一种冰雹灾害监视与防控装置及其防护方法

技术领域

本发明属于冰雹检测与冰雹灾害防护技术领域，具体的说，涉及一种冰雹灾害监视与防控装置及其防护方法。

背景技术

冰雹是我国主要的灾害性天气之一，每年对农业都造成非常大损失，冰雹产生是由强烈的湿热气流上升遇冷凝结成冰进而形成冰雹，这种强烈空气对流通常发生在夏、秋季节里，目前多采用闪电定位系统、卫星云图和天气雷达等手段对冰雹云进行检测识别，进而提前预测冰雹天气，但这些技术定位准确度、预测效率等方面尚不够理想。

为解决上述技术问题，市面上出现了一种大棚冰雹防护装置，该类防护装置能够用于检测冰雹并对冰雹进行防护，如专利号为：201821362324.X，公开了一种温室大棚冰雹灾害自动防护装置，包括大棚，大棚墙体上方固定安装有支架，大棚通过支架固定连接有锥形镂空冰雹收集桶，锥形镂空冰雹收集桶下表面中间固定安装有皮塞，皮塞中间内部固定安装有温度传感器，温度传感器下端连接有电线，温度传感器通过电线电性连接有温室棉被控制柜。

上述该类大棚冰雹防护装置，整体结构简单，通过温度传感器实时检测冰雹收集桶内是否有冰雹，并通过棉被的起落，保护棚膜，防止冰雹灾害对温室大棚的损害；但是该类大棚冰雹防护装置不能有效区分冰雹与降雪、寒潮、冻雨等低温天气，即温度传感器监测到温度低于设定温度即触发输出有效信号，其控制准确度较低，易受环境干扰；且温度传感器、卷棉被装置均有一定的反应时间，而冰雹天气短时间即可造成大范围破坏，该类现有技术不能进行快速识别冰雹的降落，而后快速的做出防护反应，进而降低使用效果，同时对于大田作物，棉被控制柜、卷棉被装置、设备安装基础等设施的实施空间、建设资金投入均较大，不适合露天大范围的普及。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种结构简单,能够对环境温度和冰雹检测系统内的温度进行准确检测，并判断是否有冰雹降落，且检测数据准确，并根据检测数据迅速做出防护反应的冰雹灾害监视与防控装置及其防护方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种冰雹灾害监视与防控装置，包括布设在农业栽培地面两侧的第一立柱组和第二立柱组，第一立柱组和第二立柱组上设置有冰雹防护装置，第一立柱组的一侧设置有冰雹监测系统，冰雹监测系统通过监测环境温度和冰雹检测系统内的温度判定是否有冰雹降落，冰雹监测系统连接有控制器，控制器与冰雹防护装置电性连接用于控制冰雹防护装置工作。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

冰雹监测系统包括支架，支架上设置有冰雹收集罩，冰雹收集罩内设置有罩内温度检测组件，罩内温度检测组件包括红外温度传感器，红外温度传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，红外温度传感器用于监测冰雹收集罩内的罩内温度T2，并将该罩内温度T2信号发送至控制器内。

进一步优化：冰雹收集罩的外部设置有环境温度检测组件，环境温度检测组件包括温度传感器，温度传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，温度传感器用于实时检测外部环境温度T1，并将该外部环境温度T1信号发送至控制器内。

进一步优化：控制器内设置有预设冰点温度T0和预设温差值δT，控制器将外部环境温度T1、罩内温度T2与预设冰点温度T0、预设温差值δT进行实时比较。

进一步优化：冰雹防护装置包括多个滑轨，滑轨的两端分别与第一立柱组和第二立柱组的立柱上端固定连接，滑轨的上端面设置有一坡度面。

进一步优化：滑轨上滑动连接有滑块，滑块上固定安装有防护网，防护网的另一端与第一立柱组的立柱固定连接，滑块由驱动组件驱动移动。

一种冰雹灾害防护方法，基于上述冰雹灾害监视与防控装置，该防护方法包括如下步骤：

S1、冰雹监测系统用于检测外部环境温度T1和罩内温度T2；

S2、冰雹监测系统将检测得到的外部环境温度T1和罩内温度T2信号发送至控制器，控制器判定是否符合冰雹天气条件；

S3、控制器根据判定信号发出控制信号用于控制冰雹防护装置的防护网进行展开或收卷。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述步骤S2中，冰雹天气条件为：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0，罩内温度T2≤预设冰点温度T0，外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT。

