。
[0107]4.通過兩路光線對(duì)環(huán)境光的檢測，可計(jì)算出環(huán)境光源與本裝置之間的相對(duì)角度(如太陽當(dāng)前的角度位置一方位角)。
[0108]輔助功能模塊:此部分設(shè)計(jì)了豐富的功能模塊，主要有內(nèi)部溫濕度檢測、加熱單元、運(yùn)行狀態(tài)LED指示燈、外部有水檢測及水質(zhì)檢測單元模塊、太陽光參數(shù)模塊。具體功能如下:
[0109]1.通過溫度采集，決定是否啟動(dòng)加熱單元，以使此裝置在極寒環(huán)境下使用。
[0110]2.當(dāng)外部有霜雪、水珠時(shí)，啟動(dòng)加熱單元，具有除霜除雪功能。
[0111]3.LED燈在運(yùn)行過程中根據(jù)不同的閃爍指示不同的運(yùn)行狀態(tài)及故障指示。
[0112]4.外部有水檢測可與光探測共同完成非降水的探測誤差，是降雨探測的重要輔助與保障手段。
[0113]5.雨水PH值是重要的環(huán)境參數(shù)，在降雨發(fā)生同時(shí)，本裝置可同步測量雨水的酸堿度。
[0114]6.由于本裝置的導(dǎo)光器是透明材質(zhì)，故可在裝置內(nèi)部安裝太陽光參數(shù)檢測模塊，本實(shí)例中加裝了太陽光輻射檢測、光照度檢測、紫外線檢測模塊，實(shí)現(xiàn)了一體式多參數(shù)測量，這是其它非光學(xué)雨量計(jì)無法實(shí)現(xiàn)的。
[0115]當(dāng)導(dǎo)光器外表面異物引起的光探測誤差時(shí)，在保證導(dǎo)光器完全清潔情況下，測量出有光發(fā)射和無光發(fā)射時(shí)的光能變化量ζ c ；
[0116]實(shí)際運(yùn)行過程中，間隔一定時(shí)間測量出實(shí)時(shí)的有光發(fā)射和無光發(fā)射時(shí)的光能量變化量ζ r ；
[0117]則導(dǎo)光器表面異物對(duì)光傳播的影響因子γ即可表示為yr = ζΓ/ζ(:，下標(biāo)!■表示此值為實(shí)時(shí)變化值。
[0118]表面附著物會(huì)減弱降雨發(fā)生時(shí)光線向外界散射效應(yīng)，故實(shí)際計(jì)算降雨量時(shí)應(yīng)將這些值考慮其中。
[0119]1.通過全面域的探測方式，增大探測面積。
[0120]2.通過比較器的翻轉(zhuǎn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)雨滴數(shù)量及頻率，比較器每次翻轉(zhuǎn)時(shí)采集接收光強(qiáng)度變化量，判斷雨滴的大小，從而得到降雨量的基本計(jì)算公式為:
[0121]P= ( Σ Vi)/S
[0122]上式中:
[0123]P:單位時(shí)間的降雨量
[0124]V1:在單位時(shí)間內(nèi)檢測到的某個(gè)雨滴體積(大小)
[0125]S:受雨面面積。
[0126]由于本實(shí)例采用了雙路探測光，故可通過下述方法計(jì)算校正單個(gè)雨滴的體積。
[0127]1.探測面域I探測到雨滴而探測面域2上沒有探測到雨滴時(shí)，使用線路I上的光強(qiáng)變化量計(jì)算雨滴大小V1，使用兩線路上的光強(qiáng)差變化量計(jì)算同一個(gè)雨滴的大小V2，取Vl與V2的平均值做為V ,參與后續(xù)計(jì)算。
[0128]2.探測面域2探測到雨滴而探測面域I上沒有探測到雨滴時(shí)，計(jì)算方法同上。
[0129]3.兩探測面域同時(shí)探測到雨滴時(shí)，分別計(jì)算兩個(gè)雨滴大小％、V2，使用兩線路上的光強(qiáng)差計(jì)算上述兩雨滴的體積差值vsub，Vsub與(V1-V2)比對(duì)后進(jìn)行雨滴大小修正，做為Vi參與后續(xù)計(jì)算。
[0130]接口模塊包括一系列模擬接口和數(shù)字接口，用于參數(shù)配置、數(shù)據(jù)輸出。
[0131]模擬接口包括表示降雨強(qiáng)度的電壓及電流接口、表示降雨總量的電壓及電流接口、表示雨水酸堿度的電壓及電流接口、可進(jìn)一步外接其它傳感信號(hào)的模擬輸入接口等(可外接溫度、濕度傳感器，可外接風(fēng)速幾向傳感器等)。
[0132]數(shù)字接口主要有RS232、RS485、用于兼容翻斗式雨量計(jì)的開關(guān)結(jié)點(diǎn)、用于控制外部功率器件的繼電接口、用于快速配置工作模式的撥碼開關(guān)接口。
