风向风速

2025-02-02

风向风速（共7篇）

风向风速篇1

气象数据采集监视在各行各业应用广泛，特别在当今提倡旅游经济时代，通过对气象数据的采集监视，对于保障旅游安全、提高旅游管理水平有非常重要的参考指导作用。本风速风向气象数据检测系统被应用在旅游景区的索道管理中，通过对高空索道整个线路上风速风向仪检测数据的采集并进行监视，对超过警示数据进行报警，为高空索道是否能安全发车运行提供决策参考，从而保证索道在安全的气象条件下运行。

1 背景

某景区有一往复式索道，索道缆索用多个支架支撑，上站和下站落差很大，风速风向对索道车安全运行影响很大。该索道系统本身含有一个风速风向系统，但其只能监测上站风速风向数据，且数据不保存，无法传递信息到总控站。为保障运输安全，用户希望开发一个风速风向采集监视系统，实时采集索道关键支架区域的风速风向数据并能进行图形显示，其数据作为能否发车的主要依据，采集的风速风像数据保存在数据库。

2 系统架构

风速风向仪安装在支架上，统一编址, 通过无线方式连接上下站收发器。采集计算机放置在总控站，计算机COM口外接RS-232-RS-485转换器, 通过485总线连接上站收发器。采集程序采用周期轮询方式询问风速风向仪，获取其监测数据，然后通过udp协议发送给中心监视器并存储于数据库中。中心监视器通过图形化的界面显示风速风向数据，并能实时报警。远程监控端通过读取数据库中最新记录显示每个监测点的风速风向数据(可以有两种显示模式：表格式和图形式)。系统架构如图1所示。

串口接口参数：通讯速率9600波特，8位数据位，1位停止位，无校验位。

通讯协议：主机发送被采集风速风向仪地址码：Ax;被采集风速风向仪应答：4EXXXXEXXXX0A0D;

3 主要软件功能模块

1)采集服务器软件：采集服务器计算机通过RS-232转RS-485连接收发器，收发器再通过无线方式连接多台风速风向仪。采集服务器软件通过定时轮询读取风速风向仪的风速风向数据，读取后通过udp协议快速发给中心监视器计算机，并同时将读取的数据送往数据库服务器存储。

2)中心监视软件：中心监视器软件通过udp协议接收采集服务器发来的数据，并用图像化的界面实时显示每个风速风向仪的数据，并对超过警示的数据采用颜色和声音报警。

3)远程监视软件：远程监视器软件通过读取数据库中最新纪录，以图形化的界面显示每个风速风向仪的风速风向数据，并对超过警示的数据采用颜色和声音报警。

4 采集服务器软件

4.1 采集服务器软件分析

对采集服务器软件需求分析后，描绘系统的组成单元包括定时单元，串口发送单元，串口接收单元，协议编解码单元，显示单元，存储单元，参数配置单元，安全认证单元，采集控制单元等。

工作流程为：定时系统启动一次批采集，采集控制询问A1风速风向仪，等待其返回监测数据。等待时间为n毫秒, 若收到数据, 则解码写入接收缓存区尾部, 发送信号启动保存处理, 自己立即返回继续轮询下一个风速风向仪。若等待超时, 则修改特定标志, 继续轮询下一个风速风向仪, 直到完成本次轮询。同时, 存储单元在等待保存信号, 一旦收到该信号, 其从缓存队列头部取得数据保存到数据库。

4.2 采集服务器软件结构

如图2所示, 串口发送单元和串口接收单元合并为串口通讯单元, 可使用现有的SPCOMM组件。从工作过程分析，COM口发送、接收、采集数据存储等功能单元互不相关，为提高系统实时性和效率，采用多线程技术，存储功能同系统其他功能由不同线程完成。为了保证它们操作的正确次序(发--收--存)和对共享资源正确访问，必须采用线程同步技术。

4.3 SPCOMM串口通讯组件

Spcomm是一个Delphi串口组件，由Small-Pig Team开发，该组件封装了与串口通信相关的属性及事件，提供了对串口的相关操作，具有编程简单、通用性强、可移植性好等特点，是一个在Delphi软件开发中被广泛应用的串口通信组件。

4.4 多线程及线程同步技术

在本程序中，存储功能和COM通讯等工作在不同的线程，以提高实时性。PC机查询数据发送后，调度功能使用WaitForSingleObject函数进入等待状态，直到接收到有效数据事件内核对象变为已通知状态或等待超时。存储功能由另一个线程完成, 该线程平时处于等待状态，无限期等待二个事件中任一个发生, 一个是调度线程激发的数据保存事件, 当接收到数据后，调度线程将保存事件内核对象变为已通知状态后, 存储线程退出等待状态，从数据共享缓存队列, 从其头部取出数据, 调用存储过程将数据保存到数据库指定的表中。另一个是终止运行事件, 当主程序关闭时, 调度将终止事件内核对象变为已通知状态, 存储线程退出等待状态。

5 中心监视软件

中心监视软件使用多线程与采集服务器进行udp通信，使用绘图函数，将风速风向数据以图形化的方式显示。一台机器可以通过设置有选择的监视多个风速风向仪的数据，并根据报警参数设置实时报警。如果监测点较多，可以使用多台机器对不同地点的风速风向议进行监视，从而达到监视覆盖全网的目的。

