嵌有恆流式熱球風速傳感器(6)，豎直轉動軸( 伸入到底座處理器 (1)的端部裝有精度為1度的測角碼盤。
2.根據權利要求1所述的三維風速風向測量裝置，其特徵在於所述的底座處理器(1) 內裝有無線傳輸模塊，Zigbee接收模塊以及單片機。
專利摘要本實用新型所述的三維風速風向測量裝置，是由底座處理器、垂直風向標、水平風向標所組成。所述的底座處理器上部中間裝有豎直轉動軸，豎直轉動軸上部裝有方框型的支架，在支架的下邊框中間裝有水平風向標，在支架的上邊框中間裝有垂直風向標，垂直風向標通過軸承裝有角度傳感器，在垂直風向標上表面鑲嵌有恆流式熱球風速傳感器，堅直轉動軸伸入到底座處理器的端部裝有精度為1度的測角碼盤。所述的底座處理器內裝有無線傳輸模塊，Zigbee接收模塊以及單片機。本實用新型是由兩個二維轉軸同時對水平風向和垂直風向的測量及利用熱球傳感器測量風速，再經過無線傳輸以及計算合成，完成空間欠量風速風向的測量。
文檔編號G01P13/02GK202141736SQ20112019315
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年11月8日
發明者劉健博, 劉志黨, 樸太明, 王智森 申請人:大連工業大學