一种不同高度的气象观测方法与流程

1.本发明涉及气象观测技术领域，具体为一种不同高度的气象观测方法。


背景技术：

2.气象观测设备目前已经逐步走向自动化信息化，主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及计算机等组成，依靠风速、风向、环境温度、环境湿度和太阳总辐射等传感器对户外环境进行观测，通过太阳能电池板供电，采集器采集信息并传输至计算机中处理分析，得出结果。气象观测需要时间的积累，才会测量准确，从而各种传感器需要安装到杆状支架上，放置于户外，由于同一环境中，需要取样不同高度进行测量，便可得知全面的气象观测数据，现有支架一般为固定长度，太长则不便携带，要想测量更高环境气象，则需要携带多种长度的支架，导致不易安全携带，多种支架安装费事费时，转移更是不便。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种不同高度的气象观测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供一种不同高度的气象观测方法，包括如下步骤：
5.一、观测架安装阶段：
6.s1、先将气象观测设备中已组装成整体的观测架放置在地面上，然后将若干固定管依次穿过固定环钉入土壤中；
7.s2、再将若干压柱依次钉入固定管中，而推压挂块向土壤中转动，进而将挡块嵌入土壤中扣牢；
8.s3、然后旋转底盘与固定盘之间的每个调位螺母，使得底盘改变角度，直至底盘上所有水平泡的气泡处于中部；
9.s4、再将组装好的牵拉座放置在地面上，并使绕线盘的轴线方向与钢索的受力方向垂直，然后用插地杆穿过插杆台而钉入土壤中；
10.气象观测设备包括观测架、观测架底部安装的可快速固定的固定座、观测架内部安装的可调整气象观测高度的调位架和调位架外侧呈环形等间距设置的保证其稳固悬置的若干牵拉机构，观测架的底端设有底盘，底盘上设置有检测其安装水平角度的若干水平泡，底盘的下方设置有可调整其水平角度的调平螺母，固定座包括活动连接于底盘下方的固定盘和固定盘外边等间距安装的用于嵌入地里的固定管，固定管的两侧且沿其轴线方向转动连接有若干挂块，固定管的内部插接有推压若干挂块向外转动的压柱，牵拉机构包括稳固于地面上的牵拉座和牵拉座顶面上转动连接的绕线盘，牵拉座的两端对称设有呈回字形的插杆台，插杆台的内部插接有插地杆；
11.二、仪器架调高度观测阶段：
12.s5、然后启动伺服电机驱动台阶轴正向旋转，而带动螺纹杆旋转，螺纹杆的旋转带动顶块上移，进而顶着调位管和其顶部的仪器架上升；
13.s6、同时启动减速电机驱动盘线轮正向旋转，使钢索松弛，调位管的上升则牵拉着钢索伸长拉紧；
14.s7、待调位管升至待测高度时，停止伺服电机和减速电机工作，再旋紧旋钮压紧夹线套内的钢索；
15.s8、然后打开气象观测仪器进行气象观测，按上述步骤再观测下一个待测高度；
16.调位架包括套接于观测架内部的调位管、置于调位管内部并带动其升降的螺纹杆和驱动螺纹杆旋转的伺服电机，调位管的顶部安装有仪器架，绕线盘一端安装有减速电机，绕线盘的内部设置有与减速电机同轴连接的盘线轮，盘线轮的外侧缠绕有用于牵拉调位管的钢索，绕线盘的一侧且沿其轴线方向滑动连接有夹线套，夹线套的一侧设置有用于挤压其内部钢索的旋钮。
17.作为本技术方案的进一步改进，所述观测架的外部呈圆锥管结构且其内部呈圆筒结构，底盘的底面呈环形等间距焊接有若干螺柱，螺柱与调平螺母螺纹连接，底盘的底面中部开设有呈半球结构的凹槽，凹槽的内部嵌设有底部开口的球壳，球壳的底部开口直径小于其自身直径，固定盘的顶面中部焊接有与球壳套接的连接球。
18.作为本技术方案的进一步改进，所述固定盘的外侧设有与固定管插接的固定环，固定管的两侧面且沿其轴线方向对称开设有若干通口，通口顶部两侧开设有插孔，固定管的顶端外侧设有限位台。
19.作为本技术方案的进一步改进，所述调位管的两侧面且沿其轴线方向对称设有限位平面，观测架的顶端口紧密套接有导向套，导向套的内侧面且沿其轴线方向对称设有导向台，限位平面与导向台滑动连接，调位管的底端固定设有与观测架内壁滑动的顶套，顶套的内部套设有与螺纹杆螺纹连接的顶块。
20.作为本技术方案的进一步改进，所述螺纹杆的底端固定设有限位环，限位环的底端外侧呈环形等间距开设有若干齿形槽，伺服电机的输出轴一端同轴连接有台阶轴，台阶轴的大径段台阶处呈环形等间距设有若干传动齿，若干传动齿与若干齿形槽啮合，观测架的底部外侧开设有与台阶轴插接的轴孔。
