风向测量装置及系统制造方法及图纸

公开了一种风向测量装置及系统，风向测量装置包括：风向标；风向测量模块，固定在风向标上；其中，风向测量模块包括：第一传感器，用于获取第一风向信息；第二传感器，用于获取风向测量装置相对于参考平面的倾角；第一处理器，分别与第一传感器和第二传感器电连接，用于去除第一风向信息中的干扰信号，得到第二风向信息，以及根据倾角对第二风向信息进行补偿，得到第三风向信息；其中，第一风向信息、第二风向信息以及第三风向信息均包括风向角度。本实用新型专利技术采用三轴地磁传感器获取风向信息，以及采用三轴加速度传感器获取倾角，根据倾角对所述风向信息进行补偿，以提高风向量化精度。

【技术实现步骤摘要】
风向测量装置及系统
本技术涉及传感器应用和气象测量
，特别涉及风向测量装置及系统。
技术介绍
风向标是一种应用最广泛的风向测量装置，分单翼型、双翼型和流线型等。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡器、旋转主轴和风向角度指示等五部分组成的首尾不对称的平衡装置。其重心在支撑轴的轴心上，整个风向标可以绕垂直轴随外力自由摆动。风向标和气流方向有一定的夹角时，气流对风向标尾翼产生压力F。其压力大小正比于风标几何形状在气流方向垂直面上的投影，风标头部迎风面积小，尾翼迎风面积大，由此压力差在垂直风标方向上的分力f产生风压力矩使风标绕垂直轴旋转，直到风标与气流平行。风向标广泛应用于气象、化工、矿区、农业、油田勘探等行业。目前生产的风向标的风向指示部分通过电触点盘、环形电位器、自整角机或者光电码盘等输出量化的风向值，其中最常用的是光电码盘。长期使用中电触点盘和环形电位器因为磨损接触不良，造成风向测量错误或者完全失效。自整角机和光电码盘因为结构精密，长期使用更不可靠性。以上几种进行风向指示的器件都需要在安装时进行方向标定，确保初始安装方向正确，或者初始安装方向角度标定正确，最终风向输出需要与标定值做偏移校准。另外，以上几种进行风向指示的器件都需要风向标安装确保垂直，以免减少角度读出结构的磨损。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种风向测量装置及系统，采用高精度传感器进行测量，提高风向量化精度。根据本技术的一方面，提供一种风向测量装置，包括：风向标；风向测量模块，固定在所述风向标上；其中，所述风向测量模块包括：第一传感器，用于获取第一风向信息；第二传感器，用于获取所述风向测量装置相对于参考平面的倾角；第一处理器，分别与所述第一传感器和第二传感器电连接，用于去除第一风向信息中的干扰信号，得到第二风向信息，以及根据所述倾角对所述第二风向信息进行补偿，得到第三风向信息；其中，所述第一风向信息、所述第二风向信息以及所述第三风向信息均包括风向角度。优选地，所述风向测量装置还包括旋转轴，所述风向标与所述旋转轴垂直固定连接。优选地，所述第一传感器为三轴地磁传感器，所述第二传感器为三轴加速度传感器。优选地，所述第一传感器的Z轴与所述参考平面形成第一垂直角度；所述第二传感器的Z轴与所述参考平面形成第二垂直角度。优选地，所述第一垂直角度和第二垂直角度均为85度-95度。优选地，所述第二传感器还用于获取温度信号。优选地，所述风向测量模块还包括：电源管理单元，用于为所述风向测量装置中的各个单元供电。优选地，所述风向测量模块还包括：第一无线接口单元，与所述第一处理器连接，用于以无线传输的方式传输第三风向信息。优选地，所述第一无线接口单元为WiFi单元或蓝牙单元。优选地，所述第一处理器还用于获取所述风向测量装置的状态信息，所述状态信息包括第一传感器的配置参数、第二传感器的配置参数、电池电压和电量信息、温度信号以及当前工作周期。优选地，所述参考平面为水平面。根据本技术的另一方面，提供一种风向测量系统，包括上述所述的风向测量装置和监控终端；其中，所述风向测量装置将所述第三风向信息发送至监控终端；所述监控终端接收并显示所述第三风向信息，并且将所述第三风向信息发送至云端服务器。优选地，所述监控终端包括：第二无线接口单元，用于接收所述风向测量装置发送的第三风向信息；第二处理器，与所述第二无线接口单元连接，用于接收所述第三风向信息；显示单元，与所述第二处理器连接，用于显示第三风向信息；通信单元，与所述第二处理器连接，用于将所述第三风向信息发送至所述云端服务器。优选地，所述通信单元为GSM单元。优选地，所述监控终端向所述风向测量装置发送控制命令，其中，所述控制命令包括地磁校准命令。本技术提供的风向测量装置及系统，采用三轴地磁传感器获取风向信息，以及采用三轴加速度传感器获取倾角，根据倾角对所述风向信息进行补偿，以提高风向量化精度。由于不用物理角度读数，适应耐温湿等环境，可靠性程度高，寿命久。进一步地，不需要对安装位置进行标定，对风向标的安装垂直度要求低，便于安装施工。