5.1 udp代码举例

5.2 风速风向监视图

图3为风速风向监视图。

6 结束语

该系统已投入运行，现有8个采集点，每点采集时间为200ms，一个周期设为2s, 现系统工作正常。

摘要：该系统使用delphi7.0和SPCOMM组件开发一个风速风向多点采集软件, 使用c#开发监视软件, 其中采用了多线程、线程同步和udp协议传输技术以实现最大程度的实时性, 系统已投入使用。

关键词：SPCOMM,多线程,线程同步,C#

参考文献

[1]Robinson S.C#高级编程[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[2]Richter J.Windows核心编程[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[3]邱庆生.版主答疑—Delphi高级编程技巧[M].北京:清华大学出版社, 2000.

风向风速篇2

【教材分析】

《风向和风速》属于小学科学地球与宇宙部分中的“天气”单元，选自教科版科学四年级上册第一单元第四节。本单元以天气为主题，引导学生关注每天天气的变化，对天气的一些基本特征（云量、降水量、风和气温）进行研究，并像气象学家那样观察、记录、分析各种天气现象。

本课内容就是对四种基本特征之一的风进行研究。学生在此之前，刚刚学习了并能够做简单的天气日历，在天气日历中就需要学生描述风向和风速，通过这一课的学习，能让学生更好地了解天气情况，掌握风向和风速的知识并能记录天气情况。

【学情分析】

本课教学对象是四年级的学生，这个年龄段的学生活泼好动、思维处于感性认识阶段，对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于动手操作具体形象的物体。他们通过三年级的学习，对科学课的认识得到了一定提高，对身边的自然现象已经有了观察的意识、探究的能力，记录的习惯，为本节课的学习做了知识与情感铺垫。

【教学目标】

科学概念：风可以通过自然界中事物的变化来感知，可以用风向和风速来描述。过程与方法：学习自制简易风向标方法，并使用适当的方法记录观察结果。

情感、态度、价值观：感受到使用简单工具能对天气观察活动提供很大的帮助。进一步提高观察天气现象的兴趣和好奇心。

【教学重点】

能描述风向和风速

【教学难点】

用自制的风向标和小风旗测量风向和风速，并使用适当的方法纪录观察结果。

【教学准备】

自制风向标、小风旗、多媒体课件

【教学过程】

一、创设情景，导入新课

多媒体展示关于风的谜语，让学生猜测谜底，引出这节课的主题“风”。教师提问：

1.见过风吗？

2.怎么知道风的存在？

多媒体展示风吹动树枝摇摆、头发飞舞、红红旗飘东的图片，让学生感知风可以通过自然界中事物的变化来感知。

多媒体展示一段天气预报，让学生找出描述风的关键词（东北风6级，阵风7-8级），引导学生了解风的两个要素：风向和风速。引出课题，并板书：风向与风速

二、自主探究，发现新知

1.认识风向和风向标

学生阅读课文P9页，边默读边思考两个问题，什么是风向？风向可以用什么仪器测量？给学生3分钟时间。

①教师提问：风向是什么？

学生举手回答：风向是风吹来的方向。（板书：风向是风吹来的方向）教师引导提示学生如何理解风向，例举其他例子帮助学生理解

1.西游记里唐僧从东土大唐而来，去往西天取经，那么唐僧从何而来，是哪里人？（强调唐僧从东土大唐来，所以唐僧是东土大唐人，去往西天）

2.南方有个商人到北方做生意，商人是哪里人，去往哪里？（强调商人是南方来的，所以商人是南方人，去北方做生意）

风向也是如此，风从哪里来，就是什么风。比如：北风从北边来，是从北吹向南的风。提问学生其他风向，西风，东风等说一说风从哪里来吹向哪，进而加深理解。

②教师提问：了解了风向，那可以用几个方位来表示？哪8个方位。

学生回答：8个。东南西北，东南、东北、西南、西北（板书方位图）

再次巩固，根据方位图，提问学生风从哪里来就叫什么风，东南风是哪边吹来的风吹向哪？（请学生回答）

多次提问及多媒体展示小动画，从而加深学生理解风向，并认识到风向是吹向对面的方向，如北风吹向东。

③小活动：教师手持小红旗，由学生猜测风吹来的方向，并指出吹什么风。

具体实施：先与学生根据已知建筑物方位，确认教室方位，教师随意展示小红旗的旗面方向，有学生观察猜测风向。

④教师提问：通过之前的阅读，什么仪器可以测量风向？风向标箭头指的是什么？

学生回答：风向标。风向标的箭头指的是风吹来的方向。根据风向标箭头指的是风吹来的方向，使学生将风向概念与风向标的箭头指向对等，了解在测量风向时风向标箭头指向哪里吹的就是什么风。

⑤认识风向标后，让学生观看书本，如何自制一个简易的风向标，一起阅读并提出制作过程中的注意事项（风向标箭头要稍小与风向标箭翼，箭头和箭翼以及插入的大头针要尽可能在同一平面内。）

