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专利名称：一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置和其作业方法

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202410764693.5

专利申请（专利权）人：国网甘肃省电力公司庆阳供电公司
权利人地址：甘肃省庆阳市西峰区朔州东路9号

专利发明（设计）人：谢志刚,王蔚,李明洋,段有春,柴彬,周玉龙,刘进旬,樊效东,王枢

专利摘要：本申请提供一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置和其作业方法，涉及高空作业技术领域，其包括移动基体、处理器、报警器和风速检测装置，报警器和风速检测装置均安装于移动基体上，处理器同时与报警器和风速检测装置通信连接，处理器用于在风速检测装置获取的环境风速大于阈值时控制报警器发出警报。该装置能够实时获取移动基体在运动过程中的某一时刻的实际环境风速，保证移动基体能够在相对安全的作业环境中进行高空作业，提高作业的安全性，降低事故发生概率。

主权利要求：
1.一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于，包括：
移动基体、处理器、报警器和风速检测装置，所述报警器和所述风速检测装置均安装于所述移动基体上，所述处理器同时与所述报警器和所述风速检测装置通信连接，所述处理器用于在所述风速检测装置获取的环境风速大于阈值时控制所述报警器发出警报；
所述风速检测装置包括支架以及均安装于所述支架上的速度传感器、第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器，所述第一风速传感器和所述第三风速传感器在第一轴线上间隔设置，且所述第一风速传感器的进风口与所述第三风速传感器的进风口在第一轴线上排布并背对设置；所述第二风速传感器和第四风速传感器在与所述第一轴线垂直的第二轴线上间隔排布，且所述第二风速传感器的进风口和第四风速传感器的进风口在第二轴线上排布并背对设置；所述第一轴线的延伸方向与移动基体的前进方向重合；且所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器位于同一圆周上；所述速度传感器用于获取所述移动基体的前进速度；所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器分别用于获取对应方向上的风速；所述支架与所述移动基体连接。
2.根据权利要求1所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于：所述速度传感器位于第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器围成的区域内。
3.根据权利要求1所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于：所述风速检测装置还包括磁力计或磁传感器，所述磁力计或磁传感器用于获取所述移动基体的方位角。
4.根据权利要求1所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于：所述支架设置为支撑板，所述支撑板具有安装平面，所述安装平面上设置有多个定位凹槽，所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器分别嵌设于对应的所述定位凹槽内，且所述第一风速传感器的进风口、第二风速传感器的进风口、第三风速传感器的进风口和第四风速传感器的进风口均伸出对应的所述定位凹槽的槽口。
5.根据权利要求4所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于：所述多个定位凹槽的槽深相同，以使所述第一风速传感器进风口、第二风速传感器进风口、第三风速传感器进风口和第四风速传感器的进风口在预设方向上相对于所述安装平面的距离相同，所述预设方向设置为垂直于由所述第一轴线和第二轴线所确定的平面的方向。
6.根据权利要求1所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其特征在于：所述移动基体设置有在所述第一轴线上间隔排布的前端和后端，所述第一风速传感器相较于所述第三风速传感器靠近所述前端设置。