21.作为本技术方案的进一步改进，所述挂块与通口卡接，挂块的顶部贯穿有销钉且销钉与插孔插接，挂块的底端一侧延伸设有挡块，压柱的底端设有呈三棱柱结构的压柱头。
22.作为本技术方案的进一步改进，所述绕线盘的两端为圆块且底部相连接，绕线盘的底部对称焊接有连接环，牵拉座的顶面焊接有套筒，绕线盘底部一侧且沿其轴线方向固定设有滑台，滑台的一端开设有呈t型的滑槽。
23.作为本技术方案的进一步改进，所述夹线套的一侧连通有螺纹套，旋钮的一端固定设有与螺纹套螺纹连接的螺栓，夹线套的上方侧面铰接有摆动杆，摆动杆的底端铰接有滑动杆，滑动杆的底端设有与滑槽插接的滑块，插杆台的长度方向与套筒的轴向相同。
24.作为本技术方案的进一步改进，所述调位管的顶端焊接有套环，仪器架的中部设有与调位管顶部套接的卡环，仪器架的左右两端分别安装有风向传感器和风速传感器，仪器架靠近两端的底面焊接有托架，左右两侧的托架上分别安装有温湿度传感器和辐射计。
25.作为本技术方案的进一步改进，所述观测架的外部安装有提供电力的太阳能电池板和用于控制仪器架上若干仪器通电的开关控制器，风向传感器、风速传感器、温湿度传感器和辐射计分别单独与太阳能电池板和开关控制器电性连接。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果：
27.1、该不同高度的气象观测方法中，通过设置的观测架作为各种仪器的支撑架，观测架底部活动连接的固定座能被固定管快速且稳固的压紧在土壤地面上，再旋转调位螺母使得观测架调整到竖直状态，通过将带有各种气象仪器的仪器架安装到观测架内部设置的调位管的顶部，启动伺服电机驱动调位管上升至待测高度即可，此设备使得气象仪器能随时调整观测高度，利于快速且多次准确的观测气象。
28.2、该不同高度的气象观测方法中，通过在土壤地面上围绕观测架固定若干牵拉机构，并通过减速电机驱动钢索牵拉着调位管的顶部，使得调位管悬置稳固，抗风抗雨，此装置解决了因调位管高度不同，钢索牵拉伸长不同的问题，便于调位管承载着仪器架悬置任意高空中进行气象观测。
29.3、该不同高度的气象观测方法中，通过将钢索盘绕在绕线盘中，绕线盘与其底部牵拉座转动连接，利于随钢索牵拉角度改变而改变位置，保证了钢索受到的牵拉力处于一条直线上，力不会偏移。
30.4、该不同高度的气象观测方法中，通过在绕线盘的一侧设置了夹线套，用于进一步辅助夹紧钢索，减小减速电机自锁压力。
附图说明
31.图1为实施例1的整体组装结构示意图；
32.图2为实施例1的整体升高状态结构示意图；
33.图3为实施例1的观测架和固定座组装结构示意图；
34.图4为实施例1的导向套结构示意图；
35.图5为实施例1的观测架底部分解图；
36.图6为实施例1的观测架底部结构示意图；
37.图7为实施例1的观测架局部剖视图；
38.图8为实施例1的固定管收合状态结构示意图；
39.图9为实施例1的固定管展开状态结构示意图；
40.图10为实施例1的固定管结构示意图；
41.图11为实施例1的压柱工作状态示意图；
42.图12为实施例1的调位架和牵拉机构组装结构示意图；
43.图13为实施例1的调位架分解图；
44.图14为实施例1的调位架结构示意图；
45.图15为实施例1的螺纹杆和伺服电机装配分解图；
46.图16为实施例1的仪器架整体结构示意图；
47.图17为实施例1的牵拉机构整体结构示意图；
48.图18为实施例1的牵拉座结构示意图；
49.图19为实施例1的绕线盘和减速电机装配结构示意图；
50.图20为实施例1的夹线套整体结构示意图。
51.图中各个标号意义为：
52.100、观测架；101、轴孔；102、底盘；103、凹孔；104、凹槽；105、螺柱；106、调平螺母；
53.110、水平泡；120、导向套；121、导向台；
54.200、固定座；
55.210、固定盘；211、连接球；212、球壳；213、避让孔；214、固定环；
56.220、固定管；221、通口；222、插孔；223、限位台；230、挂块；231、挡块；240、压柱；241、压柱头；
57.300、调位架；
58.310、调位管；311、限位平面；312、顶套；313、套环；314、挂环；
59.320、螺纹杆；321、限位环；322、齿形槽；323、顶块；
60.330、伺服电机；331、台阶轴；332、传动齿；
61.340、仪器架；341、卡环；342、托架；350、风向传感器；360、风速传感器；370、温湿度传感器；380、辐射计；
