一种野外风雪流观测装置

1.本发明涉及测量装置技术领域，更具体地说，它涉及一种野外风雪流观测装置。


背景技术：

2.风雪流，又称风吹雪，其广泛分布在世界各地的高海拔地区。它不仅是极地冰盖、高山冰川和雪崩的物质来源，诱发各种(冰雪洪水、雪崩、泥石流及滑坡等)自然灾害，其直接或间接给工农业生产和人民的生命财产造成严重的损失。对风雪流进行研究或危害性评估时，其强度测定是其中的重要环节，但在野外环境中，由于地形、风向、风速等影响，以及艰苦的自然环境，不同高度风雪流的测定还存在一定的困难，为此，必须要求有能够同时观测不同高度并具有一定方向性的梯度风雪流观测仪，收集不同高度的输雪量，以便为风雪流强度以及工程防护措施提供依据。
3.现有的风雪流观测装置存在以下几点技术问题：
4.1.现有的风雪流观测装置不能根据风向进行转动，以至于收集的雪量不准确，不能对风雪流的危害性进行准确评估；
5.2.由于风雪流之后温度往往会升高，会导致收集的雪在收集袋内融化，导致收集。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种野外风雪流观测装置，该风雪流观测装置可以根据风向进行转动；同时，该风雪流观测装置能够防止收集的雪融化，从而达到提高测量数据准确性的效果。
7.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种野外风雪流观测装置，包括固定销，所述固定销为圆柱形中空固定销，所述固定销的底部设有控制箱体，所述控制箱体的顶部设有圆柱形凹槽，所述控制箱体内设有控制处理器、蓄电池一和无线传输装置，所述控制箱体的外侧壁设有充电口一；所述固定销的底部位于圆柱形凹槽内；所述控制箱体的内侧底部设有伺服电机一，所述伺服电机一的输出端穿过控制箱体的顶部与固定销的底部固定连接；所述固定销的侧壁对称设有两组收雪装置集，每组所述收雪装置集由5-10个收雪装置组成，所述收雪装置之间的距离为5cm；两组所述收雪装置集均与传动装置连接，所述传动装置位于固定销内，所述传动装置的顶部设有隔板；所述隔板的侧壁与固定销的内侧壁固定连接，所述隔板的顶部设有转动装置，所述转动装置的顶部设有风向标；
8.所述收雪装置包括固定块、通道盒、圆柱筒、收雪筒和制冷装置；所述固定块为类圆柱状，所述固定块的转轴处与传动装置固定连接，所述固定块远离传动装置的端部与通道盒的侧壁固定连接，所述通道盒为中空长方体，且所述通道盒的中空截面尺寸为4
×
4cm，所述通道盒的顶部设有多个气孔；所述通道盒的底部设有压力传感器一和压力传感器二；所述圆柱筒套接于通道盒上，且所述圆柱筒与通道盒固定连接；所述收雪筒的端部套接于圆柱筒上，且所述收雪筒与圆柱筒螺纹连接；所述制冷装置嵌设于收雪筒的侧壁内；
9.所述传动装置包括伺服电机二、轴承一、传动轴一、角度调节装置一和角度调节装
置二；所述角度调节装置一和角度调节装置二的数量分别与两组收雪装置集中的收雪装置的数量相同；所述伺服电机一的顶部与隔板固定连接，所述伺服电机一的输出端与传动轴一的端部固定连接，所述传动轴一远离伺服电机一的端部与轴承一固定连接，所述轴承一与固定销的内侧底部固定连接；所述角度调节装置一和角度调节装置二的一端均套接于传动轴一上，所述角度调节装置一和角度调节装置二的输出端分别与两个收雪装置固定连接；所述收雪筒内设有蓄电池二，所述收雪筒的顶部设有充电口二；