7.一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置的作业方法，其特征在于，适用于权利要求1?6中任一项所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，该作业方法包括如下步骤：利用所述移动基体上的风速检测装置实时获取环境风速，当环境风速大于阈值时，所述处理器控制安装于所述移动基体上的报警器发出警报，且通过所述处理器调整所述移动基体的作业状态。 说明书 : 一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落
装置和其作业方法技术领域[0001] 本发明涉及压力测试技术领域，具体而言，涉及一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置和其作业方法。背景技术[0002] 现有技术中，在移动中进行作业的场景越来越多，作业过程中，不仅受到物体移动产生的影响，还受到环境风的影响，在一些作业场景下，比如通过无人机在输电杆塔上安装防坠落装置，为保证安全，对作业现场环境特别是风速有严格要求，如果环境风过大，将会影响作业的正常进行。为了提高安全性，现有技术中在施工时也配置了相关的风速检测装置对施工现场环境风进行实时监测。[0003] 例如，现有技术中，测量风速的装置主要包括如下几种类型：[0004] 其一、机械式风速仪和风向仪两者是分离的，且机械式风速仪包括机械旋转件，存在磨损损耗，受环境影响较大，需定期维护，运行成本高，测量准确性差；[0005] 其二、超声波风速仪的尺寸较大，受雨、雪、霜、雾和沙尘的影响较大，测量准确性差；[0006] 其三、热线式风速仪的缺点是对使用环境要求较高，不适用于高温高湿以及低温环境，需要频繁校准，使用不便，测量准确性差，且无法测量风向。[0007] 并且，现有风速测量装置均在静态下作业，在移动状态下进行作业时，并未考虑物体移动对环境风的影响，也即现有的测量风速的装置无法在移动中获取风速，或者获取的环境风的结果准确性差，使得作业人员易对实际作业造成误判，存在安全隐患。发明内容[0008] 本发明的目的在于提供一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置和其作业方法，保证移动基体能够在相对安全的作业环境中进行作业，提高作业的安全性，降低事故发生概率。[0009] 本发明的实施例是这样实现的：[0010] 第一方面，本发明提供一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，包括：[0011] 移动基体、处理器、报警器和风速检测装置，所述报警器和所述风速检测装置均安装于所述移动基体上，所述处理器同时与所述报警器和所述风速检测装置通信连接，所述处理器用于在所述风速检测装置获取的环境风速大于阈值时控制所述报警器发出警报；[0012] 所述风速检测装置包括支架以及均安装于所述支架上的速度传感器、第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器，所述第一风速传感器和所述第三风速传感器在第一轴线上间隔设置，且所述第一风速传感器的进风口与所述第三风速传感器的进风口在第一轴线上排布并背对设置；所述第二风速传感器和第四风速传感器在与所述第一轴线垂直的第二轴线上间隔排布，且所述第二风速传感器的进风口和第四风速传感器的进风口在第二轴线上排布并背对设置；所述第一轴线的延伸方向与移动基体的前进方向重合；且所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器位于同一圆周上；所述速度传感器用于获取所述移动基体的前进速度；所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器分别用于获取对应方向上的风速；所述支架与所述移动基体连接。[0013] 在可选的实施方式中，所述速度传感器位于第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器围成的区域内。[0014] 在可选的实施方式中，所述风速检测装置还包括磁力计或磁传感器，所述磁力计或磁传感器用于获取所述移动基体的方位角。[0015] 在可选的实施方式中，所述支架设置为支撑板，所述支撑板的底面设置有多个定位凹槽，所述第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器分别嵌设于对应的所述定位凹槽内，且所述第一风速传感器的进风口、第二风速传感器的进风口、第三风速传感器的进风口和第四风速传感器的进风口均伸出对应的所述定位凹槽的槽口。