62.400、牵拉机构；
63.410、牵拉座；411、套筒；412、插杆台；420、绕线盘；421、盘线轮；422、连接环；423、滑台；424、滑槽；430、减速电机；440、钢索；
64.450、夹线套；451、螺纹套；452、旋钮；453、摆动杆；454、滑动杆；455、滑块；460、插地杆；
65.500、太阳能电池板；600、开关控制器。
具体实施方式
66.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
67.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心轴”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
68.实施例1
69.本发明提供一种不同高度的气象观测方法，包括如下步骤：
70.一、观测架安装阶段：
71.s1、先将气象观测设备中已组装成整体的观测架100放置在地面上，然后将若干固定管220依次穿过固定环214钉入土壤中；
72.s2、再将若干压柱240依次钉入固定管220中，而推压挂块230向土壤中转动，进而将挡块231嵌入土壤中扣牢；
73.s3、然后旋转底盘102与固定盘210之间的每个调位螺母106，使得底盘102改变角度，直至底盘102上所有水平泡110的气泡处于中部；
74.s4、再将组装好的牵拉座410放置在地面上，并使绕线盘420的轴线方向与钢索440
的受力方向垂直，然后用插地杆460穿过插杆台412而钉入土壤中；
75.气象观测设备包括观测架100、观测架100底部安装的可快速固定的固定座200、观测架100内部安装的可调整气象观测高度的调位架300和调位架300外侧呈环形等间距设置的保证其稳固悬置的若干牵拉机构400，观测架100的底端设有底盘102，底盘102上设置有检测其安装水平角度的若干水平泡110，底盘102的下方设置有可调整其水平角度的调平螺母106，固定座200包括活动连接于底盘102下方的固定盘210和固定盘210外边等间距安装的用于嵌入地里的固定管220，固定管220的两侧且沿其轴线方向转动连接有若干挂块230，固定管220的内部插接有推压若干挂块230向外转动的压柱240，牵拉机构400包括稳固于地面上的牵拉座410和牵拉座410顶面上转动连接的绕线盘420，牵拉座410的两端对称设有呈回字形的插杆台412，插杆台412的内部插接有插地杆460；
76.二、仪器架调高度观测阶段：
77.s5、然后启动伺服电机330驱动台阶轴331正向旋转，而带动螺纹杆320旋转，螺纹杆320的旋转带动顶块323上移，进而顶着调位管310和其顶部的仪器架340上升；
78.s6、同时启动减速电机430驱动盘线轮421正向旋转，使钢索440松弛，调位管310的上升则牵拉着钢索440伸长拉紧；
79.s7、待调位管310升至待测高度时，停止伺服电机330和减速电机430工作，再旋紧旋钮452压紧夹线套450内的钢索440；
80.s8、然后打开气象观测仪器进行气象观测，按上述步骤再观测下一个待测高度；
81.调位架300包括套接于观测架100内部的调位管310、置于调位管310内部并带动其升降的螺纹杆320和驱动螺纹杆320旋转的伺服电机330，调位管310的顶部安装有仪器架340，绕线盘420一端安装有减速电机430，绕线盘420的内部设置有与减速电机430同轴连接的盘线轮421，盘线轮421的外侧缠绕有用于牵拉调位管310的钢索440，绕线盘420的一侧且沿其轴线方向滑动连接有夹线套450，夹线套450的一侧设置有用于挤压其内部钢索440的旋钮452。
82.请参阅图1至图20所示，本发明提供一种基于气象观测技术的观测辅助设备，包括观测架100和观测架100底部安装的可快速固定的固定座200，使得观测架100在户外能快速安装。观测架100的底端设有底盘102，底盘102上设置有检测其安装水平角度的若干水平泡110，底盘102上开设有若干凹孔103，用于放置水平泡110，水平泡110是水平尺上的部件，其内部填充有液体且留有一个气泡，当气泡处于中部时，则说明水平泡110放置水平，其利于将底盘102调整到水平位，使得观测架100竖直放置。