进一步地，风向测量装置的风向信息、状态信息和控制命令等均可在云端服务器管理。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出了根据本技术实施例提供的风向测量装置的外部结构示意图。图2示出了根据本技术实施例提供的风向测量装置中风向测量模块的结构示意图。图3示出了根据本技术实施例提供的风向测量系统的电路原理图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。图1示出了根据本技术实施例提供的风向测量装置的外部结构示意图。图2示出了根据本技术实施例提供的风向测量装置中风向测量模块的结构示意图。如图1和图2所示，所述风向测量装置100包括风向标110、风向测量模块120、旋转轴130和底座140。其中，所述风向测量模块120固定在风向标110上。其中，所述风向标110与所述旋转轴130垂直固定连接，所述旋转轴130安装在所述底座140上。所述风向标110可以绕旋转轴130水平旋转，也可以绕旋转轴130竖直旋转。在本实施例中，所述旋转轴130与参考平面(水平面或地面)垂直。所述风向测量模块120包括第一传感器121、第二传感器122和第一处理器123。其中，第一传感器121用于获取第一风向信息。第二传感器122用于获取所述风向测量装置相对于参考平面的倾角。第一处理器123，分别与所述第一传感器121和第二传感器122电连接，用于去除第一风向信息中的干扰信号，得到第二风向信息，以及根据所述倾角对所述第二风向信息进行补偿，得到第三风向信息。在本实施例中，第一传感器121为地磁传感器，地磁传感器采用数字三轴地磁传感器，地磁传感器的配置参数为：采样频率为10Hz，量程为±16Gauss，数据位宽为1bit。所述第一传感器的X轴和Y轴形成的平面与水平面平行，其Z轴与所述参考平面形成第一垂直角度。所述第一垂直角度为85度-95度。第二传感器122为加速度传感器，加速度传感器采用含有温度测量功能的数字三轴加速度传感器，加速度传感器的配置参数：采用频率为10Hz，量程为±2G，数据位宽为12bit。所述第二传感器的X轴和Y轴形成的平面与水平面平行，其Z轴与所述参考平面形成第二垂直角度。所述第二垂直角度为85度-95度。由于第一传感器121本身因为制造和组装工艺过程导致其原始输出值的零值出现偏差，或者第一传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风向测量装置，其特征在于，包括：/n风向标；/n风向测量模块，固定在所述风向标上；/n其中，所述风向测量模块包括：/n第一传感器，用于获取第一风向信息；/n第二传感器，用于获取所述风向测量装置相对于参考平面的倾角；/n第一处理器，分别与所述第一传感器和第二传感器电连接，用于去除第一风向信息中的干扰信号，得到第二风向信息，以及根据所述倾角对所述第二风向信息进行补偿，得到第三风向信息；/n其中，所述第一风向信息、所述第二风向信息以及所述第三风向信息均包括风向角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种风向测量装置，其特征在于，包括：
风向标；
风向测量模块，固定在所述风向标上；
其中，所述风向测量模块包括：
第一传感器，用于获取第一风向信息；
第二传感器，用于获取所述风向测量装置相对于参考平面的倾角；
第一处理器，分别与所述第一传感器和第二传感器电连接，用于去除第一风向信息中的干扰信号，得到第二风向信息，以及根据所述倾角对所述第二风向信息进行补偿，得到第三风向信息；
其中，所述第一风向信息、所述第二风向信息以及所述第三风向信息均包括风向角度。


2.根据权利要求1所述风向测量装置，其特征在于，还包括旋转轴，所述风向标与所述旋转轴垂直固定连接。


3.根据权利要求1所述的风向测量装置，其特征在于，所述第一传感器为三轴地磁传感器，所述第二传感器为三轴加速度传感器。


4.根据权利要求1所述的风向测量装置，其特征在于，所述第一传感器的Z轴与所述参考平面形成第一垂直角度；所述第二传感器的Z轴与所述参考平面形成第二垂直角度。


5.根据权利要求4所述的风向测量装置，其特征在于，所述第一垂直角度和第二垂直角度均为85度-95度。


6.根据权利要求1所述的风向测量装置，其特征在于，所述第二传感器还用于获取温度信号。


7.根据权利要求1所述的风向测量装置，其特征在于，所述风向测量模块还包括：
电源管理单元，用于为所述风向测量装置中的各个单元供电。


8.根据权利要求1所述的风向测量装置，其特征在于，所述风向测量模块还包括：
第一无线接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓登峰，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33