自動(dòng)氣象站的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種自動(dòng)氣象站，包括：支撐桿；激光雨滴譜傳感器；太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板安裝于支撐桿上且位于激光雨滴譜傳感器的下方；水平支架，水平支架套接于支撐桿上，并且水平支架至少具有第一至第三凸起部；多要素傳感器，多要素傳感器套接于水平支架的所述第一凸起部；大氣電場(chǎng)傳感器，大氣電場(chǎng)傳感器套接于水平支架的所述第二凸起部；北斗通信設(shè)備，北斗通信設(shè)備套接于水平支架的所述第三凸起部；控制箱；數(shù)據(jù)采集控制處理器和移動(dòng)通信設(shè)備。本實(shí)用新型具有易拆卸且可移動(dòng)的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)氣象站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氣象【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種自動(dòng)氣象站。
【背景技術(shù)】
[0002]自九十年代我國(guó)使用自動(dòng)氣象站以來(lái)，盡管國(guó)產(chǎn)的自動(dòng)氣象站發(fā)展迅速，但氣象傳感器的技術(shù)水平較低，距世界先進(jìn)水平還有一定的差距。受到技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝的限制，目前傳感器的準(zhǔn)確性、可靠性較差。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)氣象站現(xiàn)狀的分析可以看到，盡管目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)氣象站基本能滿足氣象業(yè)務(wù)的需要和環(huán)境的要求，但存在的不足和缺陷也較大，并且采集的氣象要素和通信手段也比較單一，特別是針對(duì)海島及低溫等惡劣環(huán)境下不能滿足要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0004]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種自動(dòng)氣象站，該自動(dòng)氣象站具有易拆卸且可移動(dòng)的特點(diǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)氣象站，包括:支撐桿；激光雨滴譜傳感器，所述激光雨滴譜傳感器安裝于所述支撐桿的頂部；太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板安裝于所述支撐桿上且位于所述激光雨滴譜傳感器的下方；水平支架，所述水平支架套接于所述支撐桿上，并且所述水平支架至少具有第一至第三凸起部；多要素傳感器，所述多要素傳感器套接于所述水平支架的所述第一凸起部；大氣電場(chǎng)傳感器，所述大氣電場(chǎng)傳感器套接于所述水平支架的所述第二凸起部；北斗通信設(shè)備，所述北斗通信設(shè)備套接于所述水平支架的所述第三凸起部；控制箱，所述控制箱安裝于所述支撐桿上，其中，在所述控制箱底部設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)通信接口 ；移動(dòng)通信設(shè)備，所述移動(dòng)通信設(shè)備安裝于所述控制箱的頂部；數(shù)據(jù)采集控制處理器，所述數(shù)據(jù)采集控制處理器安裝于所述控制箱內(nèi)，且所述數(shù)據(jù)采集控制處理器與所述激光雨滴譜傳感器、所述太陽(yáng)能電池板、所述多要素傳感器、所述大氣電場(chǎng)傳感器、所述北斗通信設(shè)備、所述網(wǎng)絡(luò)通信接口和所述移動(dòng)通信設(shè)備電連接。
[0006]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述移動(dòng)通信設(shè)備包括通用分組無(wú)線服務(wù)GRPS天線和/或碼分多址CDMA天線。
[0007]在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中，所述自動(dòng)氣象站還包括防輻射罩，其中，所述多要素傳感器容納于防輻射罩內(nèi)。
[0008]在本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例中，所述自動(dòng)氣象站還包括保護(hù)外殼，其中所述大氣電場(chǎng)傳感器容納于保護(hù)外殼內(nèi)。
[0009]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)外殼采用金屬材料制成。
