Датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2617146:

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

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.

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.

1. Датчик уровня высоты снежного покрова для оценки лавинной опасности, содержащий установленную вертикально цепочку датчиков температуры, соединенную с контроллером для считывания, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит 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.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к верхнему концу трубы крепится стабилизатор, удерживающий устройство в положении, параллельном направлению его движения, например, при сбрасывании с вертолета.

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.

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.

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.

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.

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.

Датчик высоты снежного покрова // 2542598

Датчик высоты снежного покрова относится к метеорологическому приборостроению и предназначен для использования в автоматических и дистанционных метеорологических станциях для оперативного измерения высоты снежного покрова.

Способ определения абсолютных энергетических характеристик дождя и система контроля для его осуществления // 2525145

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.

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.