【技术实现步骤摘要】
本申请涉及传感器，尤其涉及一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置和方法。
技术介绍
1、近年来，伴随着物联网技术高速发展，万物互联的时代已经到来，需要各种各样的传感器监测所处的环境。其中，风速风向传感器的应用场景广泛，在气象、煤矿、风力发电、航空等领域都可以看到它的身影。
2、目前风速风向监测装置主要有风杯和风标结构、热式风速传感器、超声风速传感器等三种类型。其中，风杯和风标结构尺寸大，且旋转时易磨损；热式风速传感器功耗过高；而超声风速传感器价格昂贵，且以上风速风向监测装置都需要外部供电。
技术实现思路
1、本申请提供了一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置和方法，用于解决现有风速风向传感装置的结构复杂且无法自供能，不便于用户使用的技术问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、一方面，提供了一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，包括自供能模块以及与所述自供能模块连接的风速监测模块和风向监测模块；通过风力驱动所述自供能模块转动将风力转换为电能，所述自供能模块转动带动所述风速监测模块运行产生用于检测风速的第一电信号数据和带动所述风向监测模块运行产生用于检测风向的第二电信号数据。
4、优选地，所述自供能模块包括第一支撑基板、第二支撑基板、风向元件、传动转子、中心转轴和发电元件，所述第一支撑基板与所述第二支撑基板连接，所述风向元件与所述第二支撑基板连接，所述第二支撑基板与所述风向监测模块连接，所述传动转子与所述第二支撑基板连接，
5、优选地，所述传动转子的两端通过第一轴承与所述第二支撑基板连接；和/或，所述发电元件通过发电底座安装在所述第一支撑基板上。
6、优选地，所述风速监测模块包括安装在所述中心转轴上的风速转子、设置在所述风速转子两端的第一薄膜元件和安装在所述第一支撑基板上的第二薄膜元件，所述第二薄膜元件位于所述风速转子的正下方。
7、优选地，所述第一薄膜元件为fep薄膜、尼龙薄膜或石墨薄膜；和/或，所述第二薄膜元件为金属薄膜。
8、优选地，所述风向监测模块包括第三支撑基板、安装壳体、风向转子、传动转轴、第三薄膜元件和第四薄膜元件，所述传动转轴的一端与所述第二支撑基板连接，所述传动转轴的另一端通过第二轴承与所述第三支撑基板活动连接，所述安装壳体设置在所述第三支撑基板上，位于所述安装壳体正上方的所述风向转子固定安装在所述传动转轴上，所述风向转子的下端面设置有一块所述第三薄膜元件，所述安装壳体的顶端面上设置有数个与所述第三薄膜元件匹配产生电信号的所述第四薄膜元件。
9、优选地，所述第三薄膜元件为fep薄膜、尼龙薄膜或石墨薄膜；和/或，所述第四薄膜元件为金属薄膜。
10、优选地，所述安装壳体顶端面的八个方向上均设置有一块所述第四薄膜元件。
11、又一方面，提供了一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测方法，应用于上述所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置上，该鹦鹉螺式的自供能风速风向监测方法包括以下步骤：
12、对安装壳体顶端面上的每个第四薄膜元件所在区域进行标号，获取所述鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置中风速监测模块输出的第一电信号数据和风向监测模块输出的第二电信号数据；
13、对所述第一电信号数据和所述第二电信号数据进行分析，得到对应的信号频率和产生电信号区域的标号数据；
14、根据所述信号频率计算，得到检测风速；根据所述标号数据确定对应所述第四薄膜元件所表示风向作为检测风向。
15、优选地，所述第一电信号数据至少包括风速监测模块中风速转子旋转两周输出的相邻两组电信号，每组所述电信号包括4次不同电压的信号，该自供能风速风向监测方法包括：根据相邻两组所述电信号计算，不同电压的所有所述信号的间隔时间均值；根据所述间隔时间均值计算得到所述信号频率；获取风速修正系数，根据所述信号频率和所述风速修正系数计算，得到检测风速。
16、该鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置和方法，该装置包括自供能模块以及与自供能模块连接的风速监测模块和风向监测模块；通过风力驱动自供能模块转动将风力转换为电能，自供能模块转动带动风速监测模块运行产生用于检测风速的第一电信号数据和带动风向监测模块运行产生用于检测风向的第二电信号数据。
17、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：该鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置通过自供能模块、风速监测模块和风向监测模块相互配合实现将风能转化为电能和风速风向监测一体化，该鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置的体积小巧，结构简单，制作成本低廉，采用自供能模块实现自供能无需外部电源，解决了现有风速风向传感装置的结构复杂且无法自供能，不便于用户使用的技术问题。
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1.一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，包括自供能模块以及与所述自供能模块连接的风速监测模块和风向监测模块；通过风力驱动所述自供能模块转动将风力转换为电能，所述自供能模块转动带动所述风速监测模块运行产生用于检测风速的第一电信号数据和带动所述风向监测模块运行产生用于检测风向的第二电信号数据。