[0010]在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集控制處理器為單片機(jī)。
[0011 ] 在本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例中，所述自動(dòng)氣象站還包括:鋰電池和交流供電裝置，其中，所述鋰電池和交流供電裝置均安裝于所述控制箱內(nèi)。[0012]在本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例中，所述自動(dòng)氣象站還包括:RS485通信設(shè)備，其中，所述RS485通信設(shè)備安裝于所述控制箱內(nèi)。
[0013]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述激光雨滴譜傳感器包括:支撐架；第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭，其中，所述第一測(cè)量頭和所述第二測(cè)量頭左右對(duì)稱設(shè)置在所述支撐架的頂部；其中，所述支撐架、所述第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭構(gòu)成Y型結(jié)構(gòu)。
[0014]在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中，所述激光雨滴譜傳感器還包括:第一防濺裝置和第二防濺裝置，其中，所述第一防濺裝置安裝于所述第一測(cè)量頭上，所述第二防濺裝置安裝于所述第二測(cè)量頭上；第一加熱設(shè)備和第二加熱設(shè)備，其中，所述第一加熱設(shè)備安裝于所述第一測(cè)量頭上，所述第二加熱設(shè)備安裝于所述第二測(cè)量頭上。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站，通過(guò)在支撐桿和水平支架上安裝多種傳感器以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種氣象要素、降水和大氣電場(chǎng)的檢測(cè)，并且在支撐桿上安裝容納有數(shù)據(jù)采集控制處理器的控制器以及其他通信設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)。本實(shí)用新型通過(guò)支撐桿和水平支架以支撐和安裝上述器件，具有易拆卸且可移動(dòng)的特點(diǎn)，便于運(yùn)輸。
[0016]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的自動(dòng)氣象站的示意圖；
[0019]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大氣電場(chǎng)傳感器的示意圖；
[0021]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)處理電路的示意圖；
[0022]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的供電設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0024]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0025]下面參考圖1至圖5對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的自動(dòng)氣象站進(jìn)行描述。其中，本實(shí)用新型提出的自動(dòng)氣象站是一種新型多功能自動(dòng)氣象站，可以用于水文、氣象臺(tái)站及天氣預(yù)報(bào)等相關(guān)領(lǐng)域。
[0026]本實(shí)用新型提出的自動(dòng)氣象站，包括:支撐桿、激光雨滴譜傳感器、太陽(yáng)能電池板、水平支架、多要素傳感器、大氣電場(chǎng)傳感器、北斗通信設(shè)備、控制箱、數(shù)據(jù)采集控制處理器和移動(dòng)通信設(shè)備。其中，數(shù)據(jù)采集控制處理器與上激光雨滴譜傳感器、太陽(yáng)能電池板、多要素傳感器、大氣電場(chǎng)傳感器、北斗通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信接口和移動(dòng)通信設(shè)備均電連接。
[0027]具體地，如圖1所示，水平支架7套接于支撐桿I上，并且水平支架7至少具有第一至第三凸起部，即該水平支架7至少具有三個(gè)凸起部，分別為第一凸起部、第二凸起部和第三凸起部。其中，上述第一至第三凸起部可以設(shè)置在水平支架上的任意位置，例如，第一凸起部可以設(shè)置在水平支架7的左端部的上表面，第二凸起部可以設(shè)置在水平支架7的左端部的下表面，第三凸起部可以設(shè)置在水平支架7的右端部的上表面。需要說(shuō)明的是，上述對(duì)第一至第三凸起部的位置的描述僅是出于示例的目的，第一至第三凸起部的位置不限于上述位置，在此不再贅述。