进一步优化：所述步骤S2中，外部环境温度T1、罩内温度T2满足：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT时，控制器判定和确认有冰雹降落，控制器发出控制信号用于控制冰雹防护装置的防护网进行展开。

进一步优化：所述步骤S2中，外部环境温度T1、罩内温度T2不能同时满足：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT的条件时，控制器判定冰雹天气结束，控制器发出控制信号用于控制冰雹防护装置的防护网进行收卷。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够在有冰雹降落时迅速收集并检测到冰雹，并驱动冰雹防护装置快速做出反应，在大量冰雹降落前对农作物等做出防护，同时可检测冰雹天气结束并可自动收起冰雹防护装置的防护网，进而不影响被防护的农作物正常的生长作业环境。

本系统整体结构简单， 组装安装方便，并且能耗低，造价低，可实施性强，能够大大提高使用效果。

本系统还可避免雨雪天气、异物降落等对设备检测精度的影响，降雪、降雨、临界温度、异物坠落等条件下均不能同时满足外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT的数据判定条件，进而系统可进行有效区分降雪、降雨和异物坠落，检测精度高，反应速度快。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中冰雹检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中冰雹检测系统的剖视图；

图4为附图3中A处的局部放大图。

图中：1-冰雹检测系统；11-冰雹收集罩；111-喇叭罩；112-收集槽；113-格栅；12-支架；13-温度传感器；14-红外温度传感器；15-控制器；16-冰雹；2-驱动电机；3-冰雹防护装置；31-立柱；32-滑轨；33-滑块；34-防护网；35-卷绳；36-定滑轮；37-卷轮；38-连杆；4-第一立柱组；5-第二立柱组。

具体实施方式

实施例：请参阅图1-4，一种冰雹灾害监视与防控装置，包括布设在农业栽培地面两侧的第一立柱组4和第二立柱组5，所述第一立柱组4和第二立柱组5上设置有冰雹防护装置3，所述第一立柱组4的一侧设置有冰雹检测系统1，所述冰雹检测系统1通过检测环境温度和冰雹检测系统1内的温度判定是否有冰雹降落，所述冰雹检测系统1连接有控制器15，所述控制器15与冰雹防护装置3电性连接，所述控制器15用于控制冰雹防护装置3工作。

所述冰雹检测系统1包括支架12，所述支架12上设置有用于收集冰雹16的冰雹收集罩11，所述冰雹收集罩11内设置有用于检测冰雹收集罩11内温度的罩内温度检测组件，所述支架12上位于冰雹收集罩11的外部设置有用于检测环境温度的环境温度检测组件。

所述冰雹收集罩11包括整体结构呈喇叭状的喇叭罩111，所述喇叭罩111的下方一体连接有收集槽112，所述收集槽112的内腔与喇叭罩111的内腔相连通。

这样设计，可将冰雹收集罩11固定安装在支架12上，并且通过喇叭罩111可用于扩大收集范围，使降落的冰雹16通过喇叭罩111进入收集槽112内，此时将冰雹16收集到收集槽112的底部，方便使用。

该冰雹收集罩11整体结构简单，制造方便，并且能够对降落的冰雹16进行收集，方便使用，大大提高使用效果。

所述罩内温度检测组件包括设置在冰雹收集罩11的收集槽112内的红外温度传感器14，所述红外温度传感器14的输出端与控制器15的输入端电性连接。

所述红外温度传感器14用于检测收集槽112内的罩内温度T2，并将该罩内温度T2信号发送至控制器15。

所述环境温度检测组件包括设置在冰雹收集罩11外部的温度传感器13，所述温度传感器13的输出端与控制器15的输入端电性连接。

所述温度传感器13用于实时检测外部环境温度T1，并将该外部环境温度T1信号发送至控制器15。

所述控制器15内设置有预设冰点温度T0和预设温差值δT。

所述温度传感器13检测到的外部环境温度T1发送至控制器15内，此时控制器15将外部环境温度T1与预设冰点温度T0进行实时比较。

所述红外温度传感器14检测到的罩内温度T2发送至控制器15内，此时控制器15将罩内温度T2与预设冰点温度T0进行实时比较。

所述外部环境温度T1与罩内温度T2的温度差值与预设温差值δT进行比较。

所述冰雹形成的气候条件为：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0，罩内温度T2≤预设冰点温度T0，且外部环境温度T1与罩内温度T2的温差≥预设温差值δT。

