一种风能测量系统

本技术涉及风能监测，特别是涉及一种风能测量系统。

背景技术：

1、风能，是一种重要的可持续利用的清洁能源。目前风能利用的主要方式为建立大规模的风电场进行风力发电，在进行风电场选址时，需要利用测风装置对意向地区的风能资源进行详细的评估。

2、传统的测风装置主要为测风塔搭载风速风向仪来实现风能资源测量，虽然能够完成对风能资源的评估，但是测风塔的建设需要耗费大量的人力物力以及相当长的时间周期，并且不够灵活，不便通过同一装置对多个地区进行测量。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种风能测量系统，以解决上述现有技术存在的问题，既能够节省成本，又能够灵活使用。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、本实用新型提供一种风能测量系统，包括系留气球、缆绳、拉力传感器、a/d转换器芯片、atk-imu901角度传感器、arm处理器、通信模块、电源模块以及地面处理设备；所述系留气球用于漂浮于空中；所述缆绳的一端用于固定设于地面上，所述缆绳的另一端用于与所述系留气球固定连接；所述拉力传感器用于设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上，所述拉力传感器能够检测所述缆绳上的拉力；所述a/d转换器芯片用于与所述拉力传感器通信连接，所述a/d转换器芯片能够将所述拉力传感器输出的模拟信号转换成数字信号；所述atk-imu901角度传感器用于设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上；所述arm处理器用于与所述a/d转换器芯片以及所述atk-imu901角度传感器通信连接，所述arm处理器能够接收所述a/d转换器芯片以及所述atk-imu901角度传感器输出的信息；所述通信模块用于与所述arm处理器以及所述地面处理设备通信连接，所述通信模块能够将所述arm处理器上的信息发送至所述地面处理设备；所述电源模块用于与所述拉力传感器、所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块电连接，且所述电源模块能够为所述拉力传感器、所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块供电。

4、优选的，还包括地面绞盘，所述缆绳远离所述系留气球的一端用于固定设于所述地面绞盘上，所述缆绳用于缠绕于所述地面绞盘上。

5、优选的，所述缆绳包括主缆绳以及至少一个分支缆绳，各所述分支缆绳的一端用于固定设于所述系留气球上，各所述分支缆绳的另一端用于与所述拉力传感器的一端固定连接，所述拉力传感器的另一端用于与所述主缆绳的一端固定连接，所述主缆绳的另一端用于固定设于地面上。

6、优选的，还包括容纳盒，所述容纳盒用于固定设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上，所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块均用于置于所述容纳盒内。

7、优选的，所述电源模块用于置于所述容纳盒内。

8、优选的，还包括拉力传感器接口，所述拉力传感器接口用于固定设于所述容纳盒上，所述拉力传感器接口用于与所述拉力传感器以及所述a/d转换器芯片通信连接。

9、优选的，所述a/d转换器芯片为hx711模块。

10、优选的，所述arm处理器为stm32微控制器。

11、优选的，所述通信模块包括lora发射模块以及lora接收模块，所述lora发射模块用于置于所述arm处理器处，所述lora接收模块用于置于所述地面处理设备处；所述arm处理器用于与所述lora发射模块通信连接，所述lora发射模块用于与所述lora接收模块通信连接，所述lora接收模块用于与所述地面处理设备通信连接。

12、优选的，所述拉力传感器为znlbs-v1微小拉压力传感器。

13、本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本实用新型提供的风能测量系统，设置系留气球漂浮在空中，在空中系留气球受到风的作用力，会使系留气球的三维加速度、三维姿态角和缆绳上的拉力发生变化，通过设置拉力传感器以及a/d转换器芯片以获取缆绳上的拉力数据，通过设置atk-imu901角度传感器以获取系留气球随风速变化的三维加速度、三维磁场、三维姿态角、三维角速度以及气压的数据，从而通过地面处理设备上的数据处理模型测量及预测出当前高空环境下的风速和风向，相比于传统测风装置，本实用新型提供的风能测量系统结构简单，制造成本更低，并且在使用过后可以对整套装置进行快速回收以便循环使用，使用更加灵活。

