Портативная установка для измерения толщины снежного покрова в условиях сложного рельефа местности и неблагоприятной снеговой обстановки в реальном времени

Полезная модель относится к устройствам для определения толщины снежного покрова и может быть использована для определения снегонакопления на местности со сложным рельефом, при проведении топографических съемок площадей предназначенных для строительства промышленных объектов или для сельскохозяйственных нужд, например при планировке с.-х. угодий.
Известен датчик уровня высоты снежного покрова содержащий установленную вертикально цепочку датчиков температуры, соединенную с контроллером для считывания, 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 крышкой в верхней его части и острым нижним наконечником, позволяющим устанавливать устройство в снег с помощью вдавливания или вбивания (патент РФ №2617146, кл. G01W 1/14, 2017 г.).
Недостатком известного устройства является то, что его надо непосредственно устанавливать в снег, а для местности со сложным рельефом это не всегда возможно.
Известен ультразвуковой датчик IMETEOLABS USDS, который предназначен для измерений высоты снежного покрова и содержит корпус, датчик уровня снега в виде пьезоэлектрического преобразователя связанный с автономным источником питания, электронный блок содержащий контроллер, оборудование связи для передачи информации об уровне снежного покрова по каналам сотовой связи GSM и радиоканалам. Принцип действия датчика основан на измерении времени задержки ультразвукового сигнала при прохождении им расстояния от датчика до снежного покрова. Временная задержка с учетом скорости ультразвукового сигнала пересчитывается в расстояние от датчика до снежного покрова. Высота снежного покрова рассчитывается как изменение расстояния от датчика до уровня подстилающей поверхности (https://icbcom.ru/wp-content/uploads/2015/12/Ультразвуковой-датчик-высоты-снежного-покрова-IMETEOLABS-USDS.pdf)
Также известно устройство для измерения толщины снежного покрова включающее корпус, датчик уровня снега в виде пьезоэлектрического преобразователя связанный с автономным источником питания, электронный блок содержащий контроллер, оборудование связи для передачи информации об уровне снежного покрова по каналам сотовой связи GSM и радиоканалам (http://www.stpro.ru/snow.htm - прототип).
Общими недостатками известных ультразвуковых датчиков для измерения толщины снежного покрова является низкая производительность из-за отсутствия мобильности при эксплуатации и возможности подключения возобновляемых источников питания, например солнечной батареи, при разряжении автономного источника питания - аккумулятора, что снижает скорость измерения, а также значительные погрешности при измерении толщины снежного покрова в условиях местности, имеющей сложный рельеф, например горная местность или местность со склонами, впадинами и т.п. или при неблагоприятной снеговой обстановке, а именно - высота снежного покрова более 2 м и наличие нескольких уровней наста.
Техническим результатом является обеспечение мобильности в условиях местности со сложным рельефом и неблагоприятной снеговой обстановке в реальном времени.
Технический результат достигается тем, что в портативной установке для измерения толщины снежного покрова в условиях сложного рельефа местности и неблагоприятной снеговой обстановки в реальном времени, включающей корпус, датчик уровня снега в виде пьезоэлектрического преобразователя связанный с автономным источником питания, электронный блок содержащий контроллер, оборудование связи для передачи информации об уровне снежного покрова по каналам сотовой связи GSM и радиоканалам,
согласно полезной модели корпус выполнен в виде ударопрочного, пылевлагозащищенного кейса на дне, которого выполнено отверстие для жесткой установки вертикально вниз пьезоэлектрического преобразователя и снабжен разъемами USB, один из которых служит для подключения источника солнечной энергии в виде мобильной солнечной батареи с мощностью 40-80 Вт с контроллером заряда к автономному источнику питания, другой - для подключения мультимедиаустройств к электронному блоку.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена, тем, что за счет конструктивных особенностей осуществляется быстрый перенос оборудования в любое место, где необходимо измерение толщины снега, а за счет подзарядки аккумулятора с помощью солнечной энергии обеспечивается бесперебойность работы установки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг 1 - представлена блок схема портативной установки для измерения толщины снежного покрова в условиях сложного рельефа местности в реальном времени.
