一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置，包括紅外激光降雪傳感器、積分電路、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電源控制系統(tǒng)和無線傳輸模塊，還包括一個承雪器；承雪器的形狀為一個長為20cm，寬為15.7cm的中空的矩形柱狀，紅外激光降雪傳感器包括紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器，紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器分別設(shè)于承雪器上端開口的左右兩端；本發(fā)明專利技術(shù)相較于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是監(jiān)測更加的精確，穩(wěn)定，并且結(jié)構(gòu)簡單，覆蓋面積更廣。

A snow sensor based on infrared laser and its real-time monitoring and warning device

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置
本專利技術(shù)涉及一種降雪檢測裝置，具體指一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置。
技術(shù)介紹
冬季的雪主要是由于冷鋒天氣的影響，鋒是冷暖氣團(tuán)的交匯處，如果冷氣團(tuán)向暖氣團(tuán)運動就形成了冷鋒，反之為暖鋒。冬季，陸地溫度比海洋低，在大陸內(nèi)部形成強(qiáng)大的冷高壓，氣流由高壓中心向四周輻射，其中向低緯運動的氣團(tuán)在性質(zhì)上屬于冷氣團(tuán)，它與暖氣團(tuán)相遇就形成了冷鋒。冷鋒過境時，我國南方形成陰雨，北方形成降雪的天氣，刮風(fēng)、降溫，過境后，氣溫濕度聚降，氣壓升高，常形成災(zāi)害性的風(fēng)雪降溫天氣，甚至形成寒流。所以需要對降雪量進(jìn)行監(jiān)測測并預(yù)估，提前對群眾做出一個預(yù)警，能夠及時的避免損失，目前，市面上用于監(jiān)測降雪的基本都是采用的接觸式感雪器進(jìn)行監(jiān)測，往往這樣監(jiān)測的結(jié)果不夠精確，并且接觸式感雪器容易被腐蝕，不穩(wěn)定，還有的降雪監(jiān)測器采用的聲波感雪器，但是，聲波對溫度的要求很嚴(yán)格，溫度會影響超聲波的波速，測量誤差大。在2006年陳飛明發(fā)表的碩士學(xué)位論文紅外輻射隨大氣高度衰減規(guī)律的研究一文中表示：紅外輻射是一切物體的固有特性，紅外線有著與普通電磁波和可見光無法比擬的優(yōu)點，紅外輻射不受白天黑夜的影響，因此，紅外成像技術(shù)在當(dāng)今世界應(yīng)用非常廣泛，在太空偵查、工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)診斷等方面均發(fā)揮著巨大的作用。本文綜述了紅外輻射在大氣中的傳輸過程，介紹了輻射傳輸?shù)膬煞N常用方法：分層介質(zhì)離散縱坐標(biāo)法和累加法，總結(jié)了紅外輻射傳輸在大氣中衰減的工程計算法，給出了計算大氣透過率的一般步驟，并以此為基礎(chǔ)，通過自編Matl曲程序，來實現(xiàn)這一計算過程。除此之外，本文還指出了目前工程算法的不足，提出了改進(jìn)方案，通過自編程序來確定三種天氣條件（雨天、雪天和霧天）的消光系數(shù)和傳輸距離的關(guān)系。在雨天和雪天模式下，只要輸入降雨（或降雪）強(qiáng)度與消光系數(shù)等必要的測量數(shù)據(jù)，該程序即可自動給出最佳的擬合關(guān)系式，自動繪制擬合曲線，還可給出擬合精度，這為進(jìn)一步研究和比較不同地區(qū)、不同季節(jié)的雨天和雪天大氣對紅外的消光特性的影響提供了方便。為了解決在霧天模式下經(jīng)驗常數(shù)q不連續(xù)的問題，本文提出了根據(jù)實驗的測量數(shù)據(jù)、采用多項式擬合得到連續(xù)q.V關(guān)系的設(shè)想，并通過編寫程序使該設(shè)想得以實現(xiàn)……綜上，申請人提出了一種采用紅外激光的降雪監(jiān)測裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的對降雪量的監(jiān)測不準(zhǔn)確，監(jiān)測條件苛刻，不穩(wěn)定等問題，提出了一種解決了上述問題的基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置，包括紅外激光降雪傳感器、積分電路、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電源控制系統(tǒng)和無線傳輸模塊，還包括一個承雪器；承雪器的形狀為一個長為20cm，寬為15.7cm的中空的矩形柱狀，紅外激光降雪傳感器包括紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器，紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器分別設(shè)于承雪器上端開口的左右兩端；紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器與所述積分電路連接，積分電路與數(shù)據(jù)收集器連