Датчик высоты снежного покрова

Авторы патента:

G01W1/14 - мерки для определения количества выпадающих осадков (измерение объема вообще G01F)

Владельцы патента RU 2542598:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) (RU)

Датчик высоты снежного покрова относится к метеорологическому приборостроению и предназначен для использования в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова. Датчик содержит цифровые термометры, равномерно расположенные на рейке, которая фиксируется треногой в верхней точке, однопроводный интерфейс, регистратор, компьютер с программой расчета и кабель USB. Задачей изобретения является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова.

Известны снегомерные рейки, которые представляют собой брус с делениями. Их устанавливают на метеорологической площадке с осени и до весны для наблюдений за высотой снежного покрова. Обычно устанавливают три рейки (по углам равностороннего треугольника) на расстоянии не менее 10 м друг от друга. Для устойчивости их привинчивают к специальному, постоянно закопанному в землю, деревянному бруску. Наблюдения за высотой снежного покрова производят с расстояния 5-6 м от рейки, чтобы не нарушать естественного состояния снежного покрова. Количество реек должно соответствовать желаемой степени точности [Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - С.75-76, 190-191].

Однако данные устройства не позволяют достоверно и оперативно получать данные по интенсивности осадков из-за необходимости подходить к каждой рейке, они малопригодны для дистанционных измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является датчик высоты снежного покрова [СССР, а.с. №316057, G01W 1/14, 1971 г.]. Датчик выполнен в виде вертикально устанавливаемой рейки. Дистанционные датчики температуры размещены по длине реки на известном равном расстоянии друг от друга. Каждый термометр соединен с регистратором метеорологической автоматической станции.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. Большое количество проводов от каждого датчика температуры увеличивает паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики. Кроме того, рейка с датчиками температуры является громоздкой, ее значительные габариты оказывают влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около рейки из-за ее нагрева солнцем, и, как следствие, влияют на достоверность измерений.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение достоверности измерений и снижение габаритов устройства. Технический результат - увеличение точности измерений.

Указанный технический результат достигается тем, что, как и прототип, датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном друг от друга расстоянии датчики температуры, и регистрирующее устройство.

В отличие от прототипа, рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами, при этом печатная плата соединена однопроводным интерфейсом с регистратором, который, в свою очередь, соединен с компьютером кабелем USB. Рейка размещена в белой термоусадочной трубке. Датчик дополнительно снабжен компьютером с программой расчета высоты снежного покров.

Однопроводный интерфейс, соединяющий печатную плату и регистратор, и кабель UDB, соединяющий регистратор с компьютером, располагают под землей, что позволяет дополнительно снизить влияние на температурный режим в месте измерений высоты снежного покрова при незначительной высоте снежного покрова.

Для устойчивости конструкции датчика верхнюю часть рейки закрепляют треногой.

На чертеже дана схема датчика высоты снежного покрова.

Датчик высоты снежного покрова содержит цифровые термометры 1, рейку в виде трехпроводной печатной платы 2, треногу 3, однопроводный интерфейс 4, регистратор 5, кабель USB 6.

Устройство работает следующим образом. Рейку 2 с цифровыми термометрами 1, каждый из которых припаян на известной высоте, устанавливают вертикально, фиксируя ее в верхней точке с помощью треноги 3. Для производства наблюдений с компьютера (не показан) по кабелю USB 6 поступает команда на регистратор 5. Регистратор, по однопроводному интерфейсу 4, одновременно считывает показания всех цифровых термометров 1 и передает их на компьютер по кабелю USB 6. Компьютер по специальной программе производит вычисление высоты снежного покрова. Высота снежного покрова определяется, например, по превышению заданного порогового значения разницы показаний между двумя соседними термометрами, начиная с верхнего термометра.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет:

- из-за отсутствия большого количества проводов снизить паразитную теплопередачу между датчиками на рейке, ухудшающую точностные характеристики;

- за счет снижение габаритов рейки и применения высокоточных цифровых термометров уменьшить ее влияние на естественный снежный покров как за счет образования «наддувов» и «выветриваний», а также за счет оттаивания снега около зонда из-за его нагрева солнцем;

- предлагаемый датчик высоты снежного покрова имеет возможность использовать большее количество (50…100) цифровых термометров, что позволяет увеличить разрешающую способность и точность измерения.

1. Датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном расстоянии друг от друга датчики температуры и регистратор, отличающийся тем, что датчик дополнительно снабжен компьютером с программой расчета высоты снежного покрова, а рейка выполнена в виде трехпроводной печатной платы с припаянными к ней высокоточными цифровыми термометрами и размещена в белой термоусадочной трубке, при этом печатная плата по однопроводному интерфейсу соединена с регистратором, который, в свою очередь, при помощи USB кабеля соединен с компьютером.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что однопроводный интерфейс и USB кабель располагают под землей.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки качества полива и оценки работы поливной техники. Сущность: на участке дождевания устанавливают фотоэлектрический датчик системы контроля.

Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах // 2476912

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах. .

Способ радиационного мониторинга экосистем по измерению радиоактивности снежного покрова при проведении снегомерной съемки // 2188442

Изобретение относится к экологическому контролю. .

Способ измерения осадков // 2097798

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности и суммарного количества выпадающих осадков.

Индикатор атмосферных осадков // 2097797

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях оперативного измерения интенсивности осадков.

Автоматический осадкомер // 2054703

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения. .

Плювиограф // 2034316

Измеритель параметров капель искусственного дождя // 2004002

Весовой способ определения интенсивности атмосферных осадков // 2003142

Измеритель параметров капель дождя // 1793405

Способ определения толщины снежного покрова в лавинных очагах // 2547000

Изобретение относится к способам дистанционного определения толщины снежного покрова и может быть использовано с целью прогнозирования лавинной опасности. Сущность: последовательно проводят летние и зимние зондирования склона с использованием лазерного дальномера. Зондируя склон под соответствующими углами наведения - по азимуту (Az) и углу (β) возвышения, измеряют расстояние от места его установки в долине до контрольных точек в зоне зарождения лавин относительно реперной точки. По разнице между результатами зондирований в летний и зимний периоды определяют толщину (AE) снежного покрова в направлении зондирующего лазерного луча. При этом для каждой контрольной точки на склоне определяют экспозицию склона (не показано на фиг.6), крутизну (βкр) склона, а также проекцию ( n ¯ ) на горизонтальную плоскость нормали (n), проведенной к контрольной точке на склоне, и отрезка (AE), характеризующего толщину снежного покрова на склоне в направлении зондирующего лазерного луча. Определяют угол (ψ) между данными проекциями. По значениям найденных величин определяют истинную толщину снежного покрова в виде проекции отрезка (AE) на нормаль, проведенную к поверхности склона в контрольной точке лавинного очага. Технический результат: повышение точности определения толщины снежного покрова в лавинных очагах. 4 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Способ измерения нарастающих отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова // 2554303

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для измерения нарастающих отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова. Сущность: организуют инеемерную площадку для наблюдений за структурой снежных кристаллов на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Регулярно измеряют высоту снежного покрова. Устанавливают образование сублимационного инея по наличию сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов. Фиксируют интенсивность сублимационного инееобразования по приросту высоты снежного покрова в период между снегопадами. Снимают показания высоты прироста отложений сублимационных ледяных игольчатых или перистых кристаллов инея. Ведут количественный учет образовавшихся отложений сублимационного льда-инея на поверхности снежного покрова в период между снегопадами. Определяют степень загрязнения снежного покрова. Технический результат: повышение точности измерения и количественного учета отложений сублимационного льда-инея в период между снегопадами. 5 ил.

Оптический способ измерения атмосферных осадков // 2575181

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и может быть использовано для расширения области применения оптических осадкомеров. В заявленном оптическом способе измерения атмосферных осадков с помощью источника излучения, линейного сенсора и оптической системы формируют измерительную площадь, размеры которой адаптируют в зависимости от текущей интенсивности осадков, затем регистрируют горизонтальные размеры теней частиц осадков по количеству затененных светочувствительных элементов линейного сенсора, осуществляют передачу потока измерительной информации и вычисление искомых параметров атмосферных осадков. Технический результат - возможность регулирования потока данных, генерируемых оптическим осадкомером, для предотвращения превышения пропускной способности канала связи. 1 ил.

Способ определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения // 2611696

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения. Сущность: получают видеоизображение посредством телевизионной камеры видимого диапазона спектра. Производят цифровую обработку видеоизображения. Анализируя полученные в результате обработки видеоизображения данные, определяют наличие осадков. Причем на этапе цифровой обработки обрабатывают один кадр видеоизображения с помощью бортовой цифровой вычислительной машины, выполняя при этом следующие операции: поиск векторов градиента функции изображения в каждой точке изображения; построение ориентированной гистограммы двумерного поля градиентов функции изображения; определение преимущественного направления вектора градиента функции изображения; поиск границ, соответствующих преимущественному направлению вектора градиента функции изображения; свертку изображения с двумерным вейвлетом Хаара для детектирования линий; определение интенсивности осадков. Технический результат: повышение быстродействия и уменьшение требуемого объема оперативной памяти для осуществления обработки и анализа видеопотока, а также снижение массогабаритных характеристик бортовой аппаратуры. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ калибровки оптического измерителя осадков // 2617033