展示课前自制的风向标，提问学生：手里有已经制作好了风向标，该如何进行测量? 通过讨论得出使用自制的风向标测量风向时应注意： 1.明确所在的方位是正确判断风向的基础。

2.风向的观测活动一定要在室外空旷的地方进行。布置下节课学生需带材料，一起制作风向标。

2.风速和风速等级与怎样描述风速

学生阅读课文P10页，边默读边思考两个问题，什么是风速？风速可以用什么仪器测量？给学生3分钟时间。

①教师提问：风速是什么？

学生举手回答：风速是风的速度，是以风每秒进行多少米来计算的。（板书：风速是以风每秒进行多少米来计算的）

教师引导提示学生如何理解风速 ②教师提问：风速可以用什么仪器测量？

学生回答：风速仪。

向学生介绍风速仪的特点及工作方法。

③介绍科学家利用风速仪测量风速，熟悉“蒲福风力等级”表。

一起了解蒲福风力等级表，并加以解释。多媒体展示其中几个等级图片，激发学生阅读兴趣。

四、课堂小结

提问：有谁能向同学们介绍一下，他今天的收获吗？教师总结：风是有方向的，风也是有大小的，我们可以通过所学的知识测定风向，风速。我们了解了风，就可以和风成为朋友呢！

五、巩固练习

1、风向是指（）的方向，如:北风、西风、东南风、东北风。

2、风向标是（）的仪器。

3、风的速度是以风（）来计算。

4、风速仪是（）的仪器。

5、气象学家把风速记为（）等级。

六、板书设计

风向和风速

风向：风吹来的方向。

风速:以风每秒进行多少米来计算

【教后反思】

在教学中我发现，学生一开始对于风向的概念是很模糊的，所以在学习过程中，通过其他例子，我明确指出，风吹来的方向即风向，纠正某些同学头脑中的错误知识。以及旗面方向辨别风向的活动，我以教室为基点，仔细的阐明了我们所处的方位，然后随机指出旗面的方向，学生回答是指从什么方向吹向什么方向。接着，让学生了解气象学家会利用风向标来测风向，并指出风向标箭头所指方向即是风吹来的方向——风向。除了风向，还有一个与风有关的特征就是风速。向学生介绍风速的概念，并向学生展示测量风速的工具风速仪图片介绍其工作方式。然后，一起了解风速等级。并要求学生课后准备风向标材料，下节课一起制作。这个课程我分为了两课时完成。

一种光电式风速风向测量系统篇3

系统设计要求在单片机的控制下完成风速风向的采样工作, 并根据不同的风速, 采用M法和T法进行计算, 并显示测量的风速, 根据风向的情况自动测量并显示。本次设计的电路主要有风速风向采集电路, STC89CS52单片机系统, 显示电路, 复位电路, 软件设计包括基本采集模块, 系统模块, 显示模块等设计, 大致设计的思路如图1所示。

风速风向仪的硬件系统包括单片机系统, 测风速部分, 测风向部分以及显示部分, 风速风向仪的硬件系统框图如图2。

2 软件设计

2.1 主程序流程图

STC89C52单片机使用经典的MCS-51内核, 但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上, 拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash, 使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。首先是要对STC89C52进行初始化。初始化内容包括定时器、中断系统及各个单元内容的初始化。然后进入到主程序中, 开始对脉冲信号进行采样、处理这里是程序设计的关键。

2.2 转速测量方法

转速测量方法可以主要分为三类:

2.2.1 机械rpm转速测量

通过机械测量传感器采集数据, 是最古老的rpm转速测量方法。传感器采集到的转速资料, 还要通过仪器内部的电子分析。这种测量方法仍被应用, 但大多数用于20至10000rpm的低转速测量。这种测量方法在测量过程中依赖于接触压力, 其最大的缺点是加载运动不连续。另外, 机械转频闪法测量rpm转速不可应用于细微物体, 如果转动率过高, 易发生滑走情况。

2.2.2 采用反射原理的电力转速测量法 (光学rpm转速测量法)

测量仪器发射出的红外线经固定在待测目标上的反射条反射后, 即携带上有关转速信息。测量仪器接收反射波后, 经过处理即可得到转速。这种测量方法虽然要比机械rpm测量法先进, 但是并非所有持待测目标上都可以安装反射条。

2.2.3 频闪rpm转速测量法

按照频闪原理, 当高速闪光的频率和目标的rpm转速 (移动) 同步时, 在观察者的眼中, 目标是静静止的。同其它的测量方法如机械法或光学传感器法直比, 频闪原理的优点显而易见:这种方法可以用于测量小型目标或不便触及部位的rpm, 而不需要在待测目标上固定反射条。例如, 如用于生产过程测量时, 便不需中止。测量范围:100至20000rpm。除了测量rpm转速外, 频闪测量法还可用于振动分析和动作监控。

对于不同形式的测量方法其测量范围如图3所示。

目前, 在以光电编码器构成的测速系统中, 常用的数字式转速测量方法主要有三种, 分别是M法 (频率法) 、T法 (周期法) 、M/T法 (频率/周期法) 。M法是在既定的检测时间内, 测量所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速, 比较适合于高速场合;T法是测量相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速, 适合速度比较低的场合;M/T法是同时测量检测时间和在此时间内的转速脉冲信号的个数来确定转速。