10.所述角度调节装置一包括锥形齿轮三、锥形齿轮四、支撑块三和传动轴四；所述锥形齿轮三套接于传动轴一上，所述锥形齿轮四与锥形齿轮三连接，所述锥形齿轮三的转轴处与传动轴四的端部固定连接，所述传动轴四远离锥形齿轮四的端部与固定块的转轴中心处固定连接；所述支撑块三套接于传动轴四上，所述支撑块三的侧壁与固定销的内侧壁固定连接；
11.所述角度调节装置二包括锥形齿轮一、锥形齿轮二、传动轴二、支撑块一、斜齿轮一、斜齿轮二、传动轴三和支撑块二；所述锥形齿轮一套接于传动轴一上，所述锥形齿轮一与锥形齿轮二连接，所述锥形齿轮二的转轴中心处与传动轴二的端部固定连接，所述传动轴二远离锥形齿轮二的端部与斜齿轮一的转轴中心处固定连接，所述斜齿轮一与斜齿轮二连接，所述斜齿轮二的转轴处与传动轴三的端部固定连接，所述传动轴三远离斜齿轮二的端部与固定块的转轴处固定连接；所述支撑块一和支撑块二分别套接于传动轴二和传动轴三上，且所述支撑块一和支撑块二均与固定销的内侧壁固定连接。
12.通过采用上述技术方案，将伺服电机一的输出端与固定销的底部固定连接，风向标与转动装置固定连接，这样可以通过风向标来确定风雪流的方向来转动固定销，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向；将固定块与角度调节装置一或角度调节装置二固定连接，可以实现一个电机同时控制所有的收雪装置进行转动，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向，达到准确集雪的效果；通过在收雪筒的底部嵌设一个制冷装置，当研究人员取下收雪筒拿入室内进行测量时，可以防止集雪融化，达到提高测量准确度的效果。
13.本发明进一步设置为：所述转动装置包括轴承三、旋转筒、轴承二和转动杆；所述轴承三与隔板的顶部固定连接，所述旋转筒的底部与轴承三固定连接，所述轴承二位于旋转筒的内部，且所述轴承二与旋转筒的顶部固定连接，所述转动杆的底部与轴承二固定连接，所述转动杆的顶部与风向标的底部固定连接。
14.通过采用上述技术方案，通过将转动杆与轴承二固定连接，可以实现风向标自由转动的效果；将轴承二固定在旋转筒内，且旋转筒的底部与轴承三固定连接，这样固定销旋转过程中，不会影响风向标的方向。
15.本发明进一步设置为：所述制冷装置包括多个制冷半导体、导热板、换热板、多个散热片和散热盒；多个制冷半导体的端部与导热板的侧壁固定连接，所述导热板与收雪筒的内侧壁与收雪筒的内侧壁固定连接；所述制冷半导体远离导热板的端部与换热板的侧壁固定连接，所述换热板远离制冷半导体的侧壁与多个散热片固定连接。
16.通过采用上述技术方案，将制冷半导体的制冷端与导热板的侧壁固定连接，且导热板覆盖在收雪筒的内侧壁，这样可以对整个收雪筒内的雪进行制冷，防止收雪筒内的雪融化。
17.本发明进一步设置为：所述固定销的侧壁设有多个贯穿固定销的通风孔。
18.通过采用上述技术方案，通过在固定销的侧壁开设多个贯穿固定销的通风孔，通风孔与通道盒的方向平行，这样吹过的风雪从通风孔穿过，减小了风阻，从而降低了观测装置被风雪流吹倒或吹断的发生概率。
19.本发明进一步设置为：所述控制箱体的四个外侧壁均设有固定钢绳；所述固定钢绳远离控制箱体的端部设有固定钉。
20.通过采用上述技术方案，通过在控制箱体的四个外侧壁均连接固定钢绳，且固定钢绳与固定钉连接，这样可以防止集雪过程中装置被吹倒的现象发生。
21.本发明进一步设置为：所述导热板的底部嵌设有压力传感器。
22.通过采用上述技术方案，将导热板的底部嵌设压力传感器，压力传感器可以实时感应收集雪的重量，研究人员可以根据集雪重量来判断是否需要取下收雪筒进行测量。
23.综上所述，本发明具有以下有益效果：