[0028]多要素傳感器2可以自動(dòng)采集鄰近區(qū)域內(nèi)大氣的多種類型的氣象數(shù)據(jù)并生成對(duì)應(yīng)的氣象電信號(hào)。其中，多要素傳感器I可以套接于水平支架7的第一凸起部上，例如多要素傳感器I可以套接于水平支架7左端部的上表面的第一凸起部上。
[0029]在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，多種類型的氣象數(shù)據(jù)包括:溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、風(fēng)速數(shù)據(jù)、降水量數(shù)據(jù)、現(xiàn)在天氣現(xiàn)象數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)和大氣電場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0030]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，多要素傳感器2包括自動(dòng)加熱裝置，該自動(dòng)加熱裝置可以在環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，對(duì)多要素傳感器2進(jìn)行自動(dòng)加熱，從而保證多要素傳感器2在各種惡劣的天氣環(huán)境下正常工作，例如，自動(dòng)加熱裝置可以保證多要素傳感器2在大雪、霜凍以及海洋環(huán)境等極端惡劣的氣候條件下也能正常工作。此外，多要素傳感器2還具有防腐蝕設(shè)計(jì)，從而避免雪、霜凍等情況下對(duì)多要素傳感器的腐蝕。
[0031]在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，多要素傳感器2可以選用型號(hào)為WTX520的氣象傳感器。該氣象傳感器為六要素傳感器，由氣溫傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和降水傳感器構(gòu)成。
[0032]并且，實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站進(jìn)一步包括防輻射罩，多要素傳感器2可以容納于上述自然通風(fēng)的防輻射罩內(nèi)，保護(hù)PTU (氣壓、溫度、濕度)不會(huì)受到太陽(yáng)的直接照射。
[0033]激光雨滴譜傳感器3安裝于支撐桿I的頂部，可以測(cè)量降水?dāng)?shù)據(jù)并生成對(duì)應(yīng)的降水電信號(hào)。其中，降水?dāng)?shù)據(jù)可以包括降水的粒徑和速度。
[0034]激光雨滴譜傳感器3是一種現(xiàn)代化的以激光技術(shù)為基礎(chǔ)的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，可以全面而可靠地測(cè)量各種現(xiàn)在天氣現(xiàn)象以及各種類型的降水。具體地，激光雨滴譜傳感器3包括支撐架、第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭，其中，第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭左右對(duì)稱設(shè)置在上述支撐架的頂部，參考圖1，支撐架、第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭構(gòu)成Y型結(jié)構(gòu)，通過(guò)上述兩個(gè)測(cè)量頭測(cè)量降水的粒徑和速度，并且Y型結(jié)構(gòu)可以阻止激光帶方向的降水滴落。
[0035]液態(tài)降水類型粒徑的測(cè)量范圍為0.2毫米至5毫米，固態(tài)降水類型粒徑測(cè)量范圍為0.2毫米至2.5毫米。激光雨滴譜傳感器3可以對(duì)速度為0.2至20米每秒(m/s)降水粒子進(jìn)行測(cè)量。
[0036]激光雨滴譜傳感器3可以測(cè)量的降水類型如下:毛毛雨、小雨、中雨、大雨、雨夾雪、雪、米雪、凍雨、冰雹。激光雨滴譜傳感器3可以可測(cè)量霧的等級(jí)、雷達(dá)反射率因子、雨強(qiáng)和降水量以及MOR (氣象光學(xué)視程)能見度等多種功能。[0037]綜上，激光雨滴譜傳感器3具有以下特點(diǎn):
[0038](I)防濺保護(hù):在兩個(gè)測(cè)量頭上設(shè)置防濺裝置，避免飛濺的水滴對(duì)測(cè)量的影響。具體地，激光雨滴譜傳感器3還包括第一防濺裝置和第二防濺裝置，其中，第一防濺裝置安裝于第一測(cè)量頭上，第二防濺裝置安裝于第二測(cè)量頭上，從而避免飛濺的水滴對(duì)第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。
[0039](2)高度同質(zhì)的激光帶，提供了高精確性，降雨率測(cè)量精度達(dá)到+/_5%。
