系统简介
风吹雪测量系统的核心组成部分是FlowCapt。FlowCapt由3个声压感应部件、1个电子处理器（里面是集成电路板和处理器）及相关线缆组成。FlowCapt内置有一个配备特殊固件程序的Campbell CR200数据采集器，用于进行SDI或外围缓冲器（PB）的编程服务，所以它与Campbell出品的CR系列数据采集器拥有良好的兼容性，可外接入到任何一个以Campbell的CR系列数据采集器为核心组件的气象站中。同时，该仪器能够接到任何提供SDI接口的数据采集器上。该产品可应用于雪通量的理论模型研究、雪崩预警、常规冰雪特性研究等领域。在15秒的采集间隔内，FlowCapt采集吹雪状况。电子接口包含了放大、过滤、数字化、线性化输出等功能，还包含了模拟电路板，可以用于供电，放大，过滤，还扩展Flowcapt传感器。
应用领域
- 雪堆/吹雪监测
- 质量通量和风速测量
- 雪崩的风险评估
- 极地酷寒的气候监测
- 气象和科学应用
- 工业监控中的应用
工作原理
风吹雪粒子系统，能够以15秒/次的频率对风吹雪进行监测。它采用力学-声学耦合原理进行测量。当风吹雪粒子吹打在声压感应部件（一种类似于管状的传感器，见下图所示）上时，会产生声压，声压信号被电子处理器采集，然后电子处理器会对声压信号进行放大、滤波、线性化以及数字化。被数字化的信号通过RS232或SDI-12方式传输到用户外接的数据采集器上。同样，摩擦风速的测量也是如此：风与声压感应件之间会产生摩擦力，被电子处理器采集，然后转化为数字信号输出。
技术参数
- 风速通量比例:0-70m/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 粒子通量比例:0-250g/㎡/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 供电:6-30v（9.6-16v的供电,可以输出sdi-12的协议）
- 电流：1ma@测量，20ma@处理(3秒一个采样)，平均>5ma，使用未调节电源增加3 ma
- 电缆：传感器和接口之间电缆长度15米，sdi长度为60米，rs232为30米。
- 工作温度：-40～+80℃（可选配-50～+100℃）
- 工作湿度：0-99% rh
- 尺寸：40x18x13cm (lxwxh)，含连接器
- 重量：3kg.
- 夹具：30-80mm.
安装
接口箱子可以直接被固定在直径30–80毫米的立杆上，如果传感器、接口箱子，以及数据采集器不能安装在一个相同的立杆上，传感器安装臂、接口盒子与数据采集器之间的接地一定要非常完好。
1–3个可互换的flowcapt包括m10安装臂和10米延长电缆接口箱子包含通用立杆夹具电缆联结至数据采集器，附加的设备电缆连接接口至pc.
CF4风吹雪通量传感器带安装附件型号为：FCBRA（传感器长度1040mm，三层，高度3米垂直梯度的风吹雪指标，也可根据实际需要选择层数，下图为三层效果图)
野外安装照片展
示风吹雪系统组成
数据采集单元:CR300，CR800，CR1000X采集器
风吹雪传感器：FC4
机箱太阳能供电支架等辅助设备。
用户可根据研究需求，根据研究风吹雪的研究高度可选配分层 ，下图为1-3层例图（垂直高度三米）
数据采集器选配
性能特征 | CR200X系列 | CR300系列 | CR800/CR850 | CR1000X | CR3000 | CR6 | CR9000X系列 |
*大扫描速率 | 1 Hz | 10 Hz | 100 Hz | 100 Hz | 100 Hz | 1000Hz | 100,000 Hz |
模拟输入 | 5个单端（无差分） | 6个单端 | 6个单端 | 16 个单端 | 28个单端 | 12个单端或6个差分 | 每个CR9050/CR9051E/CR9055(E): |
脉冲计数器 | 2个 | 2个 | 2个 | 2个 | 4个 | 16个 | 每个CR9071含12个 |
开关激发通道 | 2个电压激发 | 2个电压激发 | 2个电压激发 | *大16个电压激发 *大16个电流激发 | 4个电压激发 | *大12个电压激发 *大12个电流激发 | 每个CR9060含10个 |
数字控制端口 | 2个I/O | 2个I/O | 4个I/O | *大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232 | 3个SDM、8个I/O | *大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232 | 每个CR9060含：1个SDM、8个I/O |
连续模拟输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 每个CR9060含6个 |
通讯/数据存储端口 | 1个RS-232 | 1个USB,1个CSI/O, 1个10/100baseT（CR310） | 1个CS I/O | 1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT | 1个CS I/O | 1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT | 1个CS I/O |
输入电压范围 | 0≤V＜2.5Vdc | -0.1 to +2.5 Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc （CR9050或CR9051E） |
模拟电压精度 | ±（0.25%读数+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃ | ±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 06%读数+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0.04% 测量值+偏移值） | ±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 07%读数+4位A/D计数），-25℃～﹢50℃ |
模拟分辨率 | *小0.6mV | *小0.23μV | *小0.33μV | *小0.02μV | *小0.33μV | *小0.05μV | *小1.6μV |
模拟/数字 | 12 | 24 | 13 | 24 | 16 | 24 | 16 |
标准工作温度 | -40~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ |
扩展工作温度 | N/A | / | -55~85℃（CR800） | -55~85℃ | -40~85℃ | -55~85℃ | -40~70℃ |
内存（字节） | 106K （操作系统） | 10M数据存储，2M（操作系统） | 128MB闪存和4MB带内置供电的静态存储器 | 2M（操作系统） | 2M（操作系统） | 6M（操作系统） |
128K （程序） |
