[發(fā)明專利]基于單片機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)超聲波風(fēng)速監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410074816.9
• 申請(qǐng)日: 2014-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103884864A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路亮;汪寧渤;王定美;劉光途;呂清泉;陳釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司;甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01P5/24
• 分類號(hào): G01P5/24
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

1.一種基于單片機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)超聲波風(fēng)速監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：開(kāi)啟FPGA向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸中斷請(qǐng)求接口；

步驟2：根據(jù)FPGA的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘，接收來(lái)自超聲波探頭的超聲波飛行時(shí)間T1，T2，T3，T1’，T2’，T3’；

步驟3：分別通過(guò)T1和T1'，T2和T2'，T3和T3'計(jì)算得到三對(duì)超聲波探頭在直線方向上的風(fēng)速；

步驟4：通過(guò)計(jì)算得到聲速；

步驟5：通過(guò)計(jì)算的到三維方向上的風(fēng)速、風(fēng)向及溫度；

步驟6：對(duì)上述步驟5內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

步驟7：判斷是否有用戶數(shù)據(jù)請(qǐng)求單片機(jī)中斷，如沒(méi)有中斷請(qǐng)求則回到步驟2；

步驟8：如有中斷請(qǐng)求，則解析中斷命令；

步驟9：根據(jù)上述中斷命令計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)信息；

步驟10：將上述步驟9內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線接口發(fā)送到上位機(jī)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)超聲波風(fēng)速監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述風(fēng)電場(chǎng)信息至少包括平均風(fēng)速、風(fēng)向、最小風(fēng)速、最大風(fēng)速、標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)超聲波風(fēng)速監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟4通過(guò)計(jì)算得到聲速具體如下：

三組探頭對(duì)的風(fēng)速分別為

v1=d(T1-T1′)2*T1*T1′,v2=d(T2-T2′)2*T2*T2′,v3=d(T3-T3′)2*T3*T3′]]>

其中，d是超聲波探頭對(duì)之間的距離；

則超聲波聲速為

其中，d是超聲波探頭對(duì)之間的距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)超聲波風(fēng)速監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟5中的溫度計(jì)算具體如下；

確定v1方向在水平方向上的投影與地理坐標(biāo)系統(tǒng)的夾角，假設(shè)夾角為θ，則計(jì)算得到地理坐標(biāo)下平行正北向的水平風(fēng)速V_x、垂直正北向的水平風(fēng)速V_y和垂直風(fēng)速V_z：

其中為傳感器支撐架與中心垂直軸的夾角，為已知變量，

已知V_x、V_y、V_z，則可以得到平均風(fēng)速V以及水平風(fēng)向角φ：

V=Vx2+Vy2+Vz2φ=arctan(VxVy)]]>

大氣中的已知聲速為：

c=20.067(1+0.13192e/P)T]]>

其中e為水汽分壓，P為大氣壓，T為絕對(duì)溫度。

根據(jù)上述公式，已知超聲波的波速和大氣壓水汽壓即計(jì)算出相應(yīng)的溫度值。