[0016] 在可选的实施方式中，所述多个定位凹槽的槽深相同，以使所述第一风速传感器进风口、第二风速传感器进风口、第三风速传感器进风口和第四风速传感器的进风口在预设方向上相对于所述安装平面的距离相同，所述预设方向设置为垂直于由所述第一轴线和第二轴线所确定的平面的方向。[0017] 在可选的实施方式中，所述移动基体设置有在所述第一轴线上间隔排布的前端和后端，所述第一风速传感器相较于所述第三风速传感器靠近所述前端设置。[0018] 第二方面，本发明提供一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置的作业方法，适用于前述实施方式中任一项所述的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，该作业方法包括如下步骤：[0019] 利用所述移动基体上的风速检测装置实时获取环境风速，当环境风速大于阈值时，所述处理器控制安装于所述移动基体上的报警器发出警报，且通过所述处理器调整所述移动基体的作业状态。[0020] 在可选的实施方式中，设定，所述第一风速传感器为S1，第二风速传感器为S2，第三风速传感器为S3，第四风速传感器为S4，速度传感器为S5，沿第一轴线由S3指向S1的方向为移动基体前进方向，沿第一轴线由S1指向S3的方向为移动基体后退方向；所述速度传感器用于获取移动基体在前进方向上的速度V5，若V5大于0，则移动基体前进；所述第一风速传感器用于获取第一方向上的风速V1，所述第二风速传感器用于获取第二方向上的风速V2，所述第三风速传感器用于获取第三方向上的风速V3，所述第四风速传感器用于获取第四方向上的风速V4，所述第一方向与第三方向相反，所述第三方向与所述移动基体的前进方向一致；所述第二方向与所述第四方向相反，所述第一方向垂直于第二方向，其中：[0021] V1=V10+V11+V5；[0022] V2=V20+V22+V52；[0023] V3=V30+V33+V53；[0024] V4=V40+V44+V54；[0025] 上述公式中，V10为移动基体在设定时刻对应于S1在第一方向上的环境风速分量，V20为移动基体在设定时刻对应于S2的第二方向上的环境风速分量，V30为移动基体在所述设定时刻对应于S3第三方向上的环境风速分量；V40为移动基体在所述设定时刻对应于S4的第四方向上的环境风速分量；[0026] V52为移动基体以V5的速度前进时对应于S2在第二方向上的速度分量，V53为移动基体以V5的速度前进时对应于S3在第三方向上的速度分量，V54为移动基体以V5的速度前进时对应于S4在第四方向上的速度分量；[0027] V11为移动基体升降时对应于S1在第一方向上的风速分量，V22为移动基体升降时对应于S2在第二方向上的风速分量，V33为移动基体升降时对应于S3在第三方向上的风速分量，V44为移动基体升降时对应于S4在第四方向上的风速分量；[0028] 由于S2和S4的进气口所在位置与所述移动基体前进方向垂直，得到V52=V54=0；S3的进气口处于所述移动基体前进方向的反方向，得到V53=0；由于S1、S2、S3和S4的进风口对称排布且相对于移动基体的升降方向垂直，得到V11=V22=V33=V44，则上述的四个公式变换为：[0029] V1=V10+V11+V5（1）；[0030] V2=V20+V11（2）；[0031] V3=V30+V11（3）；[0032] V4=V40+V11（4）；[0033] 通过（1）?（3）得到：[0034] V1?V3=V10+V5?V30=V13’，变换后得到：[0035] V10?V30=V13’?V5=V1?V3?V5（5）[0036] 若V13’＞0，则表示移动基体受到从前方吹过来的风，由于S3的进风口位于背风侧，得到V30=0，通过公式（5）得到：[0037] V10=V13’?V5=V1?V3?V5（6）；[0038] 若V13’≤0，则表示移动基体受到从后方吹过来的风，由于S1的进风口位于背风侧，得到V10=0，通过公式（5）得到：[0039] ?V30=V13’?V5=V1?V3?V5（7）；[0040] V30=V3+V5?V1（8）；[0041] 同理，通过公式（2）?（4）得：[0042] V2?V4=V20?V40=V24’(9)；[0043] 若V24’＞0，表示移动基体受到从S2一侧吹过来的风，由于S4的进风口位于背风侧，得到V40=0，通过公式（9）得到：[0044] V20=V2?V4(10)；[0045] 若V24’≤0，表示移动基体受到从S4一侧吹过来的风，由于S2处于背风侧，得到V20=0，通过公式（9）得到：[0046] ?V40=V2?V4；[0047] 变换后得到：V40=V4?V2(11)；[0048] 通过公式（6）、（10）以及矢量计算公式可知：V12?