底盘102的底面呈环形等间距焊接有若干螺柱105，螺柱105的外侧螺纹连接有可调整其水平角度的调平螺母106，固定座200包括活动连接于底盘102下方的固定盘210和固定盘210外边等间距安装的用于嵌入地里的固定管220，在旋转调平螺母106朝着螺柱105底部下移时，调平螺母106会挤压到固定盘210，由于固定盘210固定在地面上不动，因此固定盘210对调平螺母106具有反推力，经螺柱105传递到底盘102上，而改变底盘102的水平角度，直至全部水平泡110显示水平，即观测架100被调整呈竖直状态。固定盘210的顶面且位于螺柱105的正下方开设有避让孔213，避让孔213的直径大于螺柱105的外径，使得螺柱105随着底盘102的调整而不与固定盘210发生干涉。固定管220的两侧且沿其轴线方向转动连接有若干挂块230，固定管220的内部插接有推压若干挂块230向外转动的压柱240，压柱240的外径与固定管220的内径相等，在固定管220插
入土壤里时，可转动挂块230隐藏于固定管220的内部，固定管220插入土壤中后，再将压柱240钉入固定管220内，进而推压挂块230卡入土壤中，形成倒扣状态，使得固定管220插地牢固，即使得固定盘210稳固置于地面上。
83.具体的，观测架100的外部呈圆锥管结构且其内部呈圆筒结构，其外部结构增加了观测架100自身强度，具有抗风能力。底盘102的底面中部开设有呈半球结构的凹槽104，凹槽104的内部嵌设有底部开口的球壳212，并焊接。球壳212的底部开口直径小于其自身直径，且其底端口水平面与底盘102底面平行，固定盘210的顶面中部焊接有与球壳212套接的连接球211，连接球211至少外露其自身的四分之三体积，从而使得球壳212和连接球211活动范围最大化，利于观测架100调整角度，以便放置竖直。
84.进一步的，固定盘210的外侧设有与固定管220插接的固定环214，固定管220的顶端外侧设有限位台223，将固定管220钉入土壤中，通过限位台223压着固定环214使得固定盘210被压紧在地面上。固定管220的两侧面且沿其轴线方向对称开设有若干通口221，通口221顶部两侧开设有插孔222，插孔222贯穿固定管220，以便插入销钉。
85.除此之外，挂块230与通口221卡接，挂块230的顶部贯穿有销钉且销钉与插孔222插接，使得挂块230在通口221内能转动，挂块230的底端一侧延伸设有挡块231，压柱240的底端设有呈三棱柱结构的压柱头241，利于压柱240下压时，通过压柱头241将挂块230推入土壤里，进而使挡块231嵌入土壤中，形成限位结构，使得固定管220牢牢嵌在土壤中。
86.上述观测架快速安装时，先将连接在一起的观测架100和固定座200放置在地面上，然后将若干固定管220依次穿过固定环214钉入土壤中，再将压柱240钉入固定管220中，而推压挂块230向土壤中转动，使挡块231嵌入土壤中形成限位结构，使得固定管220压紧固定盘210与地面上，此时旋转每个调位螺母106，使得底盘102改变角度，直至所有水平泡110的气泡处于中部，即观测架100竖直放置。
87.观测架100的内部安装有可调整气象观测高度的调位架300，便可观测到不同高度区域的气象情况。调位架300包括套接于观测架100内部的调位管310、置于调位管310内部并带动其升降的螺纹杆320和驱动螺纹杆320旋转的伺服电机330。调位管310的顶部安装有仪器架340，用于放置各种气象观测的仪器，以便随着调位架300置于不同高度处，进行气象的观测。观测架100的外部安装有提供电力的太阳能电池板500和用于控制仪器架340上若干仪器通电的开关控制器600，开关控制器600里面安装了若干开关，若干开关通过导线电性连接于太阳能电池板500和若干仪器之间。调位架300的外侧呈环形等间距设置有保证其稳固悬置的若干牵拉机构400，保证调位架300处于不同高度时，均能被牵拉稳固。牵拉机构400包括稳固于地面上的牵拉座410、牵拉座410顶面上转动连接的绕线盘420和绕线盘420一端安装的减速电机430，绕线盘420的内部设置有与减速电机430同轴连接的盘线轮421，盘线轮421的外侧缠绕有用于牵拉调位管310的钢索440，盘线轮421用于盘绕钢索440，牵拉机构400是通过减速电机430驱动盘线轮421旋转，而释放或拉紧钢索440，此减速电机430优选带自锁功能的电机，使得减速电机430停止工作时，仍能稳定牵拉钢索440，进而牵拉调位管310。绕线盘420的一侧且沿其轴线方向滑动连接有夹线套450，夹线套450与钢索440套接配合，夹线套450的一侧设置有用于挤压其内部钢索440的旋钮452，通过旋紧旋钮452固定钢索440，使钢索440进一步被限位。
