一种温度湿度测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及一种温度湿度测量装置。

背景技术：

传统大气温度湿度检测装置，一般都设置在地面或者通过气象气球在空中检测，设置在地面的检测装置检测的数据只能表征地表的相关数据，而用气象气球的检测装置，高度位置容易受到环境影响，不易调控。

谷歌公司2013.06.24申请的发明专利“利用密度调节和/或体积调节的气球高度控制”申请号为201380036079.7，授权文本中关于调节气球高低的方法：“在白天，当有太阳时，气囊内的气体的温度可通过控制气球气囊内的气体吸收的太阳能的量来控制。为了控制气球气囊内的气体吸收的太阳能的量，气球气囊的表面的吸收/反射性能可通过提供给气球这样的气囊来调节或改变：气囊的第一部分具有与气囊的第二部分不同的关于反射或吸收太阳能的性能。在示例性实施例中，气囊的第一部分可被涂成白色，或者一些其他亮的颜色，其相比于暗色表面反射更多的太阳能以帮助防止气囊中的气体温度升高。气囊的第二部分可以涂成黑色，或一些其他暗的颜色，其相比于亮色表面吸收更多的太阳能以允许气囊中的气体吸收更多的太阳能，使得气囊中的气体的温度升高。也可以是这种情况：透明的一侧将允许阳光进入气球内，使内部的空气升温。以该方式，当需要使气球内的空气升温时，透明表面等同于用于朝向太阳的气囊的部分的深色或黑色表面(相对于浅色或其他反射侧)。替代或除了改变气球气囊的部分的吸收或反射特性来控制进入气球气囊的太阳能的量，还可能提供一种非对称形状的气球，使得气球的第一部分可朝向太阳取向，与气球的第二部分朝向太阳取向时相比，该第一部分使更多的太阳能被气囊内的气体吸收。因此，通过选择非对称形状的气球气囊的哪一侧朝向太阳取向，不同的热量可被带到气球内。通过相对于太阳旋转或转动气球(这只要太阳在正头顶就运转)，可以通过将更多或更少的气囊的表面对准太阳而造成大量的加热或冷却，与气球的外侧部分上所使用的一种或多种材料无关。当然，非对称形状的气球可以与其整个气囊表面区域使用相同材料的气球一起使用，或者可以与具有不同于气球的第二部分的反射、透射或辐射性能的气球的第一部分协同使用。因此，气球气囊可以被工程化以用可取向的太阳热能收集系统。当需要获得或收

集更多的太阳热能时，允许最多传输或吸收太阳能的气球部分可以被旋转并朝向太阳取向。还应当指出的是，选择用来制造该气囊的材料在热红外和可见光波段可能看起来非常不同。因此，用它们在该两个波段(热红外和可见光波段)的反射率、透射率和辐射率来表征或描述用于气球的第一部分和气球的第二部分的材料以及用于每一侧的材料是有用的，因为性能可能是完全不同的。例如，当在热红外中观察时，人眼看起来白色的气囊材料实际上可能是非常暗的(低r(反射率)，高e(辐射率)，低t(透射率)。同样地，在可见光波段中观察时似乎在两侧都很反光(高r)的材料，在热红外波段中观察时可能在一侧具有与另一侧非常不同的性能，例如在金属化一侧r＝0.95e＝0.05/rir＝0.9eir＝0.1，在聚合物一侧r＝0.9e＝0.1/rir＝0.5eir＝0.5的金属化迈拉(mylar)。

通过控制气球气囊的哪个部分面向太阳，气球气囊中的气体的温度可以被控制。

在示例性实施例中，气球可配备有旋转气球气囊的能力，从而气囊的第一部分或气囊的第二部分被定位成面向太阳。在需要提高气球的高度的情况下，气球气囊的允许气囊中的气体吸收更多的太阳能的第一部分可被定位成面向太阳以提高气囊中的气体温度(并且提高气球的高度)。类似地，在需要降低气球高度的情况下，气囊的允许气球气囊中的气体吸收更少的太阳能的第二部分可被定位成面向太阳以降低气球气囊中的气体温度(并且降低气球的高度)。依赖太阳热以升高或降低气球可能不是实现气球的位置保持目标的最可靠的方法。然而，利用太阳能的优势是其非常节能并且不消耗很多的能量。具体地，相比于通过诸如运行电动空气压缩机的一些其他方法改变高度，(使用许多转动气球的可能的方法)消耗更少的能量以转动气球到所需的相对于太阳的位置。因此，相比于控制气球高度的其他方法，利用太阳能控制气球高度可有利地利用更少的能量。在夜间，当太阳落下，不再可能利用直接的太阳能的气球气囊旋转来控制气球高度。因此，应可获得在夜间用于控制高度的替代方法。可用于控制气球高度的第二操作模式可以是通过引入额外的提升气体进入气球气囊或袋子。以这种方式，气体可以被泵送进入或离开气球气囊或袋子以在夜间控制气球的高度。高度计或其他装置可以用于确定高度和/或下降速率，并提供从利用太阳能的高度控制的第一模式到利用具有气体的气球气囊或囊的充气/放气的高度控制的第二模式或它们的一些组合的切换。此外，有效负载可以包括一个或多个太阳能电池，以存储可在夜间用于高度控制的能量。例如，在白天存储的太阳能可用于通过泵送气体进入或离开气球的气囊或气球的