所述控制器15将外部环境温度T1、罩内温度T2与预设冰点温度T0、预设温差值δT进行实时比较，当满足外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT时，控制器15判定和确认有冰雹降落。

此时控制器15控制冰雹防护装置3工作，用于对农业栽培地面上的农作物进行防护，提高使用效果。

这样设计，可通过检测外部环境温度和罩内温度，以获得外部环境温度T1和罩内温度T2，并且通过判定外部环境温度T1和罩内温度T2是否符合条件，进行确认是否有冰雹降落，可提高检测数据的准确性，提高使用效果。

所述收集槽112的底部设置有格栅113，所述格栅113呈等间距排列布设，所述格栅的间隙等于可对被防护物（农作物等）造成伤害的冰雹最小颗粒直径。

这样设计，其进入冰雹收集罩11内的冰雹颗粒的直径较小时，其冰雹通过格栅113的间隙排出，进而通过格栅113可用于对冰雹进行筛选，方便使用，并且其冰雹在冰雹收集罩11内融化后，其融化水可通过格栅113排出。

所述第一立柱组4的整体高度大于第二立柱组5的整体高度，所述第一立柱组4和第二立柱组5均包括多个依次间隔布设的立柱31。

所述冰雹防护装置3包括多个滑轨32，所述多个滑轨32分别依次间隔布设，且滑轨32的两端分别与相对应的第一立柱组4和第二立柱组5的立柱31上端固定连接，所述滑轨32的上端面设置有一坡度面。

所述滑轨32上滑动连接有滑块33，所述滑块33在重力和万有引力的作用下沿滑轨32的坡度面滑移。

所述第一立柱组4和第二立柱组5的立柱31上端设置有防护网34，所述防护网34的一端与第一立柱组4的立柱31固定连接，所述防护网34的另一端分固定在滑块33上并随滑块33运动，所述滑块33由驱动组件驱动移动。

所述驱动组件包括定滑轮36和卷轮37，所述定滑轮36固定安装在第一立柱组4的立柱31上端，所述卷轮37固定安装在第一立柱组4的立柱31下端。

所述卷轮37上缠绕有卷绳35，所述卷绳35的自由端随卷轮37转动进行移动，所述卷绳35的另一端与绕过定滑轮36与滑块33固定连接。

所述卷轮37可进行正反转，当卷轮37进行正转时，可缠绕卷绳35，此时卷绳35带动滑块33向靠近定滑轮36的一侧移动，进而带动防护网34向靠近定滑轮36的一侧移动，此时防护网34被收卷起来。

当卷轮37进行反转时，可用于放松卷轮37上的卷绳35，此时滑块33在重力和万有引力的作用下沿滑轨32的坡度面滑移，进而使滑块33向远离定滑轮36的一侧移动，此时滑块33带动防护网34铺设在第一立柱组4和第二立柱组5的上方，用于对被防护物（农作物等）进行防护，避免被防护物遭受冰雹的危害。

所述卷绳35每隔一定间距便穿过防护网34的网孔，以此对防护网34形成支撑与限位的作用。

所述卷轮37由驱动电机2驱动转动，所述驱动电机2的动力输出端固定有连杆38，所述卷轮37分别固定安装在连杆38上。

所述驱动电机2输出动力驱动连杆38进行正、反转动，连杆38转动带动各个卷轮37同步转动，并实现对卷绳35的卷曲或放松工作。

所述驱动电机2的控制端与控制器15的输出端电性连接，所述控制器15输出信号用于控制驱动电机2进行正反转动。

在使用时，所述温度传感器13检测到的外部环境温度T1发送至控制器15内，所述红外温度传感器14检测到的罩内温度T2发送至控制器15内，

此时控制器15将外部环境温度T1、罩内温度T2与预设冰点温度T0、预设温差值δT进行实时比较。

所述冰雹形成的气候条件为：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0，罩内温度T2≤预设冰点温度T0，且外部环境温度T1与罩内温度T2的温差≥预设温差值δT。

