一种自动气象站测风装置

1.本实用新型涉及气象探测技术领域，具体涉及一种自动气象站测风装置。


背景技术：

2.我国已经建立大量的自动气象站，其中有大量的自动气象站位于北方偏远地区以及高原极寒地区，冬天气温可低至零下30摄氏度以下，地位位置和自然环境十分恶劣，设备维护困难，目前看微型自动气象站主要采用传统机械式测风。由于结构和材料特性，低温会使润滑油流动性降低甚至停止流动，因此很难正常运作。同时由于机械结构的制约，传统的机械式测风装置需要较大的启动风速，且灵敏度很低。因此，由于润滑油受低温影响较大以及传统机械式测风技术存在弊端，一种新型的自动气象站测风装置显得很有必要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种自动气象站测风装置，用以解决上述背景技术中所面临的问题。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种自动气象站测风装置，包括支撑底架，所述支撑底架上设有两个磁悬浮底座与一个信号接收天线，两个所述磁悬浮底座上分别设有测风速机构以及测风向机构，所述测风速机构与测风向机构悬浮在磁悬浮底座的上方；
6.所述磁悬浮底座包括外壳，所述外壳内部上环形阵列有若干磁铁，所述磁铁上设有线圈，所述外壳内部的中心位置上设有三个不同方向霍尔传感器，所述外壳上还设有光电开关。
7.进一步的，所述支撑底架的中心位置上还设有单片机控制器。
8.进一步的，所述测风速机构包括码盘，所述码盘上设有转轴，所述转轴上设有三个半球风杯，所述码盘的底端设有第一浮子。
9.进一步的，所述测风向机构包括安装支架，所述安装支架上设有风向标，所述风向标的顶端设有陀螺仪，所述安装支架的底部设有第二浮子。
10.进一步的，所述码盘为增重式码盘。
11.进一步的，所述陀螺仪为九轴式陀螺仪。
12.进一步的，所述光电开关为漫反射式光电开关。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型采用磁悬浮装置来消除摩擦力，极大的降低了启动风速，提高了灵敏度，避免了传统测风方式因气温过低和雨雪影响而无法正常工作的问题，可在各种环境下进行稳定、持续、可靠地风力检测；解决了在传统机械式测风在恶劣环境中无法正常工作和启动风速较大的问题，对于提高测风的质量和水平具有重要意义。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
16.图1是本实用新型的结构示意图；
17.图2是磁悬浮底座的结构示意图；
18.图3是测风速机构的结构示意图；
19.图4是测风向机构的结构示意图。
20.图中标号说明：
21.1、支撑底架；2、磁悬浮底座；3、信号接收天线；4、测风速机构；5、测风向机构；6、外壳；7、磁铁；8、线圈；9、霍尔传感器；10、单片机控制器；11、码盘；12、转轴；13、半球风杯；14、安装支架；15、风向标；16、陀螺仪；17、第二浮子；18、光电开关；19、第一浮子。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.一种自动气象站测风装置，如图1-图4所示，包括支撑底架1，支撑底架1上设有两个磁悬浮底座2与一个信号接收天线3，两个磁悬浮底座2上分别设有测风速机构4以及测风向机构5，测风速机构4与测风向机构5悬浮在磁悬浮底座2的上方，磁悬浮底座2包括外壳6，外壳6内部上环形阵列有若干磁铁7，各个磁铁7之间设有线圈8，外壳6内部的中心位置上设有三个不同方向霍尔传感器9，外壳6上还设有光电开关18，支撑底架1的中心位置上还设有单片机控制器10，单片机控制器10与光电开关18连接，信号接收天线3可将装置收集到的数据传输给云平台，摆设的三个不同方向的霍尔传感器9输出的模拟值可用来判断浮子的偏移情况，测风速机构4包括码盘11，码盘11上设有转轴12，转轴12上设有三个半球风杯13，码盘11的底端设有第一浮子19，测风向机构5包括安装支架14，安装支架14上设有风向标15，风向标15的顶端设有陀螺仪16，安装支架14的底部设有第二浮子17，陀螺仪16与单片机控制器10连接，码盘11为增重式码盘，可提高测风速机构4的测量范围，陀螺仪16内部设有三轴的地磁针与加速计，采用陀螺仪16与地磁计来对风向进行标定，减少了人为安装定向过程中所耗费的时间和可能出现的差错，陀螺仪16为九轴式陀螺仪，可提高测风向机构5的精确度，而光电开关18为漫反射式光电开关，其检测距离长，响应速度块，可提高测量的精准性。
24.工作原理：磁悬浮底座2内的磁铁7提高向上的浮力，与线圈8构成电磁铁对第一浮子19以及第二浮子17进行控制，通过放置三个不用方向的霍尔传感器9输出的模拟值来判断浮子的偏移情况，通过调节线圈8两端的电压可以调节浮子的位置，最终将浮子锁在中间，使测风速机构4以及测风向机构5稳定悬浮，当有风作用与半球风杯13时，半球风杯13带动转轴12的转动，同时码盘11也会发生偏移，当光电开关18检测到码盘11的间隙时输出低电平，反之输出高电平，光电开关18将检测到的信号传输给单片机控制器10，当单片机控制
器10检测到一个由低电平到高电平的正跳变信号时就进行一个计数，再将得到的数字对时间微分可以得到转速，再通过转速和风速之间的线性关系最终来得到风速，当有风作用与风向标15时，风向标15转动，通过陀螺仪16可将风向标15的姿态解算处来，陀螺仪16内置的三轴的地磁将地磁计与加速度计相结合可以得到此时的风向。
25.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
26.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。