袋子来控制气球的高度。当然，所存储的太阳能也可以用来存储用于在白天旋转气球气囊的能量。作为另一个示例，在白天存储的太阳能可用于加热气球气囊内的气体以提供增加的浮力。在氢气被用作提升气体的情况下，可能利用太阳能电池阵列和燃料电池的协同操作。燃料电池的操作产生压载物(水，燃料电池反应的副产物)，其质量可以通过控制燃料电池的操作进行控制。燃料电池的燃料可通过氧化氢气产生，由来自太阳能电池的能量支持。氢气可在夜间燃烧以加热气球气囊和/或袋子内的有效负载和/或气体。”

上述的专利中将气球的颜色设置为两种，一种是亮色一种是暗色，这种设置使得结构趋于复杂，同时忽略了周围空气温度与气囊的热传递的影响。

技术实现要素：

本发明要解决的任务是提供一种温度湿度测量装置，使得能达到检测空气中温度与湿度数据的同时，同时达到易于操控气球高度的目的。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种温度湿度测量装置，包括：下底板1、气球2、罩袋3、第一细绳4、第一电机5、太阳能发电薄膜6、无线远程控制器7、高度传感器8、第二电机9、第二细绳10、上挡板11、导管12、电热丝13、气管14、气体流量计15、气泵16、温度传感器17、湿度传感器18、电磁阀19、风扇20；其中：所述的气球2的顶部外表面固定的安装有一个上挡板11；所述的上挡板11上分别安装有第一电机5、太阳能发电薄膜6、无线远程控制器7、高度传感器8、第二电机9；所述的气球2的顶部外表面与上挡板11之间固定的设置有一个罩袋3；所述的气球2位于罩袋3内部的中间位置；所述第一细绳4的一端绑住罩袋3开口处的左侧裙边，所述的第一细绳4的另一端绑在第一电机5的动力输出轴上；所述第二细绳10的一端绑住罩袋3开口处的右侧裙边，所述的第二细绳10的另一端绑在第二电机9的动力输出轴上；

所述的导管12的一端依次穿过气球2的内部空腔、罩袋3与上挡板11的下端面固定相连；所述的导管12的另一端与下底板1的上端面固定相连；所述的下底板1的下端面上固定的安装有温度传感器17、湿度传感器18；所述的气球2的一侧与一根气管14的一端相连，上述的气管14与气球2的内部空腔相连通，上述的气管14的另一端固定的安装有电磁阀19，上述的气管14上还安装有一个气体流量计15；所述的下底板1的上端面上安装有一个气泵16，上述的气泵16通过一根气管14与气球2的内部空腔相连通，上述的气管14上还安装有一个气体流量计15。

一种温度湿度测量装置，其中：所述的位于气球2内部空腔中的导管12的一侧安装有一个电热丝13；气球2的内部安装有一个小型温度传感器。

一种温度湿度测量装置，其中：所述的第一电机5、太阳能发电薄膜6、高度传感器8、第二电机9分别通过导线与无线远程控制器7相连；所述的气体流量计15、气泵16、温度传感器17、湿度传感器18、电磁阀19分别通过穿过导管12的导线与无线远程控制器7相连；所述的电热丝13通过穿过导管12的导线与无线远程控制器7相连；所述的无线远程控制器7还与一个蓄电装置相连；上述的蓄电装置固定在上挡板11的上端面上。

一种温度湿度测量装置，其中：所述的上挡板11的上端面上安装有4个分别面向东南西北四个方向的风扇20；上述的4个风扇20分别与无线远程控制器7相连；

所述的上挡板11的上端面上还安装有分别与无线远程控制器7相连的gps定位系统以及方向传感器。

一种温度湿度测量装置，其中：所述的气球2的外表面为黑色；所述的罩袋3的外表面喷涂有反光涂层。

一种温度湿度测量装置，其中：所述的罩袋3由隔热材料组成。

本发明的优点在于：结构简单，通过设置温度传感器与湿度传感器，利用调节高度的气球，使得检测的范围更加的广泛；通过设置黑色的气球与反光的罩袋，简易的实现了对气球内部温度的控制，加上设置的电热丝，无线远程控制器使得更加的易于操控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明风扇的分布图。