88.本实施例中，伺服电机330以及减速电机430均与开关控制器600内的开关和太阳
能电池板500通过导线电性连接。
89.具体一点，调位管310的两侧面且沿其轴线方向对称设有限位平面311，观测架100的顶端口紧密套接有导向套120，导向套120的内侧面且沿其轴线方向对称设有导向台121，限位平面311与导向台121滑动连接，使得调位管310在调位架300内直线升降，不发生旋转。调位管310的底端固定设有与观测架100内壁滑动的顶套312，顶套312的内部套设有与螺纹杆320螺纹连接的顶块323，螺纹杆320的顶端抵在调位管310的顶端封口内，当螺纹杆320被旋转后，便会带动顶块323沿着螺纹杆320轴线方向移动，顶块323便顶着顶套312，进而带动调位管310升降。
90.进一步的，螺纹杆320的底端固定设有限位环321，限位环321的底端外侧呈环形等间距开设有若干齿形槽322，伺服电机330的输出轴一端同轴连接有台阶轴331，台阶轴331的前半段为小径段，避免与若干齿形槽322接触。台阶轴331的大径段台阶处呈环形等间距设有若干传动齿332，若干传动齿332与若干齿形槽322啮合，从而启动伺服电机330驱动螺纹杆320旋转。观测架100的底部外侧开设有与台阶轴331插接的轴孔101伺服电机330安装于观测架100的外部。
91.具体的，调位管310的顶端焊接有套环313，仪器架340的中部设有与调位管310顶部套接的卡环341，套环313用于限位卡环341下移，使得仪器架340处于顶端。套环313的外侧等间距焊接有若干挂环314，挂环314与钢索440的一端拴接，以便形成牵拉结构。仪器架340的左右两端分别安装有风向传感器350和风速传感器360，分别用于检测风向和风速，通过开关控制器600内的采集设备将信息传输到电脑中处理分析。仪器架340靠近两端的底面焊接有托架342，左右两侧的托架342上分别安装有温湿度传感器370和辐射计380，分别用于检测温度湿度和辐射情况。
92.进一步的，绕线盘420的两端为圆块且底部相连接，此结构使其内部形成空间，可进行盘线。绕线盘420的底部对称焊接有连接环422，牵拉座410的顶面焊接有套筒411，连接环422和套筒411通过销钉连接，使得绕线盘420能活动，以便随着钢索440牵拉角度改变时，绕线盘420能随着改变，保证钢索440受到的拉力处在一条线上。绕线盘420底部一侧且沿其轴线方向固定设有滑台423，滑台423的一端开设有呈t型的滑槽424，滑槽424的两端通过螺栓固定有塑料块，使得滑槽424密封，保证其内连接的物体不会滑脱。
93.除此之外，夹线套450的一侧连通有螺纹套451，旋钮452的一端固定设有与螺纹套451螺纹连接的螺栓，通过旋转旋钮452使其一端的螺栓挤压夹线套450内的钢索440，使得钢索440受拉时稳定。夹线套450的上方侧面铰接有摆动杆453，使得夹线套450能活动，从而随着钢索440角度改变而摆动角度。摆动杆453的底端铰接有滑动杆454，滑动杆454的底端设有与滑槽424插接的滑块455，使得夹线套450随着钢索440的释放或盘绕而跟随改变位置，利于保证钢索440始终呈直线牵拉状态。
94.进一步的，牵拉座410的两端对称设有呈回字形的插杆台412，插杆台412的内部插接有插地杆460，插杆台412的长度方向与套筒411的轴向相同，使得插地杆460长边所在平面始终与钢索440受力方向相交，由于插地杆460是钉入土壤中，此结构使得插地杆460长边侧面对土壤施力，增加接触土壤的受力面积，则通过土壤的反作用力，在调位管310受到风吹雨打时，可最大化抵消钢索440的拉力，进一步保证调位管310的稳固。
95.上述仪器架调整观测位置时，启动伺服电机330驱动台阶轴331正向旋转，而带动
螺纹杆320旋转，螺纹杆320旋转便带动顶块323上移，进而顶着调位管310上升，同时启动减速电机430驱动盘线轮421正向旋转，使得钢索440被释放，由于调位管310在上升，便可始终牵拉着钢索440，调位管310升至待测高度时，停止伺服电机330和减速电机430工作，再旋紧旋钮452压紧夹线套450内的钢索440，此时打开气象观测仪器进行气象观测即可，按上述步骤观测下一个高度气象即可。
96.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。