一种由系留气球搭载的噪声采集系统
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201510565958.X
申 请 日：20150908
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20180911
公 开 号：CN105157822B
代 理 人：王翔
代理机构：重庆大学专利中心 50201
摘 要：本发明公开了一种采用系留气球作为搭载平台的空中噪声采集系统。该系统可采集距地面约200米低空范围内任意点的噪声。该系统由四个部分组成：系留气球组、噪声采集装置、全站仪空间定位系统和地面供电与信号采集系统。空中噪声采集装置通过三根轻质系留缆绳与地面三个固定点相连，采用系留气球组为其提供升力，并通过全站仪对空中测点进行精确定位。根据空中测点的高度选择采用有线通讯或无线通信方式将采集数据回传。系留缆绳上缠绕有可通电导线，为噪声采集装置提供电源及有线通讯传输功能。
主 权 项：1.一种由系留气球搭载的噪声采集系统，其特征在于：包括系留气球组(1)、有线噪声采集装置(2)、全站仪空间定位系统(3)和地面供电与信号采集系统(4)；所述系留气球组(1)由N个相同的系留气球构成，气球组的系留绳系成一个结点；所述有线噪声采集装置(2)包括信标灯(2?1)、声音采集仪器(2?2)、万向棱镜(2?3)、轻质支架(2?4)和缆绳(2?5)；轻质支架(2?4)的顶部与万向棱镜(2?3)的主轴底部固定连接，万向棱镜(2?3)的主轴顶部与固定支架连接，声音采集仪器(2?2)固定于支架的下部，上部固定放置信标灯(2?1)，信标灯(2?1)的顶部与缆绳(2?5)一端连接，缆绳(2?5)的另一端连接系留气球组(1)的系留绳结点；轻质支架(2?4)的三脚分别与I、II和III系留缆绳连接，其中I系留缆绳嵌入电力供应线，II系留缆绳嵌入数据传输线；所述信标灯(2?1)的电源线与声音采集仪器(2?2)的电源线通过导线连接，再通过导线连接至I系留缆绳中的电力供应线；所述声音采集仪器(2?2)的数据输出端通过导线与II系留缆绳的数据传输线连接；所述全站仪空间定位系统(3)包括全站仪(3?1)、普通棱镜I(3?2)、普通棱镜II(3?3)和普通棱镜III(3?4)；I系留缆绳的末端与地面I固定点连接，I系留缆绳的长度为L1，在I固定点放置有系留底座，底座上固定放置普通棱镜I(3?2)；II系留缆绳的末端与地面II固定点连接，II系留缆绳的长度为L2，在II固定点放置有系留底座，底座上固定放置普通棱镜II(3?3)；III系留缆绳的末端与地面III固定点连接，III系留缆绳的长度为L3，在III固定点放置有系留底座，底座上固定放置普通棱镜III(3?4)；所述地面供电与信号采集系统(4)包括便携式电脑(4?1)和蓄电池(4?2)；蓄电池(4?2)连接系留缆绳内置的轻质导线，直流电能通过导线传输至噪声采集装置；便携式电脑(4?1)连接系留缆绳内置的数据线，接收并记录由噪声采集装置发送的信号；便携式电脑(4?1)与全站仪(3?1)通过数据线连接，读取全站仪(3?1)的测量数据；进行噪声采集与数据存储；在地面的便携式电脑(4?1)启动噪声信号采集系统(2)，通过噪声采集软件进行数据采集及存储；所述噪声采集系统通过以下步骤完成搭建：1)制定采集方案；根据测点布置，综合考虑数据线对噪声信号的衰减、数据线的重量以及无线传输设备的重量，同时考虑到超高建筑物、输电线、天气的影响，当测点高度小于50m时采用有线数据传输系统；2)计算所需气球数量：首先计算系留气球组(1)的总浮力F总，总浮力F总是系留气球组(1)搭载有线噪声采集装置(2)的总重量G1和三根系留绳索的总重量G2加上释放气球后系留缆绳的牵引力f拉，即为F总＝G1+G2+f拉；其次根据单个气球的额定充气量m计算出一个气球的额定浮力F＝(P空?P氦)×m，其中P空为空气密度，P氦为气球内所充氦气的密度；最后计算气球数量N，气球总浮力F总乘以安全系数再除以单个气球额定浮力F，即为
3)现场安装；利用粘性材料将按照步骤2)准备的气球组合，同时使气球组顶部在同一个水平面；将系留气球组(1)、缆绳(2?5)、信标灯(2?1)、声音采集仪器(2?2)、万向棱镜(2?3)和轻质支架(2?4)依次固定并连接，轻质支架(2?4)的三脚分别与I、II和III系留缆绳连接；4)获取地面固定点的空间坐标；首先根据目标测点和现场情况选定三个地面固定点I、II和III；然后在I、II和III固定点处分别摆放系留底座，在I固定点处的系留底座上安装普通棱镜I(3?2)，在II固定点处的系留底座上安装普通棱镜II(3?3)，在III固定点处的系留底座上安装普通棱镜III(3?4)；最后使用全站仪(3?1)进行测量，获取I固定点空间坐标(X1,Y1,Z1)、II固定点空间坐标(X2,Y2,Z2)和III固定点空间坐标(X3,Y3,Z3)；5)计算三根系留缆绳的理论长度；根据目标测点和I、II和III固定点的空间坐标计算出三根系留缆绳的理论长度，目标测点的空间位置坐标为(X0,Y0,Z0)，I地面固定点的坐标为(X1,Y1,Z1)，II地面固定点的坐标为(X2,Y2,Z2)，III地面固定点的坐标为(X3,Y3,Z3)，则I固定点所要放出的缆绳长度为
II固定点所要放出的缆绳长度为
III固定点所要放出的缆绳长度为
6)将有线噪声采集装置(2)升至目标测点；首先，根据三根系留缆绳的理论长度和I、II和III地面固定点位置将系留气球组升入空中，使有线噪声采集装置(2)初步达到目标测点附近；然后，在使用全站仪(3?1)对有线噪声采集装置(2)上的万向棱镜(2?3)进行定位，得到有线噪声采集装置(2)的初始位置坐标；最后，根据它与目标点的坐标偏差，再通过三根缆绳进行人工微调，从而使有线噪声采集装置(2)准确达到目标测点。
关 键 词：系留气球;噪声采集装置;噪声采集系统;系留缆绳;全站仪;测点;空间定位系统;通讯传输功能;无线通信方式;信号采集系统;采集数据;搭载平台;通电导线;任意点;回传;轻质;升力;噪声;缠绕;电源;采集;供电;通讯
法律状态：
IPC专利分类号：G01H17/00(2006.01)I