24.1.将伺服电机一的输出端与固定销的底部固定连接，风向标与转动装置固定连接，这样可以通过风向标来确定风雪流的方向来转动固定销，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向；
25.2.将固定块与角度调节装置一或角度调节装置二固定连接，可以实现一个电机同时控制所有的收雪装置进行转动，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向，达到准确集雪的效果；
26.3.通过在收雪筒的底部嵌设一个制冷装置，当研究人员取下收雪筒拿入室内进行测量时，可以防止集雪融化，达到提高测量准确度的效果。
附图说明
27.图1是本发明实施例中一种野外风雪流观测装置的正面剖视图；
28.图2是本发明实施例中一种野外风雪流观测装置收雪装置的侧面剖视图；
29.图3是图2中a-a处的截面图；
30.图4是图1中a处的放大图；
31.图5是图1中b处的放大图。
32.图中：1、固定销；2、收雪筒；3、通道盒；4、控制箱体；5、控制处理器；6、蓄电池一；7、充电口一；8、伺服电机一；9、固定钉；10、固定钢绳；11、无线传输装置；12、轴承一；13、圆柱形凹槽；14、压力传感器一；15、传动轴一；16、通风孔；17、固定块；18、风向标；19、气孔；20、压力传感器二；21、圆柱筒；22、换热板；23、导热板；24、散热片；25、制冷半导体；26、蓄电池二；27、充电口二；28、轴承三；29、伺服电机二；30、旋转筒；31、轴承二；32、隔板；33、转动杆；34、支撑块三；35、传动轴四；36、锥形齿轮四；37、锥形齿轮三；38、斜齿轮二；39、支撑块二；40、传动轴三；41、斜齿轮一；42、传动轴二；43、支撑块一；44、锥形齿轮二；45、锥形齿轮一；46、压力传感器。
具体实施方式
33.以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。
34.实施例：一种野外风雪流观测装置，如图1至图5所示，包括固定销1，固定销1为圆柱形中空固定销1，固定销1的底部安装有控制箱体4，控制箱体4的顶部设有圆柱形凹槽13，
控制箱体4内固定安装有控制处理器5、蓄电池一6和无线传输装置11，控制箱体4的外侧壁固定安装有充电口一7；固定销1的底部位于圆柱形凹槽13内；控制箱体4的内侧底部固定安装有伺服电机一8，伺服电机一8的输出端穿过控制箱体4的顶部与固定销1的底部固定连接；固定销1的侧壁对称安装有两组收雪装置集，每组收雪装置集由5-10个收雪装置组成，收雪装置之间的距离为5cm；两组收雪装置集均与传动装置固定连接，传动装置位于固定销1内，传动装置的顶部固定安装有隔板32；隔板32的侧壁与固定销1的内侧壁固定连接，隔板32的顶部固定安装有转动装置，转动装置的顶部固定安装有风向标18；
35.收雪装置包括固定块17、通道盒3、圆柱筒21、收雪筒2和制冷装置；固定块17为类圆柱状，固定块17的转轴处与传动装置固定连接，固定块17远离传动装置的端部与通道盒3的侧壁固定连接，通道盒3为中空长方体，且通道盒3的中空截面尺寸为4
×
4cm，通道盒3的顶部开有多个气孔19；通道盒3的底部固定安装有压力传感器一14和压力传感器二20；圆柱筒21套接于通道盒3上，且圆柱筒21与通道盒3固定连接；收雪筒2的端部套接于圆柱筒21上，且收雪筒2与圆柱筒21螺纹连接；制冷装置嵌设于收雪筒2的侧壁内；