图3为本发明导管的位置示意图。

附图标记：下底板1、气球2、罩袋3、第一细绳4、第一电机5、太阳能发电薄膜6、无线远程控制器7、高度传感器8、第二电机9、第二细绳10、上挡板11、导管12、电热丝13、气管14、气体流量计15、气泵16、温度传感器17、湿度传感器18、电磁阀19、风扇20。

具体实施方式

实施例1、一种温度湿度测量装置，包括：下底板1、气球2、罩袋3、第一细绳4、第一电机5、太阳能发电薄膜6、无线远程控制器7、高度传感器8、第二电机9、第二细绳10、上挡板11、导管12、电热丝13、气管14、气体流量计15、气泵16、温度传感器17、湿度传感器18、电磁阀19、风扇20；其中：所述的气球2的顶部外表面固定的安装有一个上挡板11；所述的上挡板11上分别安装有第一电机5、太阳能发电薄膜6、无线远程控制器7、高度传感器8、第二电机9；所述的气球2的顶部外表面与上挡板11之间固定的设置有一个罩袋3；所述的气球2位于罩袋3内部的中间位置；所述第一细绳4的一端绑住罩袋3开口处的左侧裙边，所述的第一细绳4的另一端绑在第一电机5的动力输出轴上；所述第二细绳10的一端绑住罩袋3开口处的右侧裙边，所述的第二细绳10的另一端绑在第二电机9的动力输出轴上；

所述的导管12的一端依次穿过气球2的内部空腔、罩袋3与上挡板11的下端面固定相连；所述的导管12的另一端与下底板1的上端面固定相连；所述的下底板1的下端面上固定的安装有温度传感器17、湿度传感器18；所述的气球2的一侧与一根气管14的一端相连，上述的气管14与气球2的内部空腔相连通，上述的气管14的另一端固定的安装有电磁阀19，上述的气管14上还安装有一个气体流量计15；所述的下底板1的上端面上安装有一个气泵16，上述的气泵16通过一根气管14与气球2的内部空腔相连通，上述的气管14上还安装有一个气体流量计15。

实施例2、一种温度湿度测量装置，其中：所述的位于气球2内部空腔中的导管12的一侧安装有一个电热丝13；气球2的内部安装有一个小型温度传感器。其余同实施例1。

实施例3、一种温度湿度测量装置，其中：所述的第一电机5、太阳能发电薄膜6、高度传感器8、第二电机9分别通过导线与无线远程控制器7相连；所述的气体流量计15、气泵16、温度传感器17、湿度传感器18、电磁阀19分别通过穿过导管12的导线与无线远程控制器7相连；所述的电热丝13通过穿过导管12的导线与无线远程控制器7相连；所述的无线远程控制器7还与一个蓄电装置相连；上述的蓄电装置固定在上挡板11的上端面上。其余同实施例1或2。

实施例4、一种温度湿度测量装置，其中：所述的上挡板11的上端面上安装有4个分别面向东南西北四个方向的风扇20；上述的4个风扇20分别与无线远程控制器7相连；

所述的上挡板11的上端面上还安装有分别与无线远程控制器7相连的gps定位系统以及方向传感器。其余同实施例3。

实施例5、一种温度湿度测量装置，其中：所述的气球2的外表面为黑色；所述的罩袋3的外表面喷涂有反光涂层。其余同实施例4。

实施例6、一种温度湿度测量装置，其中：所述的罩袋3由隔热材料组成。其余同实施例5。

工作原理：

气球2内填充有密度小于空气的气体，气球2悬空，通过高度传感器8检测气球的高度，太阳能发电薄膜6吸收太阳能发电，温度传感器17、湿度传感器18检测环境的湿度与温度，上述的数据通过无线远程控制器7从传递给远程控制终端；白天的时候，外接温度较高，气球2受热，开始上升，此时无线远程控制器7将高度传感器8检测到的将气球2的高度数据传递给远程终端，

远程终端通过通过控制第一电机5、第二电机9旋转，放下罩袋3，将罩袋3完全罩住气球2，由于罩袋3隔热，且反射阳光，使得气球2无法吸收热能，同时控制电磁阀19开启，排除一定体积的气体，使得气球2维持在一定的高度，当气球2的高度需要升高的时候，此时控制第一电机5、第二电机9旋转拉起罩袋3，由于气球2为黑色，使得气球2温度快速升高，气球2开始上升，

在夜晚的时候，放下罩袋3，通过远程控制电热丝13加热气球2内部的气体，同时通过小型温度传感器检测内部气体的温度，由于罩袋3隔热，使得气球2的温度持续稳定上升，气球高度升高；当需要调节气球的水平方向的位置的时候，远程控制器结合gps定位系统以及方向传感器，控制特定方向的风扇20工作，同时控制其转速，利用反向风力作用，推动气球2水平移动。