2.3 测量方法比较

T法适合速度比较低的场合, 当转速较高时其准确性较差;而M法其性能特点正好与T法相反, 比较适合于高速场合, M/T法则是前两种方法的结合, 在整个速度范围内都有较好的准确性, 但对于低速, 该方法需要较长的检测时间才能保证结果的准确性。三种方法的各项性能比较如表1所示:

表1中, m1、m2:检测时间间隔内的脉冲计数值 (分别对应M、T法) ;T为规定的检测时间间隔;P为圆光栅编码器每转一圈发出的转速脉冲信号的个数;fc为T法中已知频率值 (填充被测频率相邻两个脉冲的间隔) ;n是电机每分钟的转速;Ttach为圆光栅测速脉冲周期;e是圆光栅编码器的制造误差。

由表1可知:从测速精度来看, 若要求高精度测速, M法中应计数值m较大, 当检测时间Tg选定后 (一般不应过长, 以保证测量条件不变且速度快, 实现测量快速性) , 只有被测转速n较高或圆光栅编码器每转一圈发出的转速脉冲信号个数P较多, 才能使m1较大。对于P给定情况, 只有n大时, m1才大。可见M法适于高速测量。经类似分析可知T法适于低速测量, 考虑高速和低速时的综合性能M/T法最好。

从检测时间来看, M法的检测时间与转速无关, T法的检测时间随着转速的增加而减小, 若M/T法牺牲一点分辨率, 则可以使检测时间与M法几乎相同。因此, 从综合效果看M/T法是较好的测速方法。

从计算方法来看, M法与T法较为简单, 而M/T法的计算较为复杂。

2.4 转速测量方案选定

对于一个转速检测系统来说, 其关键在于能够使测速结果在整个转速范围内的准确性和分辨率为最佳, 并满足快速的动态响应要求。为此, 将速度范围分为两部分, 分别采用两种方式进行检测:对应于低速段, 采用T法。

2.5 风向测量方案选定

测风向采用风带动风向标旋转并带动主轴, 可以使用机械式测量或者传感测量, 机械式测量方法比较落后, 精确度也很低, 几乎没有智能化, 所以现在已经很少采用。传感器测量采用各种方向传感器进行方向测量的一种方法, 按其信号输出方式可以分为光电式, 电阻式等, 本文选用绝对式光电编码器, 其输出的信号可以是BCD码, 可以直接被单片机接受, 灵敏度也很高较之电阻式传感器使用更方便 (由于这个原因, 本文实物部分可能与设计有不同) 。而且绝对式编码器有一个零位参考点, 风向要求单圈测量, 范围在0-360°内, 所以可以用零位参考点对每圈的测量结果进行复位, 输出复位信号到单片机, 即使断电或者其他原因引起测量滞后也没有影响, 因为他的测量结果只与前后的位置有关。绝对式编码器的精度与它的位数有关, 也就是他的输出信号线的多少, 精度计算公式为

F=360°/2* (其中*为位数)

3 系统的调试

3.1 硬件调试

为安全起见, 首先必须进行断电调试。确认电源电压是否正常。用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压, 看是否是电源电压, 例如常用的5V。接下来就是检查复位引脚电压是否正常。分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值, 看是否正确。然后再检查晶振电路是否起振了, 此, 现在已经很少有用外部扩ROM的了) , 一定要将EA引脚拉高, 否则会出现程序乱跑的情况。如果系统不稳定的话, 有时是因为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间接上一个0.1u F的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的话, 则需要再接一个更大滤波电容, 例如220u F的。遇到系统不稳定时, 就可以并上电容试试 (越靠近芯片越好) 。

3.2 软件调试

结构化软件的调试一般可以将重点放在分模块调试上, 统调是最后一环。软件调试可以采取离线调试和在线调试两种方法。前者不需要硬件仿真器, 借助于软件仿真器即可;后者一般需要仿真系统的支持。但对于经验丰富的人来说, 可以不要仿真器, 直接将程序代码烧录到芯片, 直接通电试验, 观察关键现象。以

摘要：本文以STC89CS52单片机为核心给出了风速风向测量系统的硬件及软件设计方案, 系统的硬件分为电源部分, 风速采集部分, 风向采集部分, 单片机部分等;软件部分的设计采用模块编程, 并且详细介绍了光电编码技术在风速风向测量中的应用。

关键词：单片机,光电编码器,LED测量

参考文献

[1]方严军, 孙健.智能仪器技术及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[2]杨志忠, 卫桦林, 郭顺华.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2004.