技术特征：
1.一种自动气象站测风装置，包括支撑底架(1)，其特征在于，所述支撑底架(1)上设有两个磁悬浮底座(2)与一个信号接收天线(3)，两个所述磁悬浮底座(2)上分别设有测风速机构(4)以及测风向机构(5)，所述测风速机构(4)与测风向机构(5)悬浮在磁悬浮底座(2)的上方；所述磁悬浮底座(2)包括外壳(6)，所述外壳(6)内部上环形阵列有若干磁铁(7)，各个所述磁铁(7)之间设有线圈(8)，所述外壳(6)内部的中心位置上设有三个不同方向霍尔传感器(9)，所述外壳(6)上还设有光电开关(18)。2.根据权利要求1所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述支撑底架(1)的中心位置上还设有单片机控制器(10)。3.根据权利要求1所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述测风速机构(4)包括码盘(11)，所述码盘(11)上设有转轴(12)，所述转轴(12)上设有三个半球风杯(13)，所述码盘(11)的底端设有第一浮子(19)。4.根据权利要求1所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述测风向机构(5)包括安装支架(14)，所述安装支架(14)上设有风向标(15)，所述风向标(15)的顶端设有陀螺仪(16)，所述安装支架(14)的底部设有第二浮子(17)。5.根据权利要求3所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述码盘(11)为增重式码盘。6.根据权利要求4所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述陀螺仪(16)为九轴式陀螺仪。7.根据权利要求1所述的一种自动气象站测风装置，其特征在于，所述光电开关(18)为漫反射式光电开关。

技术总结
本实用新型公开一种自动气象站测风装置，属于气象探测技术领域，包括支撑底架，支撑底架上设有两个磁悬浮底座与一个信号接收天线，两个磁悬浮底座上分别设有测风速机构以及测风向机构，测风速机构与测风向机构悬浮在磁悬浮底座的上方，磁悬浮底座包括外壳，外壳内部上环形阵列有若干磁铁，磁铁上设有线圈，外壳内部的中心位置上设有三个不同方向霍尔传感器；本实用新型采用磁悬浮装置来消除摩擦力，极大的降低了启动风速，提高了灵敏度，避免了传统测风方式因气温过低和雨雪影响而无法正常工作的问题，可在各种环境下进行稳定、持续、可靠地风力检测，解决了在传统机械式测风在恶劣环境中无法正常工作和启动风速较大的问题。劣环境中无法正常工作和启动风速较大的问题。劣环境中无法正常工作和启动风速较大的问题。


技术研发人员：行鸿彦 李浩琪 张颖超
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/6/6