接，溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雪深傳感器也與數(shù)據(jù)收集器連接，紅外激光發(fā)射陣列傳感器、紅外激光接收陣列傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊均直接與電源控制系統(tǒng)連接；紅外激光發(fā)射陣列傳感器向外發(fā)射一定波長的紅外線或者激光，紅外線或者激光在穿透正在下降的雪中，能量產(chǎn)生衰減，紅外激光接收陣列傳感器接收到經(jīng)過衰減之后的紅外線或者激光信號，紅外激光接收陣列傳感器將信號傳輸至所述積分電路，積分電路對一段時間內(nèi)的紅外線或者激光信號進(jìn)行積分累加得到一個時間段的總的紅外或者激光能量衰減量，積分電路將收到的信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號之后將標(biāo)準(zhǔn)電信號傳輸給數(shù)據(jù)采集器，溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和雪深傳感器將所感應(yīng)到的空氣溫濕度數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)和雪深數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將所收到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析計算得出該地區(qū)的降雪量或降雨量和其他數(shù)據(jù)來確定預(yù)警閾值。通過設(shè)置一個長為20cm，寬為15.7cm的承雪器，紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器設(shè)在承雪器上端開口的兩端，對承雪器的開口進(jìn)行全覆蓋，將承雪器上端開口的面積作為一個降雪量監(jiān)測的單位面積對該地區(qū)的降雪量進(jìn)行計算，并且該承雪器的上端開口面積和雨量站標(biāo)準(zhǔn)的承雨器的開口面積是一樣的，不僅可以用于監(jiān)測降雪，還可以用于監(jiān)測降雨，并且紅外輻射不會受到白天黑夜等外界因素的影響，非常的穩(wěn)定且精確。進(jìn)一步限定，紅外激光發(fā)射陣列傳感器、紅外激光接收陣列傳感器、積分電路、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電源控制系統(tǒng)、無線傳輸模塊和承雪器可設(shè)置多個分布于不同的區(qū)域的監(jiān)測點；通過在同一地區(qū)不同區(qū)域設(shè)置多個觀測點，可以收集到本地區(qū)各個區(qū)域的降雪或降雨情況，數(shù)據(jù)中心通過無線傳輸模塊接受多個區(qū)域的數(shù)據(jù)綜合進(jìn)行分析處理，可以得出更加精確的該地區(qū)的降雪或者降雨量數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)相較于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為監(jiān)測更加的精確，不受外界其他因素影響，非常的穩(wěn)定，并且既可監(jiān)測降雪量，也可以監(jiān)測降雨量，覆蓋面積廣，并且本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)簡單，小巧，不需要專門建立一個監(jiān)測塔之類的來放置它，非常的方便。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的工作原理簡單示意圖；圖2為承雪器頂部部分結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3為承雪器頂部部分結(jié)構(gòu)的正視圖；圖4為承雪器頂部部分結(jié)構(gòu)的左視圖；圖5為滑塊和滑槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)示分別對應(yīng)：1-紅外激光陣列傳感器，11-紅外激光發(fā)射陣列傳感器，12-紅外激光接收陣列傳感器，2-積分電路，3-溫濕度傳感器，4-風(fēng)速風(fēng)向傳感器，5-雪深傳感器，6-數(shù)據(jù)采集器，7-無線傳輸模塊，8-承雪器，9-電源控制系統(tǒng)，10-安裝支架，13-滑塊，14-滑槽。具體實施方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)技術(shù)方案進(jìn)一步說明。