风向风速篇4

摘要：本文利用2005～2007年江门市区西区测点连续降水的监测数据,尝试浅析风向和风速变化引起降水酸度的变化,进一步认识酸雨防治要走区域性合作路线的重要性.作者：夏光耀廖凌陈火林作者单位：夏光耀,陈火林(江门市环境监测中心站,广东江门,529000)

廖凌(江门市新会区环境监测站,广东江门,529100)

期刊：科技资讯 Journal：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2010, “”(2) 分类号：X517 关键词：风向风速江门连续降水酸度影响

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风向风速篇5

1 酸雨监测概况

1.1 酸雨概念[1]

酸雨是指pH低于5.6的大气降水, 包括雨、雪、雾、露、霜。由于空气中含有二氧化硫、二氧化碳等酸性物质, 大气降水下落过程中, 溶解和吸收了空气中的酸性污染物及碱性污染物, 就具有一定的酸性。但是正常降水的pH不会低于5.6, 因为二氧化碳饱和溶液的pH为5.6。

1.2 实验设备

降水采样设备为青岛崂山SYC-1型全自动降水采样仪;同步大气气象参数监测设备为美国哈希公司环境空气自动监测系统气象子系统, 统计深度为日均值, 周期为前一天12时至当天11时。

2 酸雨状况

2.1 pH均值和酸雨频率状况[2]

2.1.1 年度变化状况

2005～2007年西区监测点共收集样品141个, 其中酸雨样品108个, 酸雨频率为76.6%。p H年均值从2005年4.92上升到2007年5.07, 酸度逐年减弱, 但仍均小于酸雨临界值5.6, 三年酸雨频率均大于74%, 其中酸雨频率80%以上的月份占66.7%, 酸雨污染依然严重。

2.1.2 年内变化状况

年内分布明显不平衡, 这与我市的地理位置有一定的关系, 东南海岸线长, 受南海形成热带气旋影响, 降水主要集中在5～9月, 占各年降水总量的81.9%～91.4%, 其中, 前汛期 (5～6月) 台风雨的雨量较后汛期雨量多[3]。

2.2 降水化学组成状况

分析的9种离子中, 阴离子以硫酸根离子浓度最高, 其次为硝酸根离子, 两种离子当量浓度比波动较大, 2007年出现最大值5.4。阳离子中除铵离子略高外, 其余离子的浓度均较低。

2.3 与周边城市对比[4]

3年来江门市区西区测点pH年均值与全省、佛山和阳江市变化基本一致, 酸度逐年减弱, 略有改善。

3 风向和风速对连续降水酸度变化的影响分析

3.1 连续降水定义

本文将连续2天及以上出现降水定为连续降水。

3.2 连续降水情况

2005～2007年, 西区监测点收集到连续降水82场, 共32次, 其中连续降水2天22次, 3天6次, 详见表1。

3.3 连续降水分析

连续降水酸度变化成因复杂, 除受本地酸性污染物排放影响, 风速较大时, 应考虑远距离污染气团长途输送补充影响, 近地空气湿度等气象因素作用也不可忽视。西区测点与N方位和SSE方位工业群直线距离约50公里, 与NNE方位工业群直线距离约60公里, 如不考虑下垫面粗糙程度产生摩擦系数的影响, 平均风速分别大于0.6m/s和0.8m/s, 酸性污染物会对该测点造成影响。风速日平均值在0～0.2m/s, 认为酸度变化主要由本地酸性污染物排放造成;0.3～0.5m/s, 认为酸度变化由本地酸性污染物排放与长距离酸性污染气团输送共同作用造成, 见图1。

对连续降水酸度变化的分析, 除要看当天风向风速外, 还应该关注前一天的风向风速, 特别是上风向有较大工业污染群时, 如前一天风速较大且风向不指向观测点时, 影响程度会相对减弱。现重点分析pH值上升或下降0.6以上的典型连续降水, 32次连续降水中, 有13次在此范围, 占41%。

3.3.1 酸度增强连续降水的典型分析

前后两天对比, 酸度增强最大值出现在2005年9月27日, pH值下降1.49, 此次降水持续3天, 主导风向持续为ENE, 其中第2天风速高达3.2米/秒, 利于污染气团的远距离输送, 第3天风速略有下降, 加上近地空气湿度大, 沿途酸性污染物质更容易与污染气团发生反应, 导致酸度明显增强。次大值出现在2006年5月29日, pH值下降1.10, 此次降水持续4天, 第1和第2天降水量大, 合计达到175.2mm, 对当地近地空气有较强的洗刷作用, 如无外界酸性污染物的输送补充, 第3天降水酸度应减弱, 但连续2天暴雨使空气湿度高达94%, 加上1.4m/s的风速, 迅速将S方位的污染气团送到并与近地温湿气团发生化学反应, 酸度增强, 第4天风向变为WSW, 该方位上风向工业欠发达, 酸性污染物输送减少, 降水酸度有所减弱, 见表2。