技术特征：

1.一种风能测量系统，其特征在于：包括系留气球、缆绳、拉力传感器、a/d转换器芯片、atk-imu901角度传感器、arm处理器、通信模块、电源模块以及地面处理设备；所述系留气球用于漂浮于空中；所述缆绳的一端用于固定设于地面上，所述缆绳的另一端用于与所述系留气球固定连接；所述拉力传感器用于设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上，所述拉力传感器能够检测所述缆绳上的拉力；所述a/d转换器芯片用于与所述拉力传感器通信连接，所述a/d转换器芯片能够将所述拉力传感器输出的模拟信号转换成数字信号；所述atk-imu901角度传感器用于设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上；所述arm处理器用于与所述a/d转换器芯片以及所述atk-imu901角度传感器通信连接，所述arm处理器能够接收所述a/d转换器芯片以及所述atk-imu901角度传感器输出的信息；所述通信模块用于与所述arm处理器以及所述地面处理设备通信连接，所述通信模块能够将所述arm处理器上的信息发送至所述地面处理设备；所述电源模块用于与所述拉力传感器、所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块电连接，且所述电源模块能够为所述拉力传感器、所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块供电。

2.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：还包括地面绞盘，所述缆绳远离所述系留气球的一端用于固定设于所述地面绞盘上，所述缆绳用于缠绕于所述地面绞盘上。

3.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：所述缆绳包括主缆绳以及至少一个分支缆绳，各所述分支缆绳的一端用于固定设于所述系留气球上，各所述分支缆绳的另一端用于与所述拉力传感器的一端固定连接，所述拉力传感器的另一端用于与所述主缆绳的一端固定连接，所述主缆绳的另一端用于固定设于地面上。

4.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：还包括容纳盒，所述容纳盒用于固定设于所述缆绳的靠近所述系留气球的一端上，所述a/d转换器芯片、所述atk-imu901角度传感器、所述arm处理器以及所述通信模块均用于置于所述容纳盒内。

5.根据权利要求4所述的风能测量系统，其特征在于：所述电源模块用于置于所述容纳盒内。

6.根据权利要求5所述的风能测量系统，其特征在于：还包括拉力传感器接口，所述拉力传感器接口用于固定设于所述容纳盒上，所述拉力传感器接口用于与所述拉力传感器以及所述a/d转换器芯片通信连接。

7.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：所述a/d转换器芯片为hx711模块。

8.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：所述arm处理器为stm32微控制器。

9.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：所述通信模块包括lora发射模块以及lora接收模块，所述lora发射模块用于置于所述arm处理器处，所述lora接收模块用于置于所述地面处理设备处；所述arm处理器用于与所述lora发射模块通信连接，所述lora发射模块用于与所述lora接收模块通信连接，所述lora接收模块用于与所述地面处理设备通信连接。

10.根据权利要求1所述的风能测量系统，其特征在于：所述拉力传感器为znlbs-v1微小拉压力传感器。

技术总结
本技术公开了一种风能测量系统，涉及风能监测技术领域，包括系留气球、缆绳、拉力传感器、A/D转换器芯片、ATK‑IMU901角度传感器、ARM处理器、通信模块、电源模块以及地面处理设备；拉力传感器用于设于缆绳的靠近系留气球的一端上；A/D转换器芯片能够将拉力传感器输出的模拟信号转换成数字信号；ATK‑IMU901角度传感器用于设于缆绳的靠近系留气球的一端上；ARM处理器用于与A/D转换器芯片以及ATK‑IMU901角度传感器通信连接，ARM处理器能够接收A/D转换器芯片以及ATK‑IMU901角度传感器输出的信息；通信模块用于与ARM处理器以及地面处理设备通信连接，通信模块能够将ARM处理器上的信息发送至地面处理设备；本技术公开的风能测量系统既能够节省成本，又能够灵活使用。

技术研发人员：和煦,夏海龙,韩琪,李俊,习子辰,王浩,凌子兴,逯恒志,王佳乐,于光雨,张曼,张聪,李梓涵
受保护的技术使用者：西安邮电大学
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/2/6