實施例1：如圖1-5所示，一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置，包括紅外激光降雪傳感器1、積分電路2、溫濕度傳感器3、風(fēng)速風(fēng)向傳感器4、雪深傳感器5、數(shù)據(jù)采集器6、電源控制系統(tǒng)9和無線傳輸模塊7，還包括一個承雪器8；承雪器8的形狀為一個長為20cm，寬為15.7cm的中空的矩形柱狀，紅外激光降雪傳感器1包括紅外激光發(fā)射陣列傳感器11和紅外激光接收陣列傳感器12，紅外激光發(fā)射陣列傳感器11和紅外激光接收陣列傳感器12分別設(shè)于承雪器8上端開口的左右兩端；優(yōu)選每組紅外激光發(fā)射陣列傳感器11有五個紅外激光發(fā)射器，優(yōu)選每組紅外激光接收陣列傳感器12有五個紅外激光接收器；紅外激光發(fā)射陣列傳感器11和紅外激光接收陣列傳感器12與所述積分電路2連接，積分電路2與數(shù)據(jù)收集器6連接，溫濕度傳感器3、風(fēng)速風(fēng)向傳感器4和雪深傳感器5也與數(shù)據(jù)收集器6連接，紅外激光發(fā)射陣列傳感器11、紅本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置，包括紅外激光降雪傳感器、積分電路、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電源控制系統(tǒng)和無線傳輸模塊，其特征在于：還包括一個承雪器；所述承雪器的形狀為一個長為20cm，寬為15.7cm的中空的矩形柱狀，所述紅外激光降雪傳感器包括紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器，所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器分別設(shè)于承雪器上端開口的左右兩端；/n所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器與所述積分電路連接，所述積分電路與所述數(shù)據(jù)收集器連接，所述溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雪深傳感器也與數(shù)據(jù)收集器連接，所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器、紅外激光接收陣列傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊均直接與電源控制系統(tǒng)連接；/n所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器向外發(fā)射一定波長的紅外線或者激光，所述紅外線或者激光在穿透正在下降的雪中，能量產(chǎn)生衰減，所述紅外激光接收陣列傳感器接收到經(jīng)過衰減之后的紅外線或者激光信號，所述紅外激光接收陣列傳感器將信號傳輸至所述積分電路，所述積分電路對一段時間內(nèi)的紅外線或者激光信號進(jìn)行積分累加得到一個時間段的總的紅外或者激光能量衰減量，所述積分電路將收到的信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號之后將標(biāo)準(zhǔn)電信號傳輸給數(shù)據(jù)采集器，所述溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和雪深傳感器將所感應(yīng)到的空氣溫濕度數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)和雪深數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器將所接收到的數(shù)據(jù)通過所述無線傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析計算得出該地區(qū)的降雪量或降雨量和其他數(shù)據(jù)來確定預(yù)警閾值。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于紅外激光的降雪量傳感器及實時監(jiān)測預(yù)警裝置，包括紅外激光降雪傳感器、積分電路、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電源控制系統(tǒng)和無線傳輸模塊，其特征在于：還包括一個承雪器；所述承雪器的形狀為一個長為20cm，寬為15.7cm的中空的矩形柱狀，所述紅外激光降雪傳感器包括紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器，所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器分別設(shè)于承雪器上端開口的左右兩端；
所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器和紅外激光接收陣列傳感器與所述積分電路連接，所述積分電路與所述數(shù)據(jù)收集器連接，所述溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雪深傳感器也與數(shù)據(jù)收集器連接，所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器、紅外激光接收陣列傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雪深傳感器、數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊均直接與電源控制系統(tǒng)連接；
所述紅外激光發(fā)射陣列傳感器向外發(fā)射一定波長的紅外線或者激光，所述紅外線或者激光在穿透正在下...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁海濤，黃娜，陳寧生，鄧明楓，胡桂勝，王濤，王珊珊，羅穎，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院，水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51