3.3.2 酸度减弱连续降水的典型分析

前后两天对比, 酸度减弱最大值出现在2006年6月19日, pH值上升1.10, 此次降水持续2天, 第2天风向转变为SW, 该方位上风向工业不发达, 第1天1.1m/s的SSW风已将南海海洋上空清洁湿润空气带入内陆, 加上当天降水多达83.4mm, 当天二氧化硫浓度较前一天下降0.015mg/L。次大值出现在2005年8月22日, pH值上升1.08, 此次降水持续7天, 是3年来持续降水时间最长的一次, 此次降水酸度波动较大;风速在第2至第6天接近0, 处于静风频, 主要表征为本地酸性污染物质排放造成。气温和气压逐日升高, 气流以上升气流为主, 前4天的连续降水对近地空气有较强的洗刷, 使空气变得洁净, 第5天降水量突然增大至33.7mm, 加上当天平均风速为0, 周边酸性物质补充有限, 降水酸度明显减弱;但第6天降水量明显减少, 仅为4.1mm, 温湿的S方位风带来酸性污染物质补充, 加上近地空气湿度大, 化学反应强烈, 降水酸度突然增强0.81, 见表3。

3.3.3 小结

从3年来的连续降水分析可知, 风速较大的E至SE、S和SW方位风, 特别是台风, 带来形成于洋面较清洁的近地空气团, 会使降水酸度减弱。风速较小的SSE方位风, 近距离输送该风向上游工业污染气团;风速较大的ENE方位风, 长距离输送该风向上游工业污染气团, 并与沿途湿度较高的近地空气团发生化学反应, 酸性污染物富集, 使降水酸度逐步增强。

3.4 结论

从连续降水酸度变化分析可知, 风速小, 特别处理静风频时, 湿润的近地空气容易与酸性污染物二次反应;风速较大, 特别来源于工业群上空饱含酸性污染物气团补充影响, 会使降水酸度增强。为此, 要减缓酸雨的危害, 政府间必须加强区域合作, 减排酸性污染物质的同时也要破坏酸雨形成的条件。

4 对策与建议

受大气环流影响, 珠江三角洲城市群酸雨污染呈区域性污染特征。“十一五”期间, 全国性的节能减排工作, 正是区域共同防治的开端, 在共同的框架下统一行动, 落实工作任务是关键, 重点污染源主要控制指标减排是抓手。

近期, 要抓紧制订致酸物质排放源清单[6], 加强酸性物质长距离传输和扩散的研究, 特别是高空气象因素的影响, 采取措施控制酸性物质排放。珠江三角洲城市群经济发展迅猛, 机动车拥有量激增, 排气污染物引发新的污染, 降水污染转变成硫酸和硝酸并重复合型。为此, 政府间要加强合作, 收紧排放标准, 从源头下手, 从点到线, 由线到面, 加快推进大气污染防治工作, 破坏酸雨的形成因素;加大宣传工作, 引导更多的市民环保出行, 提高公共交通的使用率, 总体减排, 净化环境空气。

长远来说, 脱硫, 不能只抓排放浓度和总量的双达标, 要从长期着眼, 结合我国社会发展的实际, 研发更环保的工程技术, 脱硫转产, 使脱出的硫资源化和增量化[7], 避免造成二次污染。使用核能等新能源和风能等可再生能源, 从宏观上平衡矿产资源的过度开发, 走可持续发展的道路。

摘要：本文利用2005～2007年江门市区西区测点连续降水的监测数据, 尝试浅析风向和风速变化引起降水酸度的变化, 进一步认识酸雨防治要走区域性合作路线的重要性。

关键词：风向,风速,江门,连续降水,酸度,影响

参考文献

[1]高文珠.浅析渭南市酸雨状况及其成因[EL/BO].http://www.wnhb.gov.cn/ReadNews.asp-NewsID=1878, 2007-3-12/2009-12-20.

[2]江门市环境监测中心站.江门市环境监测年鉴[Z].2001～2007.

[3]广东省江门市气象局.2007年江门市气候影响评价[EL/BO].http://www.jmqx.gov.cn/nongye/climate-pj.asp, 2009-01-10/2009-12-20.

[4]广东省环境监测中心站.广东省环境监测年鉴[Z].2001～2007.

[5]广东省环境保护局.2001年～2005年度广东省环境质量报告书[R].2006.

[6]薛志钢.酸雨和酸沉降的研究进展.中国环保技术网 (http://www.ep65.com/air/other/200611/1865.html) , 2008-5-28/2009-12-20.

风向风速篇6

风速风向测量是气象监测的重要组成部分,测量风速风向对人类更好地研究及利用风能和改善生活生产有积极的影响。

本系统针对传感器的特点选用了L P C 9 2 1单片机,通过I/O口输出高低电平,通过放大电路驱动继电器,控制传感器电源的开关。利用单片机的两个通用定时计数器,对风速脉冲进行定时和计数,通过计算单位时间内的脉冲数计算出风速。风向则是检测输入的风向格雷码,将格雷码转换成二进制码,通过查表的方式求出风向角度,最终确定风向。最后设计RS485通信协议,保证通信可靠性,将风速风向数据送往上位机进行显示和发布。

2 传感器工作原理

本系统采用长春气象仪器研究所的E C 9-1系列高动态性能测风传感器。E C 9-1系列传感器具有动态性能好、线性精度高、灵敏度高、测量范围宽、互换性好、抗风强度大等特点。

风速传感器的感应组件为三杯式风杯组件,当风速大于0.4m/s时就产生旋转,信号变换电路为霍尔集成电路。在水平风力驱动下风杯组旋转,通过主轴带动磁棒盘旋转,其上的数十只小磁体形成若干个旋转的磁场,通过霍尔磁敏元件感应出脉冲信号,其频率随风速的增大而线性增加[1]。

