一种人工模拟降水防风装置及防风方法与流程

本发明涉及模拟降水防风，特别是涉及一种人工模拟降水防风装置及防风方法。

背景技术：

1、在环境科学、土壤学、农业研究等领域中，研究者经常需要模拟自然环境中的降雨情况以评估其对土壤侵蚀、植物生长和水文循环等的影响。然而，自然条件下的风速和风向变化对降水效果有着显著影响，这导致仅依靠人工模拟降水难以准确再现自然降雨过程和结果。

2、现有的人工模拟降水系统往往忽略了风力对降水过程的干扰，从而影响了实验的精度和可靠性。例如，风力可能改变雨滴的大小、速度和落点分布，进而影响土壤水分入渗和表面径流的形成，增加了实验数据的不确定性。因此，亟需一种人工模拟降水防风装置及防风方法，实现模拟降水时的防风。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种人工模拟降水防风装置及防风方法，解决模拟降水时自然风对降水效果产生影响，增加实验数据不确定性的问题。

2、本发明提供了一种人工模拟降水防风装置，所述防风装置包括：支撑架、降水管、集水管、防风布和卷帘控制模块。

3、支撑架；

4、降水管，所述降水管设置于所述支撑架顶部，用于模拟人工降水；

5、集水管，所述集水管设置于所述支撑架底部，用于收集支撑架底部积水；

6、防风布，所述防风布通过卷帘驱动件固定安装于所述支撑架侧部，所述防风布用于将所述支撑架包裹以实现防风；

7、卷帘控制模块，所述卷帘控制模块用于控制所述卷帘驱动件的运行并带动防风布进行卷放以实现防风；所述卷帘控制模块包括获取单元、处理单元、卷帘控制单元和预警单元；

8、所述获取单元用于获取未进行人工降水时的第一风速和进行人工降水时的第二风速；

9、所述处理单元用于根据所述第一风速与所述第二风速设定所述卷帘驱动件的运行指令；

10、所述卷帘控制单元用于根据所述运行指令控制所述卷帘驱动件的工作状态；

11、所述预警单元用于当所述防风布完成卷放后，获取所述防风布的预测位置和实时位置，并根据所述预测位置和实时位置进行预警。

12、优选的，所述获取单元包括第一风速检测仪和第二风速检测仪；

13、所述第一风速检测仪设置于所述支撑架外，用于当未进行人工降水时，获取第一风速，当进行人工降水时获取第二风速；

14、所述第二风速检测仪设置于所述支撑架内，用于当防风布完成卷放后获取支撑架内的第三风速。

15、优选的，所述处理单元根据所述第一风速与所述第二风速设定所述卷帘驱动件的运行指令，包括：

16、根据所述第一风速设定所述卷帘驱动件的卷放速度；

17、确定所述第一风速与所述第二风速之间的风速差值，根据所述风速差值对所述卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度。

18、优选的，根据所述第一风速设定所述卷帘驱动件的卷放速度，包括：

19、设定有第一预设风速、第二预设风速和第三预设风速，所述第一预设风速、第二预设风速和第三预设风速依次增大；

20、根据所述第一风速与所述第一预设风速、第二预设风速和第三预设风速之间的关系设定所述卷帘驱动件的卷放速度；

21、若所述第一风速小于所述第一预设风速，则设定所述卷帘驱动件的卷放速度w为第一预设卷放速度w1，即w＝w1；

22、若所述第一风速大于或等于所述第一预设风速，且所述第一风速小于所述第二预设风速，则设定所述卷帘驱动件的卷放速度w为第二预设卷放速度w2，即w＝w2；

23、若所述第一风速大于或等于所述第二预设风速，且所述第一风速小于所述第三预设风速，则设定所述卷帘驱动件的卷放速度w为第三预设卷放速度w3，即w＝w3；

24、若所述第一风速大于或等于所述第三预设风速，则设定所述卷帘驱动件的卷放速度w为第四预设卷放速度w4，即w＝w4；其中，w1＜w2＜w3＜w4。

25、优选的，根据所述风速差值对所述卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度，包括：

26、根据所述第一风速设定第i预设卷放速度wi为所述卷帘驱动件的卷放速度后，i＝1，2，3，4；

27、设定有第一预设风速差值、第二预设风速差值和第三预设风速差值，所述第一预设风速差值、第二预设风速差值和第三预设风速差值依次增大；

28、根据所述风速差值与所述第一预设风速差值、第二预设风速差值和第三预设风速差值之间的关系对所述卷帘驱动件的卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度；

29、若所述风速差值小于所述第一预设风速差值，则选择第一修正系数m1对卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度为wi×m1；

30、若所述风速差值大于或等于所述第一预设风速差值，且所述风速差值小于所述第二预设风速差值，则选择第二修正系数m2对卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度为wi×m2；

31、若所述风速差值大于或等于所述第二预设风速差值，且所述风速差值小于所述第三预设风速差值，则选择第三修正系数m3对卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度为wi×m3；

32、若所述风速差值大于或等于所述第三预设风速差值，则选择第四修正系数m4对卷放速度进行修正，得到所述卷帘驱动件的最终卷放速度为wi×m4；其中，0.9＜m1＜m2＜m3＜m4＜1.1。

33、优选的，所述处理单元内设定有卷放速度阈值；

34、将所述最终卷放速度与所述卷放速度阈值进行对比；

35、若所述最终卷放速度小于所述卷放速度阈值，则设定所述卷帘驱动件的运行指令为最终卷放速度；

36、若所述最终卷放速度大于或等于所述卷放速度阈值，则设定所述卷帘驱动件的运行指令为卷放速度阈值。

37、优选的，所述预警单元获取所述防风布的预测位置和实时位置，并根据所述预测位置和实时位置进行预警，包括：

38、确定所述预测位置与所述实时位置之间的距离；

39、设定有距离阈值；

40、将所述距离与所述距离阈值进行对比，若所述距离大于距离阈值，则进行预警。

41、优选的，所述预警单元获取所述防风布的预测位置，包括：

42、获取所述卷帘驱动件的卷放时间；

43、确定所述卷放时间与所述最终卷放速度之间的乘积；

44、根据所述卷帘驱动件的高度，根据所述高度与所述乘积确定所述防风布的预测位置。

45、优选的，所述预警单元还用于根据所述第三风速进行预警；

46、所述预警单元内设定有风速阈值，将所述第三风速与所述风速阈值进行对比，若所述第三风速大于所述风速阈值，则进行预警。

47、本发明还提供了一种人工模拟降水防风方法，所述防风方法采用上述的人工模拟降水防风装置进行实施，所述方法包括：

48、获取未进行人工降水时的第一风速和进行人工降水时的第二风速；

49、根据所述第一风速与所述第二风速设定所述卷帘驱动件的运行指令；

50、根据所述运行指令控制所述卷帘驱动件的工作状态；

51、当所述防风布完成卷放后，获取所述防风布的预测位置和实时位置，并根据所述预测位置和实时位置进行预警。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过获取未进行降水与进行降水时的第一风速和第二风速，并以此控制卷帘驱动件运行以实现防风布的卷放，进行实现人工模拟降水时的防风控制，有效降低外界风力对人工模拟降水实验的干扰，提高实验的准确性和重复性；自动化程度高，操作简便，节省人力成本；适用于多种科研和实际应用场合，具有广阔的应用前景。