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для калибровки оптического измерителя осадков. Заявленный способ калибровки осуществляют с помощью непрозрачного стержня круглого поперечного сечения, который перемещают через оптический канал под прямым углом к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня относительно плоскости оптического канала на всем пути следования стержня, при этом значение поправки для каждого из выделенных участков рассчитываются по формуле: где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала, Dc - диаметр стержня, - среднее измеренное значение диметра стержня, полученное при его перемещении в участке i. Технический результат - устранение погрешности определения размеров частиц осадков, вызванной неоднородностью светового потока в оптическом канале. 2 ил.

Датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности // 2617146

Изобретение относится к устройствам для определения толщины снежного покрова и может быть использовано для оценки лавинной опасности и определения снегонакопления в горах. Сущность: датчик высоты снежного покрова состоит из жесткого пластикового корпуса (1) с крышкой (2) в верхней его части и острым нижним наконечником (11). В верхней части корпуса (1) закреплена антенна (3). Внутри корпуса (1) расположены GPS-приемник (4), компас (5), гироскоп (6), цепочка датчиков (7) температуры, радиомодем (8), контроллер (9), блок (10) автономного питания. Выходы GPS-приемника (4), компаса (5), гироскопа (6) и датчиков (7) температуры соединены с контроллером (9). Технический результат: обеспечение автономного функционирования, усиление прочности конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для подсчета количества капель // 2620168

Изобретение относится к области лабораторного оборудования, используемого при изучении процессов капельно-дождевой эрозии почв, и может быть использовано при исследовании почвенных образцов в процессе изучения протекающих эрозионных процессов. Устройство для подсчета количества капель включает: кожух с отверстием, диэлектрическую панель, два соединенных между собой осью кронштейна, контактную пластину, коромысло, расположенное на оси, источник тока и регистратор. Один из кронштейнов выполнен с возможностью подключения к источнику тока. Кронштейны и контактная пластина закреплены на диэлектрической панели, которая размещена внутри кожуха, а коромысло свободно расположено на оси таким образом, что одно его плечо выступает из отверстия кожуха, а второе плечо расположено с возможностью соприкосновения с контактной пластиной, при этом регистратор соединен с контактной пластиной и источником тока. Изобретение обеспечивает высокую чувствительность устройства при отсутствии накопления упавших капель на поверхности контактного элемента, в результате чего исключается возможность получения ложного результата. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Способ оценки интенсивности дождя по данным измерений спутникового микроволнового радиометра amsr2 // 2627568

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки интенсивности дождя над территориями океана, свободными ото льда. Сущность: получают значения радиояркостных температур по четырем радиометрическим каналам, имеющим частоты 6.9 ГГц горизонтальной поляризации и 6.9 ГГц вертикальной поляризации, 7.3 ГГц горизонтальной поляризации и 7.3 ГГц вертикальной поляризации, 10.65 ГГц горизонтальной поляризации и 10.65 ГГц вертикальной поляризации. Вычисляют интенсивность дождя с использованием зависимости, учитывающей разницу радиояркостных температур и коэффициенты настроенной Нейронной Сети. При этом численные значения упомянутых коэффициентов получают математическим моделированием уходящего излучения системы Океан - Атмосфера в условиях осадков и проведением численного эксперимента с использованием Нейронных Сетей в качестве оператора решения обратной задачи. Причем при моделировании излучения применяют уточненные модели ослабления микроволнового излучения молекулярными газами и жидкокапельной влагой в облаках и осадках, а также новую параметризацию излучения океана. Технический результат: повышение точности оценки, расширение диапазона условий применения.

Анализатор снегонакопления // 2640752

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и может быть использовано для анализа снегонакопления на лавиноопасных участках. Сущность: анализатор снегонакопления включает в себя ряд опорных конструкций и принимающую плату (1) обработки и анализа данных, общую для всех опорных конструкций. Каждая опорная конструкция представляет собой стойку фиксации с передатчиком-приемником (2) и с открытой полимерной поверхностью (4), на которой закреплен датчик (3) потенциала электростатического поля. Указанный датчик (3) выполнен с возможностью непрерывной передачи через устройство “передатчик-приемник” (2) сигнала о величине потенциала электростатического поля, образуемого метелевым снегом, на принимающую плату (1) обработки и анализа данных. Принимающая плата (1) обработки и анализа данных выполнена с возможностью систематизации показателей потенциала электростатического поля снежных поверхностей. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.