=V10?+V20?，其中，V12为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V12和V10的夹角θ，通过磁传感器获得移动基体的方位角β，通过θ和β计算风向；[0049] 通过公式（6）、（11）以及矢量计算公式可知：V14?=V10?+V40?，其中V14实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V14和V10的夹角θ1，通过磁传感器获得移动基体的方位角β1，通过θ1和β1计算风向；[0050] 通过公式（8）、（10）以及矢量计算公式可知：V23?=V30?+V20?，其中，V23为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V23和V30的夹角θ3，通过磁传感器获得移动基体的方位角β3，通过θ3和β3计算风向；[0051] 通过公式（8）、（11）以及矢量计算公式可知：V34?=V30?+V40?，其中，V34为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V34和V30的夹角θ4，通过磁传感器获得移动基体的方位角β4，通过θ4和β4计算风向。[0052] 在可选的实施方式中，所述表示移动基体受到从S1一侧吹过来的风包括从第一方向吹过来的风、从第一方向和第二方向之间吹过来的风以及从第一方向和第四方向之间吹过来的风；[0053] 所述表示移动基体受到从S3一侧吹过来的风包括从第三方向吹过来的风、从第二方向和第三方向之间吹过来的风以及从第三方向和第四方向之间吹过来的风；[0054] 所述表示移动基体受到从S2一侧吹过来的风包括从第二方向吹过来的风、从第一方向和第二方向之间吹过来的风以及从第二方向和第三方向之间吹过来的风；[0055] 所述表示移动基体受到从S4一侧吹过来的风包括从第四方向吹过来的风、从第一方向和第四方向之间吹过来的风以及从第三方向和第四方向之间吹过来的风。[0056] 在可选的实施方式中，若V10?V30＞0，且V24’=0，表示风从第一方向吹向移动基体；[0057] 若V10?V30＜0，且V24’=0，表示风从第三方向吹向移动基体；[0058] 若V10?V30=0，且V24’＞0，表示风从第二方向吹向移动基体；[0059] 若V10?V30=0，且V24’＜0，表示风从第四方向吹向移动基体。[0060] 本发明实施例的有益效果是：[0061] 本实施例提供的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其能够应用于无人机携带防坠落装置在输电杆塔上安装悬挂防坠绳的场景下，通过在移动基体上设置报警器和风速检测装置，当移动基体通过装设工装携带防坠绳索等进行悬挂动作时，风速检测装置能够实时获取环境风速，而报警器能够在风速检测装置获取的环境风速大于阈值时发出警报，报警器发出警报后，作业人员能够根据警报迅速调节移动基体的工作状态，例如，在环境风速大于阈值时，表明此时的风速情况下，不利于移动基体的悬挂防坠落装置和防坠绳索的作业，此时，可以使移动基体处于悬停状态或者直接操控移动基体返航，从而降低悬挂作业的风险，降低事故率，提高安全性和可靠性。同时，通过速度传感器、第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器和第四风速传感器的配合使用，能够降低由于移动基体移动对风速检测结果的影响，在移动基体移动过程中也能够对环境实际风速进行准确检测，从而减小误判概率，提高操作的安全性和可靠性。附图说明[0062] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0063] 图1为本发明实施例的防坠落装置的示意图；[0064] 图2为本发明实施例的风速检测装置的俯视视角的示意图；[0065] 图3为本发明实施例的俯视视角的第一风速矢量图；[0066] 图4为本发明实施例的俯视视角的第二风速矢量图；[0067] 图5为本发明实施例的俯视视角的第三风速矢量图；[0068] 图6为本发明实施例的俯视视角的第四风速矢量图；[0069] 图7为本发明实施例的俯视视角的第五风速矢量图；[0070] 图8为本发明实施例的防坠落装置的控制流程图。[0071] 图标:[0072] 001?