36.传动装置包括伺服电机二29、轴承一12、传动轴一15、角度调节装置一和角度调节装置二；角度调节装置一和角度调节装置二的数量分别与两组收雪装置集中的收雪装置的数量相同；伺服电机一8的顶部与隔板32固定连接，伺服电机一8的输出端与传动轴一15的端部固定连接，传动轴一15远离伺服电机一8的端部与轴承一12固定连接，轴承一12与固定销1的内侧底部固定连接；角度调节装置一和角度调节装置二的一端均套接于传动轴一15上，角度调节装置一和角度调节装置二的输出端分别与两个收雪装置固定连接；收雪筒2内固定安装有蓄电池二26，收雪筒2的顶部固定安装有充电口二27；
37.角度调节装置一包括锥形齿轮三37、锥形齿轮四36、支撑块三34和传动轴四35；锥形齿轮三37套接于传动轴一15上，且锥形齿轮三37与传动轴一15固定连接，锥形齿轮四36与锥形齿轮三37啮合，锥形齿轮三37的转轴处与传动轴四35的端部固定连接，传动轴四35远离锥形齿轮四36的端部与固定块17的转轴中心处固定连接；支撑块三34套接于传动轴四35上，支撑块三34的侧壁与固定销1的内侧壁固定连接；
38.角度调节装置二包括锥形齿轮一45、锥形齿轮二44、传动轴二42、支撑块一43、斜齿轮一41、斜齿轮二38、传动轴三40和支撑块二39；锥形齿轮一45套接于传动轴一15上，且锥形齿轮一45与传动轴一15固定连接，锥形齿轮一45与锥形齿轮二44啮合，锥形齿轮二44的转轴中心处与传动轴二42的端部固定连接，传动轴二42远离锥形齿轮二44的端部与斜齿轮一41的转轴中心处固定连接，斜齿轮一41与斜齿轮二38啮合，斜齿轮二38的转轴处与传动轴三40的端部固定连接，传动轴三40远离斜齿轮二38的端部与固定块17的转轴处固定连接；支撑块一43和支撑块二39分别套接于传动轴二42和传动轴三40上，且支撑块一43和支撑块二39均与固定销1的内侧壁固定连接。
39.在本实施例中，当研究人员需要对风雪流进行研究时，首先将整个装置放在测试点，然后将四个固定钉9固定在地表中，同时需要拉直固定钢绳10；固定好后，研究人员可以观测风向标18的指示，从而判断风向，然后通过移动终端来调节收雪筒2的方向；移动终端与该装置通过蓝牙连接，研究人员通过移动终端点击固定销1旋转按钮，信息通过无线传输装置11传递到控制处理器5中，控制处理器5调节伺服电机一8进行旋转，伺服电机一8带动固定销1旋转，当通道盒3与风向标18平行时，伺服电机一8停止旋转；当伺服电机一8停止旋
转后，压力传感器一14和压力传感器二20分别感应平行于收雪筒2的风雪流压力和垂直于收雪筒2的风雪流压力；当压力传感器二20大于设定值时，信息传递到控制处理器5中，控制处理器5调节伺服电机二29旋转，伺服电机二29带动传动轴一15转动，传动轴一15旋转带动锥形齿轮一45和锥形齿轮三37转动，锥形齿轮一45带动锥形齿轮二44转动，锥形齿轮二44带动传动轴二42转动，传动轴二42带动斜齿轮一41转动，斜齿轮一41带动斜齿轮二38转动，斜齿轮二38带动传动轴三40转动，传动轴三40带动一侧的固定块17转动；锥形齿轮三37带动锥形齿轮四36转动，锥形齿轮四36带动传动轴四35转动，传动轴四35带动另一侧的固定块17转动，这样就实现了一个伺服电机二29旋转同时带动两侧的收雪装置转动，当压力传感器二20的压力值小于设定值时，控制处理器5调节伺服电机二29停止工作；这样就实现了进风口与风向垂直，达到对雪量准确收集的效果；收雪筒2的外径为5cm，相邻两个收雪筒之间的距离最小距离为5cm，每一个收雪筒2的容积约为270cm3，雪源充足、植被稀疏的积雪面移雪强度约为2g/cm