[0133]優(yōu)選實(shí)例二
[0134]本實(shí)例實(shí)現(xiàn)了一種與環(huán)境光線有關(guān)的警示燈的智能控制。
[0135]在任何需要警示注意的區(qū)域，安裝本光學(xué)雨量探測裝置，警示燈與本裝置的繼電開關(guān)連接(警示燈受控于本雨量探測裝置)。當(dāng)探測到夜幕降臨時(shí)(上述暮色探測功能)自動(dòng)開啟警示燈，當(dāng)探測到降雨達(dá)到某種級(jí)別時(shí)開啟警示燈。
[0136]優(yōu)選實(shí)例三
[0137]本實(shí)例實(shí)現(xiàn)了一種智能土壤濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0138]利用上述發(fā)明裝置的接口模塊，連接土壤濕度傳感器，繼電器及數(shù)字接口連接水泵或人工降雨系統(tǒng)，當(dāng)檢測到土壤濕度達(dá)到某個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí)開啟降雨或灌溉水泵，若是人工降雨時(shí)，實(shí)時(shí)檢測降雨量，達(dá)到預(yù)定降雨量后停止人工降雨，若是水泵時(shí)，則通過預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行控制。
[0139]優(yōu)選實(shí)例四
[0140]本實(shí)例實(shí)現(xiàn)了一種與降雨有關(guān)的智能門窗開閉控制系統(tǒng)。上述裝置的繼電輸出與電動(dòng)門窗電機(jī)連接，當(dāng)檢測到降雨發(fā)生時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)門窗電機(jī)關(guān)閉，當(dāng)檢測到降雨停止時(shí)斷開電機(jī)(自動(dòng)門窗自動(dòng)關(guān)閉)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)雨量探測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，位于探測裝置內(nèi)部的程控光源發(fā)出的平行光入射至導(dǎo)光器上，經(jīng)所述導(dǎo)光器全面域進(jìn)行多次全反射后，按照預(yù)定方向出射至收光元件所在位置； 步驟2，光能幅頻探測器通過所述收光元件接收光信號(hào)，對(duì)接收的光信號(hào)的波動(dòng)頻率和波動(dòng)幅度進(jìn)行檢測，并將上述檢測信號(hào)傳送至中央處理器； 步驟3，所述中央處理器根據(jù)接收的光信號(hào)的波動(dòng)頻率和波動(dòng)幅度檢測信號(hào)，獲得降雨速率和降雨量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)雨量探測方法，其特征在于，采用頻率可控的調(diào)制發(fā)光、收光機(jī)制，程控光源發(fā)送固定頻率的光，收光元件收到后進(jìn)行頻率判斷，若接收頻率與發(fā)送頻率不符，則判定有強(qiáng)光干擾，此次探測過程作廢或降低在采集數(shù)據(jù)集中的權(quán)重。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光學(xué)雨量探測方法，其特征在于，若外界非降雨引起光線變化，則通過外部液體檢測裝置判斷是否真正發(fā)生降雨。4.一種光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，包括: 底座，用于安裝導(dǎo)光器與雨量探測電路板，與所述導(dǎo)光器之間形成一個(gè)密閉用于安裝所述雨量探測電路板的空腔； 所述導(dǎo)光器，由折射率與雨水接近的透光材質(zhì)制成，將來自于程控光源的入射光在全面域內(nèi)進(jìn)行多次全反射后按照預(yù)定方向最終出射至所述光能幅頻探測器的收光元件所在位置； 所述雨量探測電路板，包括: 程控光源，發(fā)出平行光入射至所述導(dǎo)光器上； 光能幅頻探測器，接收來自于所述導(dǎo)光器的反射光，通過內(nèi)部的光能調(diào)理單元實(shí)現(xiàn)對(duì)接收光的波動(dòng)頻率和波動(dòng)幅度的檢測，并將上述檢測信號(hào)發(fā)送給中央處理器； 中央控制器，根據(jù)來自于所述光能幅頻探測器的檢測信號(hào)，獲得降雨速率和降雨量。