一种风杯传感器的监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气象仪器领域，具体涉及一种风杯传感器的监测系统。
【背景技术】
[0002] 风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。一般根据风吹到地面或水面的物 体上所产生的各种现象，把风力的大小分为18个等级，最小是0级，最大为17级。
[0003] 风速是风的前进速度。相邻两地间的气压差愈大，空气流动越快，风速越大，风的 力量自然也就大。所以通常都是以风力来表示风的大小。风速的单位用每秒多少米或每小 时多少公里来表示。而发布天气预报时，大都用得是风力等级。
[0004] 为了更准确的测量风力大小，人们在野外常用轻便风速表测风。这种轻便风速表， 一般由感应部分和计数器所组成。感应部分由三个风杯(也有四个风杯)装于十字架上，风 杯在轴承上可以自由转动，外用小框保护风杯。中轴下部与计数器相接，风杯转动，也使计 数器随之转动。所以计数器是记录风杯转动的转数的。计数器通常有两个或三个记数盘，大 指针指示个位和十位数，两个小记数盘上的指针分别指示百位数和个位数。仪器的下部有 一开关（启动杆），将它推上去，可使计数器与感应部分接合，计数器开始工作。把启动杆拉 下来计数器则与感应部分离开，计数器停止工作。当仪器置于高处，用手直接开动不便时， 可用小绳连接开关。观测时拉动小绳即可启闭。轻便风速表一般安置在四周开阔、无高大障 碍物的地方，表身垂直。观测前关闭开关，记下指针的示数。等一两分钟后，打开开关，同时 开动秒表记录时间。此时，风速风向仪观测员迅速离开风速表，站在仪器的下风方向。开动 仪器后将近100秒钟时，观测员迅速走近仪器，在正100秒时关闭开关，记下第二次指针示 数。根据前后两次读数算出其差数，此差数表示风速表指针在观测时间内所走的刻度数，记 入记录表内。将此差数除以观测时间，就得出风速表每秒钟内所走的刻度数，取一位小数。 再根据每秒所走的刻度数，从该风速表的检定证上查出平均风速(单位:米/秒），取一位小 数。最好连续观测两次，取其平均值，以减少仪器本身及人为的误差。
[0005] 有些轻便的测风器，除具有上面讲的风速表的构造性能外，还在轴上装有风向标， 用以指示风向，称为风速风向仪。
[0006] 现有技术中风杯式风速传感器是应用极为广泛的测风传感器，在使用的过程中， 均是固定安装，根据历史风速风向等信息进行固定，这样就没有有效发挥风杯传感器的功 能，因此，造成对风能的利用率不高的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种风杯传感器的监测系统，解决了现有技 术中现场风杯传感器功能没有有效利用造成风能利用率低的问题。
[0008] 本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0009] -种风杯传感器的监测系统，包括风杯传感器、角度传感器、旋转支架、风力传感 器、控制器，所述风杯传感器包括三个，且三个风杯呈等边三角形分布，风杯口位于同一平 面上，且所在平面与风向垂直设置，所述旋转支架安装于等边三角形的中心轴上，用于固定 风杯传感器，所述角度传感器、风力传感器设置于旋转支架上，角度传感器用于测量风杯口 与风向的夹角，风力传感器用于测量实时风力，所述控制器用于接收风杯传感器、角度传感 器、风力传感器采集到的信息，并进行处理，根据处理结果控制旋转支架旋转，将风杯传感 器的风杯口调节至垂直于风向的方向。
[0010] 所述控制器的中央处理器采用单片机、FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片中的一种。
[0011 ] 所述控器的中央处理器采用FPGA芯片中的一种。
[0012] 所述控制器的中央处理器采用Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA芯片中的一种。
[0013] 还包括标准气流获取模块，该模块用于将获取的气流转换成标准气流，用于计算 风杯的启动风速。
[0014] 所述标准气流获取模块包括从气流进口到气流出口依次设置的整流段、收缩段、 实验段，其中，整流段用于将外部气流梳理均匀，以获得流场稳定均匀的气流;收缩段用于 将均匀的气流进行加速;实验段用于将加速后的气流形成流动方向一致、速度均匀的稳定 气流，并将该气流施加于风杯上。
[0015] 所述控制器与风杯传感器、角度传感器、旋转支架、风力传感器之间采用无线通信 的方式传输数据。
[0016] 相比现有技术，本发明所具有的有益效果为：
[0017] 1、采用均匀分布的风杯传感器，且通过角度传感器控制风杯口的角度，实时保持 风杯口垂直于风向的方向，有效利用了风能及发挥了风杯传感器的功能。
[0018] 2、采用标准气流转换模块，首先将采集到的风速转化为标准风速，然后进行风洞 测试，再进行采集处理，有效提高了测量的准确率，不需要反复操作。
【具体实施方式】
[0019] 下面对发明的技术方案进行详细说明：
[0020] -种风杯传感器的监测系统，包括风杯传感器、角度传感器、旋转支架、风力传感 器、控制器，所述风杯传感器包括三个，且三个风杯呈等边三角形分布，风杯口位于同一平 面上，且所在平面与风向垂直设置，所述旋转支架安装于等边三角形的中心轴上，用于固定 风杯传感器，所述角度传感器、风力传感器设置于旋转支架上，角度传感器用于测量风杯口 与风向的夹角，风力传感器用于测量实时风力，所述控制器用于接收风杯传感器、角度传感 器、风力传感器采集到的信息，并进行处理，根据处理结果控制旋转支架旋转，将风杯传感 器的风杯口调节至垂直于风向的方向。
[0021] 所述控制器的中央处理器采用单片机、FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片中的一种。 [0022] 所述控器的中央处理器采用FPGA芯片中的一种。
[0023 ] 所述控制器的中央处理器采用Xi 1 inx公司的Spartan-6系列FPGA芯片中的一种。
[0024] 还包括标准气流获取模块，该模块用于将获取的气流转换成标准气流，用于计算 风杯的启动风速。
[0025] 所述标准气流获取模块包括从气流进口到气流出口依次设置的整流段、收缩段、 实验段，其中，整流段用于将外部气流梳理均匀，以获得流场稳定均匀的气流;收缩段用于 将均匀的气流进行加速;实验段用于将加速后的气流形成流动方向一致、速度均匀的稳定 气流，并将该气流施加于风杯上。
[0026]所述控制器与风杯传感器、角度传感器、旋转支架、风力传感器之间采用无线通信 的方式传输数据。