第一方向；002?第二方向；003?第三方向；004?第四方向；005?前进方向；006?第一轴线；007?第二轴线；008?处理器；100?移动基体；300?报警器；400?风速检测装置；410?支架；420?速度传感器；430?第一风速传感器；440?第二风速传感器；450?第三风速传感器；460?第四风速传感器；500?磁传感器。具体实施方式[0073] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0074] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0075] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0076] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0077] 此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。[0078] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0079] 实施例一[0080] 现有技术中，移动物体在有风环境下作业时，尤其是在高空环境下作用时，受到风速影响，移动物体的操控不便，而由于无法对环境风速进行有效判断，作业过程中存在较大的安全隐患。[0081] 鉴于此，设计者提供了一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置，其能够通过移动基体100进行防坠绳索的高空吊装作业，省时省力，效率高，安全性高，同时，通过实时获取环境风速，能够降低风力对移动基体100的影响，提高作业安全性和可靠性，降低事故率。[0082] 应当理解，该移动基体100可以安装在无人机等设备上，使得该移动基体100可以应用于防坠绳与塔杆的悬挂场景。或者，移动基体100可以直接设置为无人机。[0083] 请结合图1和图2，本实施例中，在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置包括移动基体100、报警器300和风速检测装置400，报警器300和风速检测装置400均安装于移动基体100上，报警器300与风速检测装置400通信连接，报警器300用于在风速检测装置400获取的环境风速大于阈值时发出警报。[0084] 基于上述方案，通过在移动基体100上设置报警器300和风速检测装置400，当移动基体100通过装设工装携带防坠绳索等进行悬挂动作时，风速检测装置400能够实时获取环境风速，而报警器300能够在风速检测装置400获取的环境风速大于阈值时发出警报，报警器300发出警报后，作业人员能够警报惊喜调节移动基体100的工作状态，例如，在环境风速大于阈值时，表明此时的风速情况下，不利于移动基体100的悬挂防坠绳索的作业，此时，可以使移动基体100处于悬停状态或者直接操控移动基体100返航，从而降低悬挂作业的风险，降低事故率，提高安全性和可靠性。[0085] 以下实施例对本申请提供的在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置的细节以举例方式展开说明。[0086] 本实施例中，可选的，移动基体100可以设置为无人机或者通过螺栓等与无人机的下方底座连接，拆装方便。[0087] 请结合图1和图2，本实施例中，可选的，风速检测装置400包括支架410以及均安装于支架410上的速度传感器420、第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460。第一风速传感器430和第三风速传感器450在第一轴线006上间隔设置，且第一风速传感器430的进风口与第三风速传感器450的进风口在第一轴线006上排布并背对设置；第二风速传感器440和第四风速传感器460在与第一轴线006垂直的第二轴线007上间隔排布，且第二风速传感器440的进风口和第四风速传感器460的进风口在第二轴线007上排布并背对设置；第一轴线006的延伸方向与移动基体100的前进方向005重合；且第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460位于同一圆周上，该圆周的圆心位于移动基体100的竖向中轴线上。速度传感器420用于获取移动基体100的前进速度；第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460分别用于获取对应方向上的风速。