簡(jiǎn)要概述
風(fēng)沙風(fēng)蝕系統(tǒng),通常指的是沙塵通量(SF4)配合5層風(fēng)速風(fēng)向及集沙儀,測(cè)量沙通量、動(dòng)能、沙量及粒子通量的自動(dòng)氣象站。
風(fēng)沙風(fēng)蝕氣象要素包括沙通量、沙量、風(fēng)速及風(fēng)向等,更復(fù)雜一點(diǎn)的系統(tǒng)還包括粒子動(dòng)能及粒子數(shù)量等要素。
在實(shí)際使用和測(cè)量中,設(shè)計(jì)風(fēng)沙風(fēng)蝕氣象站的時(shí)候,更多的考慮的是儀器安裝附近的環(huán)境。
組成部分
一個(gè)完整的風(fēng)沙風(fēng)蝕系統(tǒng),通常包括以下六大單元:數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)單元、信號(hào)采集轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、系統(tǒng)供電單元、系統(tǒng)安裝支架單元以及人機(jī)互動(dòng)單元。
數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)單元,通常是整個(gè)系統(tǒng)的核心,需要完成對(duì)整個(gè)大系統(tǒng)的各個(gè)部分的統(tǒng)一協(xié)作,功能化定制和初步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析等功能。能夠把各個(gè)不同的東西集中到一起同步實(shí)現(xiàn)各自的功能和統(tǒng)一的目的,才是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵,也是考驗(yàn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備性能強(qiáng)弱的關(guān)鍵。目前市面上用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備,有CR系列數(shù)據(jù)采集器,DT系列數(shù)據(jù)采集器等。
信號(hào)采集轉(zhuǎn)換單元,也就是通常意義上說(shuō)的傳感器變送器等、每個(gè)傳感器都針對(duì)不同的測(cè)量要素進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造,并通過(guò)特定的電路設(shè)計(jì),完成內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換,把自然界中各種抽象的信息,通過(guò)特定的方式,變成人們能夠直觀感受到的具體的數(shù)字等。狹義的傳感器,只是進(jìn)行對(duì)某個(gè)單一要素的感知和測(cè)量,必須要和其它設(shè)備,包括變送器、采集器等協(xié)同工作才能實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的,但隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步和現(xiàn)代化工業(yè)水平的提高,現(xiàn)在一個(gè)功能強(qiáng)大的傳感器,往往自身就可以獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)甚至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?,一個(gè)單個(gè)的傳感器就可以完整的實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)的功能。
數(shù)據(jù)傳輸單元,就是為實(shí)現(xiàn)把數(shù)據(jù)采集單元里面已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和其它信息下載和異地采集存儲(chǔ)的單元。數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)很多方式實(shí)現(xiàn),比如有線的有RS232、RS485/422、SDI-12、電纜、光纖、網(wǎng)線等,還有無(wú)線方式的比如2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)、電臺(tái)、藍(lán)牙、ZigBee以及衛(wèi)星等。具體采用哪一種通訊方式,就要根據(jù)系統(tǒng)安裝現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)選擇,比如通訊距離、施工難度、工程費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等。
系統(tǒng)供電單元,目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電源補(bǔ)給。根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)的情況、通??蛇x擇市電供電、太陽(yáng)能供電、風(fēng)能供電或者單純的電池供電等、如果條件允許,可以選擇多種供電方式并存,以最大的保證系統(tǒng)電源的可靠和穩(wěn)定。
系統(tǒng)安裝支架單元,顧名思義,就是所有設(shè)備能夠架設(shè)起來(lái)并能夠完美實(shí)現(xiàn)其功能的安裝支架,包括主體支架,各個(gè)傳感器單獨(dú)的特制支架及連接件等。因?yàn)槊總€(gè)傳感器的設(shè)計(jì)思路工作原理不同,所以每個(gè)傳感器都有其唯一的特定支架。就風(fēng)沙風(fēng)蝕系統(tǒng)而言,其主體支架是3米支架,所有的設(shè)備都通過(guò)特制的連接件和支架集成安裝在主體支架上。
人機(jī)互動(dòng)單元,通常是數(shù)據(jù)采集控制單元或者傳感器等設(shè)備和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)直連和通訊的軟件部分。通過(guò)這個(gè)軟件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集單元的系統(tǒng)功能設(shè)定和優(yōu)化,存儲(chǔ)方式選擇、下載方式自定義等功能,還可以通過(guò)人機(jī)互動(dòng)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、過(guò)程監(jiān)控等。而針對(duì)傳感器的人機(jī)互動(dòng)軟件,可以實(shí)現(xiàn)傳感器使用前后狀態(tài)檢查、性能判定和后期的運(yùn)行模式調(diào)整、參數(shù)標(biāo)定等功能。
測(cè)量要素及各部分功能
以基礎(chǔ)的風(fēng)沙風(fēng)蝕系統(tǒng)為例,其各部分的主要功能以及測(cè)量要素如下表。