2.根据权利要求1所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述自供能模块包括第一支撑基板、第二支撑基板、风向元件、传动转子、中心转轴和发电元件，所述第一支撑基板与所述第二支撑基板连接，所述风向元件与所述第二支撑基板连接，所述第二支撑基板与所述风向监测模块连接，所述传动转子与所述第二支撑基板连接，所述发电元件安装在所述第一支撑基板上，所述中心转轴的一端与所述发电元件连接，所述中心转轴的另一端与所述传动转子连接；通过风力驱动所述风向元件转动带动所述传动转子、所述中心转轴和所述第二支撑基板转动，所述发电元件工作将风力转换为电能。
3.根据权利要求2所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述传动转子的两端通过第一轴承与所述第二支撑基板连接
4.根据权利要求2所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述风速监测模块包括安装在所述中心转轴上的风速转子、设置在所述风速转子两端的第一薄膜元件和安装在所述第一支撑基板上的第二薄膜元件，所述第二薄膜元件位于所述风速转子的正下方。
5.根据权利要求4所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述第一薄膜元件为FEP薄膜、尼龙薄膜或石墨薄膜；和/或，所述第二薄膜元件为金属薄膜。
6.根据权利要求2所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述风向监测模块包括第三支撑基板、安装壳体、风向转子、传动转轴、第三薄膜元件和第四薄膜元件，所述传动转轴的一端与所述第二支撑基板连接，所述传动转轴的另一端通过第二轴承与所述第三支撑基板活动连接，所述安装壳体设置在所述第三支撑基板上，位于所述安装壳体正上方的所述风向转子固定安装在所述传动转轴上，所述风向转子的下端面设置有一块所述第三薄膜元件，所述安装壳体的顶端面上设置有数个与所述第三薄膜元件匹配产生电信号的所述第四薄膜元件。
7.根据权利要求6所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述第三薄膜元件为FEP薄膜、尼龙薄膜或石墨薄膜；和/或，所述第四薄膜元件为金属薄膜。
8.根据权利要求6所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述安装壳体顶端面的八个方向上均设置有一块所述第四薄膜元件。
9.一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置上，该鹦鹉螺式的自供能风速风向监测方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测方法，其特征在于，所述第一电信号数据至少包括风速监测模块中风速转子旋转两周输出的相邻两组电信号，每组所述电信号包括4次不同电压的信号，该自供能风速风向监测方法包括：根据相邻两组所述电信号计算，不同电压的所有所述信号的间隔时间均值；根据所述间隔时间均值计算得到所述信号频率；获取风速修正系数，根据所述信号频率和所述风速修正系数计算，得到检测风速。
...【技术特征摘要】
1.一种鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，包括自供能模块以及与所述自供能模块连接的风速监测模块和风向监测模块；通过风力驱动所述自供能模块转动将风力转换为电能，所述自供能模块转动带动所述风速监测模块运行产生用于检测风速的第一电信号数据和带动所述风向监测模块运行产生用于检测风向的第二电信号数据。
2.根据权利要求1所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述自供能模块包括第一支撑基板、第二支撑基板、风向元件、传动转子、中心转轴和发电元件，所述第一支撑基板与所述第二支撑基板连接，所述风向元件与所述第二支撑基板连接，所述第二支撑基板与所述风向监测模块连接，所述传动转子与所述第二支撑基板连接，所述发电元件安装在所述第一支撑基板上，所述中心转轴的一端与所述发电元件连接，所述中心转轴的另一端与所述传动转子连接；通过风力驱动所述风向元件转动带动所述传动转子、所述中心转轴和所述第二支撑基板转动，所述发电元件工作将风力转换为电能。
3.根据权利要求2所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述传动转子的两端通过第一轴承与所述第二支撑基板连接；和/或，所述发电元件通过发电底座安装在所述第一支撑基板上。
4.根据权利要求2所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述风速监测模块包括安装在所述中心转轴上的风速转子、设置在所述风速转子两端的第一薄膜元件和安装在所述第一支撑基板上的第二薄膜元件，所述第二薄膜元件位于所述风速转子的正下方。
5.根据权利要求4所述的鹦鹉螺式的自供能风速风向监测装置，其特征在于，所述第一薄膜元件为fep薄膜、尼龙薄膜或石墨薄膜；和/或，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭淑婷，胡轶伦，李晓宁，唐名鸿，黄祥，全萌，冯俊升，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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