供电(Vdc) | 7~16 | 9.6~16 | 9.6~16 | 9.6~16 | 10~16 | 9.6~16 | 9.6~16 |
电流消耗（mA） | ~0.2(睡眠模式，无电台) | 1.5(睡眠模式) | ~0.6(睡眠模式) | <1 (睡眠模式) 48（以太网） | 2 (睡眠模式) | ~0.8 (睡眠模式) | 750~1000（处理) |
尺寸（厘米） | 13.2×17.6×4.8 | 5.5×3.0×2.0 | 24.1×10.4×5.1 | 23.8×10.1×6.2 | 24.1×17.8×9.7 | 8×4×2.4 | 40.0×24.8×20.3（实验室版机箱） |
重 量 | 227g（CR200X、CR295X） | 242g（CR300）；288g（CR310） | 660g | 860g | 1.6Kg（无电池） | 0.42 Kg（无电池） | ~13.6 Kg (实验室版) |
SDI-12 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PakBus支持 | 支持（仅叶节点） | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
Modbus 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
DNP3支持 | 否 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
数据存储方法 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 |
编程语言 | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic |
CE认证 | CR200X、CR206X、 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 |
质 保 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 |
软件支持 | |||||||
Short Cut | 支持 | 3.2或更高 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PC200W | 支持 | 4.4或更高 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PC400 | 1.0或更高 | 4.4或更高 | 1.4或更高 | 1.2或更高 | 1.3或更高 | 4.3或更高 | 1.0或更高 |
LoggerNet | 2.1或更高 | 4.4或更高 | 3.3或更高 | 3.0或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 2.0或更高 |
RTDAQ | 否 | 否 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
PConnect | 3.0或更高 | 4.4或更高 | 3.3或更高 | 3.1或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 否 |
PConnect CE | 2.0或更高 | 4.4或更高 | 2.2或更高 | 2.0或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 否 |
FC4风吹雪通量传感器
技术性能参数：
- 风速通量比例:0-70m/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 粒子通量比例:0-250g/㎡/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 供电:6-30v（9.6-16v的供电,可以输出sdi-12的协议）
- 电流：1ma@测量，20ma@处理(3秒一个采样)，平均>5ma，使用未调节电源增加3 ma
- 电缆：传感器和接口之间电缆长度15米，sdi长度为60米，rs232为30米。
- 工作温度：-40～+80℃（可选配-50～+100℃）
- 工作湿度：0-99% rh
- 尺寸：40x18x13cm (lxwxh)，含连接器
- 重量：3kg.
参考文献
- 铁路沿线风吹雪灾害及其防治研究 - 高卫东 刘明哲 魏文寿 李景贤 - 《 中国铁道科学 》 - 2004, 25(5)
- 风吹雪对公路交通的危害及其对策研讨 - 陈晓光 李俊超 李长林 刘健 - 《 公路 》 - 2001, (6)
- 铁路风屏障的气动绕流及风吹雪特性研究 - 李永乐 赵彤 刘多特 廖海黎 - 《 铁道学报 》 - 2015, (6)
- 黑龙江省公路雪冰基本特征与灾害防治对策 - 周石硚 成田英器 小林俊一 - 《 自然灾害学报 》 - 2005, 14(3)
- 偏斜风对地物周边空间吹雪及积雪形成的影响 - 刘多特 李永乐 汪斌 - 《 西南交通大学学报 》 - 2016, 51(6)
- 风吹雪数值模拟的两方程模型方法 - 周晅毅 李雪峰 顾明 张艳萍 - 《 空气动力学学报 》 - 2012, 30(5)
- 路堤风吹雪灾害流场分析 - 王向阳 - 《 铁道工程学报 》 - 2009, (8)
- 新疆精(河)-伊(宁)铁路沿线雪害形成机制及其防治工程措施 - 高卫东 刘明哲 魏文寿 徐贵青 - 《 山地学报 》 - 2005, 23(1)
- 影响草原牧区公路风吹雪雪害的因素分析 - 魏江生 张贵平 董智 左和君 - 《 公路 》 - 2005, (8)
- 路堑风吹雪的观测与研究 - 王向阳 - 《 铁道工程学报 》 - 2012, (4)
- 基于BP神经网络的公路风吹雪雪深预测模型 - 夏才初 周开方 程怡 徐冬英 - 《 同济大学学报（自然科学版） 》 - 2017, 45(5)
- 铁路路堑挡雪墙设计参数优化数值模拟 - 苏国平 蒋富强 - 《 铁道标准设计 》 - 2017, 61(2)
- 冰雪升华测算结果及影响因素研究进展 - 郭淑海 陈仁升 韩春坛 刘国华 宋耀选 阳勇 刘章文 刘俊峰 - 《 地球科学进展 》 - 2017, 32(11)
- 锡林浩特草原小叶锦鸡儿灌丛的阻雪能力及其对积雪形态的影响 - 闫敏 左合君 董智 刘宝河 王嫣娇 魏翔鸿 李钢铁 - 《 应用生态学报 》 - 2018, 29(2)
- 建筑屋盖表面及其周围积雪分布研究 - 徐枫 周高照 肖仪清 欧进萍 - 《 振动与冲击 》 - 2018, 37(13)
- 土壤起尘悬浮颗粒物中铅赋存特性模拟 - 王岩 代群威 黄雪菊 黄云碧 闵世杰 - 《 环境科学研究 》 - 2018, 31(1)
- 荷载标准值与分项系数的分析 - 邸小坛 纪鹏远 曾兵 - 《 四川建筑科学研究 》 - 2017, 43(1)
- 基于模糊综合评价法的公路风吹雪危险度评价 - 吴鹏 陈发明 刘健 马磊 刘兰 胡智轩 - 《 安全与环境学报 》 - 2017, 17(6)