支架410与移动基体100连接。也就是说，请结合图2，第一风速传感器430的进风口朝前，第一风速传感器430能够获取沿第一轴线006从前向后吹向第一传感器的进风口的风速；第三风速传感器450的进风口朝后，第三风速传感器450能够获取沿第一轴线006从后向前吹向第三传感器的进风口的风速；第二风速传感器440的进风口朝右，第二风速传感器440能够获取沿第二轴线007从右向左吹向第二传感器的进风口的风速；第四风速传感器460的进风口朝左，第四风速传感器460能够获取沿第二轴线007从左向右吹向第四传感器的进风口的风速。[0088] 可选的，速度传感器420可以设于第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460围成的区域内，例如，本实施例中，速度传感器420设于第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460所在圆周的圆心位置处。[0089] 本实施例中，可选的，支架410设置为支撑板，支撑板设置为实心板，支撑板设置有安装平面，安装平面上设置有多个定位凹槽，具体的，定位凹槽的数量可以为四个，四个定位凹槽呈十字形排布，第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460分别嵌设于对应的定位凹槽内，且第一风速传感器430的进风口、第二风速传感器440的进风口、第三风速传感器450的进风口和第四风速传感器460的进风口均伸出对应的定位凹槽的槽口。同时，移动基体100设置有在第一轴线006上间隔排布的前端和后端，第一风速传感器430相较于第二风速传感器440靠近移动基体100的前端设置，移动基体100前进时，第一风速传感器430位于第三风速传感器450的前方。[0090] 进一步的，四个定位凹槽的槽深相同，通过定位凹槽的深度控制第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460的安装位置，使第一风速传感器430进风口、第二风速传感器440进风口、第三风速传感器450进风口和第四风速传感器460的进风口在预设方向上相对于安装平面的距离相同，其中，预设方向设置为垂直于由第一轴线006和第二轴线007所确定的平面的方向。如此设计，能够进一步减小第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450和第四风速传感器460的安装位置的不同对风速测量结果产生的影响，从而能进一步提高风速测量结果的准确性。需要说明的是，在测量风速时，调控移动基体100的姿态，使其安装平面大致呈水平状态，移动基体100移动时，环境气体可以通过第一风速传感器430的进风口、第二风速传感器440的进风口、第三风速传感器450的进风口和第四风速传感器460的进风口进入到对应的风速传感器中，从而通过气压来获得对应方向的风速。[0091] 本实施例中，可选的，风速检测装置400还包括磁力计或磁传感器500等用于测量移动基体100的方位角的测量器，磁力计或磁传感器500用于获取移动基体100的方位角β，方位角β也即移动基体100与正北方向的夹角。[0092] 实施例二[0093] 本实施例提供了一种在移动中通过测量空气压力判定环境风速风向的防坠落装置的作业方法，该方法适用于实施例一提到的防坠落装置，该方法包括如下步骤：[0094] 利用移动基体100上的风速检测装置400实时获取环境风速，当环境风速大于阈值时，安装于移动基体100上的处理器控制报警器300发出警报，并通过处理器调控移动基体100的作业状态。例如，可以操控移动基体100返回或者悬停在空中等。[0095] 请结合图2，可选的，设定，所述第一风速传感器430为S1，第二风速传感器440为S2，第三风速传感器450为S3，第四风速传感器460为S4，速度传感器420为S5，沿第一轴线006由S3指向S1的方向为移动基体100前进方向005，沿第一轴线006由S1指向S3的方向为移动基体100后退方向；所述速度传感器420用于获取移动基体100在前进方向005上的速度V5，若V5大于0，则移动基体100前进；所述第一风速传感器430用于获取第一方向001上的风速V1，所述第二风速传感器440用于获取第二方向002上的风速V2，所述第三风速传感器450用于获取第三方向003上的风速V3，所述第四风速传感器460用于获取第四方向004上的风速V4，所述第一方向001与第三方向003相反，所述第三方向003与所述移动基体100的前进方向005一致；所述第二方向002与所述第四方向004相反，所述第一方向001垂直于第二方向002，其中：[0096] V1=V10+V11+V5；[0097] V2=V20+V22+V52；[0098] V3=V30+V33+V53；[0099] V4=V40+V44+V54；[0100] 上述公式中，V10为移动基体在设定时刻对应于S1在第一方向上的环境风速分量，V20为移动基体在设定时刻对应于S2的第二方向上的环境风速分量，V30为移动基体在所述设定时刻对应于S3第三方向上的环境风速分量；V40为移动基体在所述设定时刻对应于S4的第四方向上的环境风速分量。