Портативная установка для измерения толщины снежного покрова в условиях сложного рельефа местности и неблагоприятной снеговой обстановки в реальном времени содержит корпус 1 выполненный в виде ударопрочного пылевлагозащищенного кейса на дне, которого выполнено отверстие 2 для жесткой установки вертикально вниз пьезоэлектрического преобразователя 3, связанный с автономным источником питания - аккумулятором 4. Также установка имеет электронный блок 5 с контроллером, оборудование связи для передачи информации об уровне снежного покрова по каналам сотовой связи GSM и радиоканалам через антенну 6. Корпус 1 снабжен несколькими разъемами USB 7, 8 и 9. Разъем USB 7 служит для подключения источника солнечной энергии в виде мобильной солнечной батареи с мощностью 40-80 Вт с контроллером заряда 10 к автономному источнику питания 4. Разъем USB 8 соединен с электронным блоком 5 и используется для подключения мультимедиаустройств, а разъем USB 9 предназначен для подключения беспроводного датчика угла наклона к электронному блоку 5. В корпус 1 встроен светодиодный индикатор 11 соединенный с контроллером заряда 10. По интенсивности свечения индикатора, можно судить об уровне заряда аккумулятора 4. Для того чтобы использовать солнечную батарею в процессе эксплуатации, на боковой стенке корпуса 1 предусмотрены крепления (на фиг. 1 не показано) для нее. В качестве солнечной батареи может быть использована мобильная солнечная батарея, например в виде встроенной зарядки, которая крепится к внешней стороне корпуса 1 и позволяет подзаряжать приборы прямо во время пути или накапливать заряд во встроенном аккумуляторе 4.
Все элементы конструкции жестко зафиксированы в корпусе 1, тем самым образуя монолитную конструкцию с корпусом 1, с целью того, чтобы не нарушалось их положение в процессе эксплуатации.
Электронный блок 5 содержит печатную плату с наборами микросхем и электронных компонентов, представляющую собой аналоговую и цифровую электронику, которая управляет прибором, генерирует, принимает акустические сигналы для определения толщины снега, а также передает и принимает радиосигналы для передачи информации. К электронному блоку подсоединены разъем USB 9 предназначенный для подключения беспроводного датчика угла наклона и разъем USB 8 для подключения мультимедиаустройств - смартфона, планшета или ноутбука.
Портативная установка для измерения толщины снежного покрова в условиях сложного рельефа местности и неблагоприятной снеговой обстановки в реальном времени работает следующим образом
Портативная установка работает от автономного источника питания - аккумулятора 4, снабженного контроллером заряда 10. В процессе эксплуатации, если интенсивность свечения светодиодного индикатора 11, уменьшается, то требуется поддержать уровень заряда аккумулятора 4. Через разъем USB 67 подключают мобильную солнечную батарею с мощностью 40-80 Вт, которую крепят на боковой стенке корпуса 1. Использование солнечной батареи с мощностью 40-80 Вт, обусловлена тем, что чем больше мощность, тем быстрее происходит зарядка аккумулятора. В качестве солнечной батареи может быть использована мобильная солнечная батарея, например в виде встроенной зарядки, которая крепится к внешней стороне корпуса 1 и позволяет подзаряжать приборы прямо во время пути или накапливать заряд во встроенном аккумуляторе 4.
При подаче напряжения от аккумулятора 4 на электронный блок 4 он начинает генерировать сигнал, который преобразовавшись, посредством пьезоэлектрического преобразователя 3 в ультразвуковое излучение, проходит свозь толщу снежного покрова, отражается от границы снег-почва, возвращается обратно на чувствительную сторону пьезоэлектрического преобразователя 3. Полученный сигнал воспринимается в виде аналоговых данных, которые преобразовываются в цифровые, и далее перерабатываются для интерпретации полезной информации, которая в свою очередь передается по беспроводному соединению на принимающее устройство пользователя. Информация содержит глубину и структуру снежного покрова.
При проведении измерений в горной местности, на склонах, впадинах и т.п., с целью обеспечения точности определения толщины снега, к электронному блоку установки через разъем USB 9 подключают датчик угла наклона, например датчик угла наклона Мехатроника Eurosens Degree или приспособить к заявляемому техническому решению устройство, которое представляет собой шкалу и отвес и используется в способе георадиолокации в условиях ограниченного пространства по патенту РФ №2561769 и обработку данных ведут с учетом зафиксированных углов зондирования и обработку данных ведут с учетом зафиксированных углов зондирования.
Портативная установка позволяет пользователю работать в любой местности со сложным рельефом, наблюдая на экране своего устройства (смартфоне или электронном приемном блоке), который подключен к USB 8 состояние сканируемой области толщи снега. Для использования подходит любое принимающее устройство, например, мобильные системы на базе операционной систем Android и IOS, а также электронные блоки приборов производителя.