·
min，平均半小时可以达到200g的收集量，观测装置收集满时会提醒研究人员取下收雪筒2进行测量；在通道盒3的顶部开设多个气孔19，其根据流体力学的原理使得风雪流顺利进入收雪筒2内；收雪过程中，制冷装置持续工作，保证收雪筒2内的温度低于-5℃，这样研究人员在取下收雪筒拿到室内进行测量时，可以防止收雪筒内的雪融化，从而达到提高测量准确度的效果；当研究人员取雪时，直接通过旋转收雪筒2即可取下；充电口二27为蓄电池二26充电，蓄电池二26为制冷装置供电；该观测装置除制冷装置以外的元器件均通过蓄电池一6进行供电，充电口一7为蓄电池一6充电。
40.转动装置包括轴承三28、旋转筒30、轴承二31和转动杆33；轴承三28与隔板32的顶部固定连接，旋转筒30的底部与轴承三28固定连接，轴承二31位于旋转筒30的内部，且轴承二31与旋转筒30的顶部固定连接，转动杆33的底部与轴承二31固定连接，转动杆33的顶部与风向标18的底部固定连接。
41.在本实施例中，风向标18转动时，风向标18带动转动杆33旋转，转动杆33在轴承二31内旋转；旋转筒30与轴承三28固定连接，当固定销1旋转时，不会影响到旋转筒30旋转。
42.制冷装置包括多个制冷半导体25、导热板23、换热板22、多个散热片24和散热盒；多个制冷半导体25的端部与导热板23的侧壁固定连接，导热板23与收雪筒2的内侧壁与收雪筒2的内侧壁固定连接；制冷半导体25远离导热板23的端部与换热板22的侧壁固定连接，换热板22远离制冷半导体25的侧壁与多个散热片24固定连接。
43.在本实施例中，上述中提到的制冷装置制冷的具体实现方式是制冷半导体25进行制冷，其制冷端将冷量传递到导热板23上，导热板23将冷量传递到收集的雪中，而半导体的另一端为制热段，热量会通过换热板22到达散热片24内，散热片24进行对流换热。
44.固定销1的侧壁开有多个贯穿固定销1的通风孔16。
45.在本实施例中，固定销1的侧壁开设多个通风孔16，这样风雪流与固定销1接触时，部分气流会穿过通风孔16，这样大大减小了阻力，降低了观测装置吹断的概率。
46.控制箱体4的四个外侧壁均固定连接有固定钢绳10；固定钢绳10远离控制箱体4的端部栓接有固定钉9。
47.在本实施例中，通过在控制箱体4的四个侧壁安装固定钢绳10，这样可以对整个观测装置起到固定防吹倒的作用。
48.导热板23的底部嵌设有压力传感器46。
49.在本实施例中，导热板23中嵌设一个压力传感器46，压力传感器46可以实时测量收雪筒2内集雪的重量，当雪的质量达到200g时，压力传感器46将信息传递到控制处理器中，控制处理器5将信息进行处理并传递到无线传输装置11中，无线传输装置11发送到无线终端提醒研究人员取下收雪筒2进行后续测量。
50.工作原理：将伺服电机一8的输出端与固定销1的底部固定连接，风向标18与转动装置固定连接，这样可以通过风向标18来确定风雪流的方向来转动固定销1，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向；将固定块17与角度调节装置一或角度调节装置二固定连接，可以实现一个电机同时控制所有的收雪装置进行转动，从而使收雪装置的入口端正对风雪流的方向，达到准确集雪的效果；通过在收雪筒2的底部嵌设一个制冷装置，当研究人员取下收雪筒拿入室内进行测量时，可以防止集雪融化，达到提高测量准确度的效果。
51.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。