当满足外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT时，控制器15判定和确认有冰雹降落。

此时控制器15控制驱动电机2进行反转，所述驱动电机2输出动力通过连杆38驱动卷轮37进行反转，此时放松卷轮37上的卷绳35，使滑块33在重力和万有引力的作用下沿滑轨32的坡度面滑移，进而使滑块33向远离定滑轮36的一侧移动，此时滑块33带动防护网34展开，铺设在第一立柱组4和第二立柱组5的上方，进而通过防护网34的展开可对底部的被保护物形成庇护，方便使用。

当冰雹天气过后，冰雹融化并通过收集槽112底部的格栅113排出，此时外部环境温度T1和罩内温度T2不再具有明显温差，此时外部环境温度T1、罩内温度T2、预设冰点温度T0和预设温差值δT都不能同时满足外部环境温度T1≥预设冰点温度T0，罩内温度T2≤预设冰点温度T0，且外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT的条件，控制器15可判定冰雹天气结束，进而控制器15输出控制信号控制驱动电机2进行正转，用于收起防护网34。

所述具体操作为：驱动电机2输出动力通过连杆38驱动卷轮37进行正转，卷轮37正转可缠绕卷绳35，此时卷绳35带动滑块33向靠近定滑轮36的一侧移动，进而带动防护网34向靠近定滑轮36的一侧移动，此时防护网34被收卷起来。

请参阅图1-4，一种冰雹灾害防护方法，基于上述一种冰雹灾害监视与防控装置，所述该防护方法包括如下步骤：

S1、冰雹检测系统1用于检测外部环境温度T1和罩内温度T2。

所述步骤S1中冰雹检测系统1的温度传感器13用于实时检测外部环境温度T1，所述红外温度传感器14用于实时检测冰雹收集罩11内的罩内温度T2。

S2、冰雹检测系统1将检测得到的外部环境温度T1和罩内温度T2信号发送至控制器15，所述控制器15判定是否符合冰雹天气条件。

所述步骤S2中，温度传感器13检测到的外部环境温度T1发送至控制器15内，红外温度传感器14检测到的罩内温度T2发送至控制器15内。

此时控制器15将外部环境温度T1、罩内温度T2与预设冰点温度T0、预设温差值δT进行实时比较。

所述冰雹天气条件为：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0，罩内温度T2≤预设冰点温度T0，外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT。

当外部环境温度T1、罩内温度T2满足：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT时，控制器15判定和确认有冰雹降落。

当外部环境温度T1、罩内温度T2不能同时满足：外部环境温度T1≥预设冰点温度T0；罩内温度T2≤预设冰点温度T0；外部环境温度T1-罩内温度T2≥预设温差值δT的条件时，控制器15判定冰雹天气结束。

S3、控制器15根据判定信号发出控制信号用于控制冰雹防护装置3的防护网34进行展开或收卷。

所述步骤S3中，当控制器15判定和确认有冰雹降落时，其控制器15发出控制信号控制冰雹防护装置3的防护网34进行展开用于对底部的被保护物形成庇护。

所述步骤S3中，当控制器15判定冰雹天气结束时，其控制器15发出控制信号控制冰雹防护装置3的防护网34进行收卷。

所述步骤S3中展开防护网34的具体操作为：控制器15输出控制信号控制驱动电机2进行反转，驱动电机2输出动力通过连杆38驱动卷轮37进行反转，此时放松卷轮37上的卷绳35，使滑块33在重力和万有引力的作用下沿滑轨32的坡度面滑移，进而使滑块33向远离定滑轮36的一侧移动，此时滑块33带动防护网34展开，铺设在第一立柱组4和第二立柱组5的上方，进而通过防护网34的展开可对底部的被保护物形成庇护，方便使用。

所述步骤S3中收卷防护网34的具体操作为：控制器15输出控制信号控制驱动电机2进行正转，驱动电机2输出动力通过连杆38驱动卷轮37进行正转，卷轮37正转可缠绕卷绳35，此时卷绳35带动滑块33向靠近定滑轮36的一侧移动，进而带动防护网34向靠近定滑轮36的一侧移动，此时防护网34被收卷起来。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。