[0101] V52为移动基体以V5的速度前进时对应于S2在第二方向上的速度分量，V53为移动基体以V5的速度前进时对应于S3在第三方向上的速度分量，V54为移动基体以V5的速度前进时对应于S4在第四方向上的速度分量。[0102] V11为移动基体升降时对应于S1在第一方向上的风速分量，V22为移动基体升降时对应于S2在第二方向上的风速分量，V33为移动基体升降时对应于S3在第三方向上的风速分量，V44为移动基体升降时对应于S4在第四方向上的风速分量。[0103] 也就是说，以第一传感器为例进行进一步说明，在设定时刻，S1检测到的风速V1是环境风速在第一方向上的风速分量V10、移动基体上升或下降过程中产生的风速在第一方向上的风速分量V11以及前进速度在第一方向上的速度分量V51的叠加，即这三个分量的共同作用的结果。其中，V51的方向和V5一致，故V51=V5。[0104] 由于S2和S4的进气口所在位置与所述移动基体100前进方向005垂直，得到V52=V54；S3的进气口处于所述移动基体100前进方向005的反方向，得到V53=0；由于S1、S2、S3和S4的进风口对称排布且相对于移动基体100的升降方向垂直，得到V11=V22=V33=V44，则上述的四个公式变换为：[0105] V1=V10+V11+V5（1）；[0106] V2=V20+V11+V52（2）；[0107] V3=V30+V11（3）；[0108] V4=V40+V11+V52（4）；[0109] 通过（1）?（3）得到：[0110] V1?V3=V10+V5?V30=V13’，变换后得到：[0111] V10?V30=V13’?V5=V1?V3?V5（5）[0112] 若V13’＞0，则表示移动基体100受到从前方吹过来的风，由于S3的进风口位于背风侧，得到V30=0，通过公式（5）得到：[0113] V10=V13’?V5=V1?V3?V5（6）；[0114] 若V13’≤0，则表示移动基体100受到从后方吹过来的风，由于S1的进风口位于背风侧，得到V10=0，通过公式（5）得到：[0115] ?V30=V13’?V5=V1?V3?V5（7）；[0116] V30=V3+V5?V1（8）；[0117] 同理，通过公式（2）?（4）得：[0118] V2?V4=V20?V40=V24’(9)；[0119] 若V24’＞0，表示移动基体100受到从S2一侧吹过来的风，由于S4的进风口位于背风侧，得到V40=0，通过公式（9）得到：[0120] V20=V2?V4(10)；[0121] 若V24’≤0，表示移动基体100受到从S4一侧吹过来的风，由于S2处于背风侧，得到V20=0，通过公式（9）得到：[0122] ?V40=V2?V4；[0123] 变换后得到：V40=V4?V2(11)；[0124] 请结合图3，通过公式（6）、（10）以及矢量计算公式可知：V12?=V10?+V20?，其中，V12为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V12和V10的夹角θ，通过磁传感器500获得移动基体100的方位角β，通过θ和β计算风向；[0125] 请结合图4，通过公式（6）、（11）以及矢量计算公式可知：V14?=V10?+V40?，其中V14实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V14和V10的夹角θ1，通过磁传感器500获得移动基体100的方位角β1，通过θ1和β1计算风向；[0126] 请结合图5，通过公式（8）、（10）以及矢量计算公式可知：V23?=V30?+V20?，其中，V23为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V23和V30的夹角θ2，通过磁传感器500获得移动基体100的方位角β2，通过θ2和β2计算风向；[0127] 请结合图6，通过公式（8）、（11）以及矢量计算公式可知：V34?=V30?