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，所述程控光源發(fā)射紅外光，所述收光元件與所述導(dǎo)光器之間設(shè)置有紅外濾光片。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光器的外表面為平滑的外凸曲面或平滑的外凸曲面與平面的結(jié)合。7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，所述程控光源與所述導(dǎo)光器之間以及所述收光元件與所述導(dǎo)光器之間均設(shè)置有用于匯集光束的束光器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，所述雨量探測裝置還包括用于檢測是否真正發(fā)生降雨的外部液體檢測裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)雨量探測裝置，其特征在于，所述雨量探測電路板還包括輔助功能模塊和接口模塊，所述接口模塊包括模擬接口和數(shù)字接口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)雨量探測裝置，所述導(dǎo)光器與所述雨量探測電路板插接。11.一種光學(xué)雨量探測用導(dǎo)光器，其特征在于，包括呈帽狀的導(dǎo)光器本體，由折射率與雨水接近的透光材質(zhì)制成；所述導(dǎo)光器外表面呈外凸光滑曲面狀，且所述導(dǎo)光器外表面及其構(gòu)成材質(zhì)本身的折射率滿足入射光在導(dǎo)光器外表面全面域內(nèi)進(jìn)行多次全反射，所述導(dǎo)光器內(nèi)表面具有與入射光垂直的入射面和與最終的反射光垂直的出射面。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)雨量探測用導(dǎo)光器，其特征在于，所述導(dǎo)光器外表面為半球面或球冠面。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)雨量探測用導(dǎo)光器，其特征在于，所述導(dǎo)光器的外表面還包括位于所述半球面或球冠面下方的延伸面，所述延伸面沿所述半球面或球冠面的開口端向下延伸，且與所述半球面或球冠面開口端相切。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)雨量探測用導(dǎo)光器，其特征在于，所述延伸面為圓臺(tái)面或圓柱面。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光學(xué)雨量探測方法、探測裝置及導(dǎo)光器，該方法包括：位于探測裝置內(nèi)部的程控光源發(fā)出的平行光入射至導(dǎo)光器上，經(jīng)導(dǎo)光器全面域內(nèi)多次全反射后，按照預(yù)定方向出射至收光元件所在位置；光能幅頻探測器通過收光元件接收光信號(hào)，對(duì)光信號(hào)的波動(dòng)頻率和波動(dòng)幅度進(jìn)行檢測，并將檢測信號(hào)傳送至中央處理器；中央處理器根據(jù)接收的檢測信號(hào)獲得降雨速率和降雨量。當(dāng)有雨滴滴在導(dǎo)光器表面時(shí)，導(dǎo)致部分光發(fā)生向空氣折射及散射，光在導(dǎo)光器傳輸過程中發(fā)生泄露，收光元件接收到的光能減少，雨滴與導(dǎo)光器接觸的面積大小直接影響到光能減少的幅度，通過減少的幅度值即可間接計(jì)算出雨滴大小，根據(jù)光能幅度變化的頻率，計(jì)算出雨滴數(shù)量。
【IPC分類】G01W1/14, G02B6/00
【公開號(hào)】CN104950352
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510317539
【發(fā)明人】許利凱, 趙靜, 楊洪攀, 李吉慶, 左偉, 鄭雪冰
【申請(qǐng)人】三河市穩(wěn)控計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日