Датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности
SNOW COVER DEPTH LEVEL SENSOR FOR AVALANCHE DANGER EVALUATION

Изобретение относится к области метеорологии и гляциологии и может быть использовано при определении толщины снежного покрова на склонах для оценки лавинной опасности и определения снегонакопления в горах.
Известен термозонд для измерения профиля температуры среды (патент на полезную модель РФ №128323, МПК G01K 3/00), который включает термокосу с размещенными на ней датчиками температуры и разъемом для подключения устройства обработки, резиновую трубку, оба конца которой герметизированы, внутри которой вставлена полиэтиленовая трубка для придания жесткости, верхний конец которой оставлен открытым, и полиэтиленовый рукав с герметизированным нижним концом.
Недостатками этого устройства являются: невозможность установки в рыхлый снег, так как для установки требуется скважина в твердой среде; неавтономность, так как для работы термозонда требуется внешнее питание и внешнее управление; необходимость устанавливать датчик вертикально. Устройство позволяет контролировать только температуру снега, но не толщину снежного покрова.
Известен датчик высоты снежного покрова (патент на изобретение РФ №2542598, G01W 1/14). Датчик высоты снежного покрова содержит вертикально установленную рейку, на которой размещены на известном равном расстоянии друг от друга датчики температуры и регистратор. 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, в котором установлена программа расчета высоты снежного покрова. Датчик высоты снежного покрова позволяет контролировать температуру снега и толщину снежного покрова.
Недостатками являются: низкая прочность конструкции и невозможность ее оперативной установки на горных склонах, например, вдавливанием в снег или сбросом с вертолета, необходимость устанавливать датчик вертикально.
Целью заявляемой разработки является достижение автономной работы в течение долгого времени и усиление прочности конструкции, достаточной, например, для сброса датчика с вертолета в снег в труднодоступном районе.
Технический результат - возможность быстрой установки множества устройств, позволяющих контролировать температуру снега и толщину снежного покрова на лавиноопасных участках путем сброса с вертолета и удаленного сбора показаний для оперативного прогнозирования схода лавин.
Технический результат достигается тем, что датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности, содержащий установленную вертикально цепочку датчиков температуры, соединенную с контроллером для считывания, дополнительно включает радиомодем, например GSM-модем, антенну, датчики положения (гироскопы, компас), GPS-приемник, блок автономного питания, выходы которых соединены с контроллером, а само устройство монтируют в длинный жесткий пластиковый корпус с острым нижним наконечником, позволяющим устанавливать устройство в снег с помощью вдавливания или вбивания.
На чертеже показано заявленное устройство.
Устройство состоит из корпуса 1, верхнюю часть которого закрывает крышка 2, антенны 3, GPS-приемника 4, компаса 5, датчиков положения 6, цепочки датчиков температуры 7, радиомодема 8, контроллера 9, источника питания 10, нижняя часть трубы заканчивается острым наконечником 11.
Внутри жесткого пластикового корпуса 1 по всей его длине закрепляется цепочка датчиков температуры 7. В верхней части корпуса крепится антенна 3. Внутри корпуса также располагаются: комплект аккумуляторов или гальванических элементов большой емкости 10, контроллер 9, датчики положения (электронные гироскопы) 6, компас 5, GPS-приемник 4 и радиомодем 8 (например, GSM-модем).
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 устройства заглубляется в снег острым наконечником 11 путем, например, сбрасывания его с вертолета. Верхний конец корпуса закрыт крышкой 2 и может быть оборудован стабилизатором (не показан) для вертикального выравнивания при сбросе с вертолета либо креплениями, позволяющими устанавливать устройство вручную в отсутствие снега.
Контроллер 9 считывает показания датчиков температуры 7, GPS-приемника 4, компаса 5 и электронного гироскопа 6, записывает их во встроенной памяти контроллера, а также через радиомодем 8 посредством антенны 3 отправляет в базу данных на удаленном сервере для оперативного анализа. Питание осуществляется автономным источником 10. Программное обеспечение на удаленном компьютере, используя информацию о температурном профиле вдоль датчика, определяет положение верхней границы снежного покрова относительно него. Положение верхней границы снежного покрова определяется, например, по превышению заданного порогового значения разницы показаний между двумя соседними температурными датчиками, начиная с верхнего. Далее, используя данные о GPS-координатах точки установки, наклоне склона (из топографической карты) и наклоне датчика, программное обеспечение рассчитывает вертикальный уровень снега в данной точке.
Располагая большим количеством датчиков, установленных сбрасыванием с вертолета либо при помощи лыжников, зная GPS-координаты точек их установки и уровень снега в этих точках, можно оперативно оценить степень лавинной опасности.
Совместное использование большого количества устройств и специального программного обеспечения позволит проводить исследования температурного профиля скоплений снега на горных склонах для прогноза схода лавин.