+V40?，其中，V34为实际环境风速，根据三角函数计算公式获得V34和V30的夹角θ3，通过磁传感器500获得移动基体100的方位角β3，通过θ3和β3计算风向。[0128] 需要说明的是，上述计算方式中，当V1与V3相减时，利用V1与V3的绝对值进行计算；当V2与V4相减时，利用V2与V4的绝对值进行计算。[0129] 需要说明的是，移动基体100受到从S1一侧吹过来的风包括从第一方向001吹过来的风、从第一方向001和第二方向002之间吹过来的风以及从第一方向001和第四方向004之间吹过来的风。[0130] 移动基体100受到从S3一侧吹过来的风包括从第三方向003吹过来的风、从第二方向002和第三方向003之间吹过来的风以及从第三方向003和第四方向004之间吹过来的风。[0131] 移动基体100受到从S2一侧吹过来的风包括从第二方向002吹过来的风、从第一方向001和第二方向002之间吹过来的风以及从第二方向002和第三方向003之间吹过来的风。[0132] 移动基体100受到从S4一侧吹过来的风包括从第四方向004吹过来的风、从第一方向001和第四方向004之间吹过来的风以及从第三方向003和第四方向004之间吹过来的风。[0133] 请结合图8，应当理解，为了实现自动化风速风向测量，报警器300、速度传感器420、第一风速传感器430、第二风速传感器440、第三风速传感器450、第四风速传感器460和磁传感器500等器件均与处理器008电连接，依据上述公式通过处理器008实时对多个数据进行处理，能够提高获得实际环境风速和实际环境风向的效率，具体如下：[0134] 请结合图3，若V13’＞0，且V24’＞0，表示风从第一方向001和第二方向002之间吹向移动基体100，通过公式（6）、（10）以及矢量计算公式可知：V12?=V10?+V20?，从而获得实际环境风速V12。[0135] 请结合图4，若V13’＞0，且V24’＜0，表示风从第一方向001和第四方向004之间吹向移动基体100，通过公式（6）、（11）以及矢量计算公式可知：V14?=V10?+V40?，从而获得实际环境风速V14。[0136] 请结合图5，若V13’＜0，且V24’＞0，表示风从第二方向002和第三方向003之间吹向移动基体100，通过公式（8）、（10）以及矢量计算公式可知：V23?=V30?+V20?，从而获得实际环境风速V23。[0137] 请结合图6，若V13’＜0，且V24’＜0，表示风从第三方向003和第四方向004之间吹向移动基体100，通过公式（8）、（11）以及矢量计算公式可知：V34?=V30?+V40?，从而获得实际环境风速V34。[0138] 此外：[0139] 若V10?V30＞0，且V24’=0，表示风从第一方向001也即移动基体100的正前方吹向移动基体100；实际环境风速即为V10。[0140] 若V10?V30＜0，且V24’=0，表示风从第三方向003也即移动基体100的正后方吹向移动基体100；实际环境风速即为V30。[0141] 若V10?V30=0，且V24’＞0，表示风从第二方向002也即移动基体100的右侧吹向移动基体100；实际环境风速即为V20。[0142] 若V10?V30=0，且V24’＜0，表示风从第四方向004也即移动基体100的左侧吹向移动基体100，实际环境风速即为V40。[0143] 请结合图5和图7，以风从第二方向002和第三方向003之间吹向移动基体100进行进一步说明，当获取V23的值后，能够得到V23和V30的夹角θ2，θ1为实际风向与移动基体100的前进方向005的夹角，再结合磁传感器500或磁力计获得的移动基体100的方位角β2，β2为移动基体100的前进方向005与正北方向的夹角，通过θ2和β2能够计算获得实际风向与正北方向的夹角，也即获得环境风向，环境风向为（θ2+β2），即环境风向为正北偏西（θ2+β2）。以此类推，可以计算获得其他情况下的环境风向。[0144] 需要说明的是，本领域技术人员知晓，现有的测量风速的参考维度均为二维，也即判断风向或风速时仅在二维空间进行，例如，现有技术中获取的风向均采用北风、东南风或西北风等表示，并不考虑风是否为斜向吹向被测物体，如此，在现有的测量风速风向的技术领域中，均以被测物放置于二维平面空间对风速风向进行测量。当需要测量风速时，调整移动基体姿态，使支架的安装平面朝向地面且大致呈水平状态即可。[0145] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-06-14

专利公开日期：2024-08-09

专利公告号：CN118348613B