计算公式:V=0.1F

V:风速,单位:m/s;F:脉冲频率,单位:Hz

风向传感器的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标。角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。当风向标随风旋转时,通过主轴带动码盘旋转,每转动2.8125°,位于码盘上下两侧的七组发光与接收光电器件就会产生一组新的七位并行格雷码,经过整形、倒相后输出。方位-角度-格雷码-二进制码对照表是风向测量单片机编程的重要依据。传感器结构组成如图1所示。

3 硬件电路设计

该风速风向测量系统主要由电源模块、主控制模块、输入输出模块和通信模块4部分构成。硬件电路示意图如图2所示。

3.1 电源模块

电源包括LPC921芯片工作的3.3V电源和测风传感器工作的5 V电源。电源稳压芯片采用A S 1 1 1 7。AS1117是一个低压差电压调节器系列,其压差在1.2V输出,负载电流为8 0 0 m A时为1.2 V,有多个固定电压输出型号,包括3.3V和5V。通过电源指示、防雷、稳压和滤波处理,能够为各个芯片和传感器提供稳定的工作电源。

3.2 主控制模块和输入输出模块

P89LPC921是一款单片封装的微控制器,适合于许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。P89LPC921采用了高性能的处理器结构,指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准80C51器件。P89LPC921集成了许多系统级的功能,这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。

20脚TSSOP封装的LPC921芯片,除去电源、地、晶振、复位管脚,还有15个可用I/O口。P0口的P0.0到P0.6作为风向七位格雷码的输入引脚,P1.2脚同时是定时计数器0的引脚,我们将其作为风速脉冲的输入引脚。P1.0和P1.1用作RS485通信,P1.3作为RS485通信收发控制引脚。P1.7用作继电器控制引脚,控制传感器电源的导通和关闭。同时,P0.4和P0.5也是用芯片程序下载接口,在此,用3脚跳线将P0.4和P0.5引出,使其作为复用引脚。LPC921采用ICP下载器下载程序,下载程序时要将电源和地与周围电路隔离,因此电源和地的引脚应使用2条跳线引出。

LPC921管脚可承受5V工作电压,因此5V脉冲信号和格雷码在经过防雷,滤波后可以直接接到单片机引脚上。输出部分主要是单片机输出引脚通过驱动电路控制继电器,在此,继电器选用台湾欣大继电器9 4 6 H-1 C-5 D,工作电压5 V,驱动电流7 0 m A。驱动电路三极管采用9013H,直流增益150,限流电阻R5选8.2K或5.6 K。为了防止继电器的反向感生电动势烧坏三极管甚至前边的电路比如单片机,应在继电器两端反向并联二极管,该二极管的正极应该在三极管集电极那端,负极接正5 V端。继电器的使用可以降低系统功耗,延长传感器的使用寿命。

主控制模块电路图如图3所示。

3.3 通信模块

本系统提供了两种通信方式,一种是R S 4 8 5通信,采用M A X 4 8 5 E收发器,接口电路如图3中所示。另一种是采用短距离无线方式传输,因为很多情况下,风速风向观测点距离数据处理中心并不远,采用无线传输可以节省铺线成本并提高应用的灵活性。短距离无线传输采用的是华奥通H A C-U M数传模块,传输距离可达1 0 0 0米,数据输入接M A X 4 8 5的A、B端输出,并由LPC921提供休眠控制,电源则共用系统电源模块的3.3 V或5 V电源。

4 软件设计

4.1 风速测量程序设计

由测风传感器资料可知,V=0.1 F,其中F为传感器输入到单片机的脉冲频率。将T1做为定时器,将T0作为计数器。T1与T0同时工作,如果T1定时1秒,则T0计数值即为此刻风速的10倍。由此可知最终的风速测量精度为0.1 m/s。LPC921的两个定时计数器共有5种工作模式,本系统选择模式1,即T0,T1均为16位定时器/计数器,THn和TLn级联,无预分频器。系统选用7.373MHz外部晶振,在不预分频情况下,定时计数器工作频率为:7.373/2MHz。16位的定时器在初值为0的情况下,溢出一次共计时次数为6 5 5 3 5(0x FFFFH),共计时时间为17.777ms,所以在定时器中断56次之后共计延时约1秒。

风速测量子程序流程图如图4所示。

4.2 风向测量程序设计

风向测量先测得7位格雷码的输入,通过7位输入值计算出格雷码,再通过格雷码换算成二进制码,最后通过查表法得出风向角度。

格雷码(Gray code),又叫循环二进制码或反射二进制码。格雷码属于可靠性编码,是一种错误最小化的编码方式,因为,自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号,但某些情况,例如从十进制的3转换成4时二进制码的每一位都要变,使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点,它是一种数字排序系统,其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时,只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。

n位格雷码转换到n位二进制码的逻辑关系式(B代表二进制码,R代表格雷码):

在C语言里面实现风向格雷码到二进制码转换程序如下:

Wind_Tbl数组里面依次存储的是二进制码对应的角度值,该值来源于方位-角度-格雷码-二进制码对照表,该表由传感器资料提供。如表1所示。

5 结束语

LPC921本身自带一个全双工的串行口,使用RS485收发器可以与外部进行485串行通信。通过编写简单通信协议,多个风速风向测量子系统都可以与PC进行数据通信。最后在PC机上编写上位机程序,定时或主动给下位机发送请求数据命令,下位机收到命令进行地址,命令类型和校验等检验后给上位机发送数据,上位机收到命令后进行校验,然后进行数据存储和显示。实践证明本系统在测量风速风向上有着较高的准确性和可靠性。

摘要：介绍了一种风速风向传感器原理,选用LPC921单片机设计了数据采集和数据传输的检测系统,给出了系统硬件电路图和软件流程图,分析了硬件设计和软件编程中的一些问题。

关键词：风速,风向,单片机,检测

参考文献

[1]冯澜,万军红.风速与风力智能测定装置的设计[J].上海电机学院学报,2005,8(3):22-23.

风向风速篇7

关键词：直接空气冷凝器,环境风,热风回流

1 概述

直接空冷系统亦称为ACC (Air Cooled Condencer) 系统, 它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来冷凝。其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内, 布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面, 将排汽冷凝为凝结水, 凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。空冷凝汽器的工作原理是通过向大气释放热量对汽机排汽或汽机旁路来的蒸汽进行冷凝, 凝结水在重力的作用下排入汽机排汽箱下面的主凝结水箱, 再由凝结水泵送回汽机的回热系统。其流程原理如图1。

环境风对直接空冷系统的影响主要有两方面, 其一是热风回流, 表现为空冷平台上部的热空气, 在侧向风吹过空冷凝汽器的影响下, 回流到空冷平台下部风机进口处, 使风机进口气温升高从而降低空冷器的冷却效果;其二是对风机的影响, 表现为增加了风机的阻力、影响风机出力。两个因素共同影响, 其结果是空冷器换热性能迅速下降、汽轮机的背压骤然升高, 严重时甚至威胁机组安全运行。从南非的马廷巴 (Matimba) 6×665MW电厂到国内已经投运的300MW、600MW机组运行情况看, 环境风对空冷凝汽器乃至电厂的安全稳定运行确实影响不小。

所以, 从空冷器散热考虑, 空冷系统的总体布置主要考虑大风对空冷器的影响, 它与厂址所处的地形地貌和空冷平台周围建筑物的布置有关, 在布置条件确定后, 主要与风向、风速、空气温度有关。

2 环境风对空冷系统平面布置的影响

单纯从削弱热风回流影响角度考虑, 按照国内外的数模和风洞试验结果及实际运行经验, 一般情况下最有利的风向是迎着空冷器的方向, 炉后来风通常是最不利的风向, 侧向风则可能对局部风机单元造成不利影响。即布置空冷器时, 应是尽量将全年主导风向尤其是夏季主导风向, 迎着空冷器布置, 使风向面向空冷器及主厂房在与主厂房A排水平垂直线夹角不大于45°范围内为最好。

根据以往的试验研究成果, 无论数模还是物模, 炉后来风均为不利风向, 但两个试验得出的影响程度有一定差距, 一般来说, 当风速为5m/s时, 总的换热效率将会下降5~10%, 而当风速越大时, 换交热效率会下降更多。尽管大量热空气仍然可以通过浮力抬升, 并被炉后来风吹散离开空冷岛, 但是汽机房、锅炉房对来流的冷空气造成较强的绕流效应, 建筑物背风侧出现局部强回流区, 因此带来局部的的热风回流, 使得本该被排掉的热空气绕过挡风墙再次被风机吸入散热单元, 进而降低换热端差, 减少换热量。

3 改善环境风对空冷器的影响措施

改善环境风对空冷器的影响措施, 一般有如下几种:

3.1 适当提高通过管束的迎风面风速

增加迎风面风速虽然会导致功耗增加, 适当增加迎风面风速可以提高机组的抗风能力, 以增加机组运行的安全性。

3.2 增加风机出力

建议风机具有一定的超速能力, 当环境温度高或外界环境风速高时通过增加风机转速 (即风量) 来提高热交换率, 增加机组运行的安全性。

3.3 适当抬高平台高度

根据国内外各项试验结果表明, 在炉后区域来风的情况下, 空冷平台的高度对空冷凝汽器的热回流大小产生较大影响, 因此在条件允许的情况下尽量将空冷平台布置得高一些, 可以减少热风回流的影响。

3.4 增加挡风墙高度

试验表明, 在一定范围内, 除了增加平台高度可以改善风的影响, 增加挡风墙高度也可以获得改善风影响的效果, 但这种改善效果随着环境风速的加大而减小。目前国内工程挡风墙高度有采用与配汽管底平齐、管中心平齐、管顶平齐、高于配汽管顶1m等方案, 投资费用依次增加。

3.5 脱开与原有高大建构筑物间距

根据以往模型试验结果及经验, 只要本期平台边缘与原有高大建构筑物间水平间距不小于原有建筑物高度, 即可削弱热风回流的影响。