[0040](3)加熱:作為冬季可選配件，在兩個(gè)測(cè)量頭上可以配置加熱設(shè)備，從而可以在冬季對(duì)測(cè)量頭進(jìn)行加熱，保證測(cè)量頭正常工作。具體地，激光雨滴譜傳感器3還包括第一加熱設(shè)備和第二加熱設(shè)備，其中，第一加熱設(shè)備安裝于第一測(cè)量頭上，第二加熱設(shè)備安裝于第二測(cè)量頭上，從而在第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭的溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，對(duì)兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行自動(dòng)加熱，從而避免低溫對(duì)測(cè)量頭測(cè)量結(jié)果的影響，保證兩個(gè)測(cè)量頭的正常工作。
[0041](4)密封保護(hù):具有IP67防護(hù)等級(jí)，并且可抵御鹽水、鹽霧的侵蝕。
[0042]( 5 ) Y型設(shè)計(jì):兩個(gè)測(cè)量頭對(duì)稱配置，從而可以阻止激光帶方向的降水滴落。
[0043](6) USB接口:配置USB接口，可以使用移動(dòng)終端進(jìn)行配置和在線顯示。
[0044](7)內(nèi)直接口:備用并能方便地連接設(shè)備。
[0045]大氣電場(chǎng)傳感器4套接于水平支架7的套接于水平支架7的第二凸起部上，例如大氣電場(chǎng)傳感器4可以套接于水平支架7左端部的下表面的第二凸起部上。大氣電場(chǎng)傳感器4可以檢測(cè)鄰近區(qū)域的電場(chǎng)數(shù)據(jù)并生成對(duì)應(yīng)的電池信號(hào)。
[0046]具體地，如圖3所示，大氣電場(chǎng)傳感器4包括:電場(chǎng)敏感探頭41、信號(hào)處理電路42和保護(hù)外殼43。其中，電場(chǎng)敏感探頭41可以檢測(cè)鄰近區(qū)域的三維電場(chǎng)，并可以根據(jù)上述檢測(cè)到的三維電場(chǎng)生成電場(chǎng)電流信號(hào)。電場(chǎng)敏感探頭41采用先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS，Micro-Electro-Mechanic System)制備,具有尺寸小、空間分辨率高、電場(chǎng)測(cè)量畸變小等特點(diǎn)。在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，電場(chǎng)敏感探頭41生成雙路微弱電流信號(hào)。
[0047]信號(hào)處理電路42與電場(chǎng)敏感探頭41相連。具體地，如圖4所示，信號(hào)處理電路42包括采集單元421、處理單元422和傳輸單元423。其中，采集單元421用于采集上述電場(chǎng)敏感探頭41生成的電場(chǎng)電流信號(hào)，處理單元422用于對(duì)上述電場(chǎng)電路信號(hào)進(jìn)行電流/電壓(I/V)轉(zhuǎn)換以生成電場(chǎng)電壓信號(hào)，并且對(duì)電場(chǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行差分放大以得到電場(chǎng)放大信號(hào)，然后對(duì)上述電場(chǎng)放大信號(hào)進(jìn)行濾波處理以生成濾波后電場(chǎng)信號(hào)。
[0048]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，電場(chǎng)敏感探頭41和信號(hào)處理電路42均可以設(shè)置與上述保護(hù)外殼43的內(nèi)部。
[0049]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)外殼43可以采用金屬材料制成。
[0050]本實(shí)用新型上述提供的大氣電場(chǎng)傳感器4采取DDS(Direct Digital Synthesis,直接合成技術(shù))和高速數(shù)字信號(hào)處理方式實(shí)現(xiàn)了傳感器電場(chǎng)敏感元件的精準(zhǔn)激勵(lì)和高精度電場(chǎng)檢測(cè)。此外，該大氣電場(chǎng)傳感器4采用經(jīng)過(guò)表面處理的金屬外殼，使得傳感器組件具有優(yōu)良的電磁兼容、屏蔽外界串?dāng)_信號(hào)以及防潮、防濕等性能，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
[0051 ] 數(shù)據(jù)采集控制處理器5與多要素傳感器2、激光雨滴譜傳感器3和大氣電場(chǎng)傳感器4相連，可以接收氣象電信號(hào)、降水電信號(hào)和濾波后電場(chǎng)信號(hào)，并且對(duì)上述氣象電信號(hào)、降水電信號(hào)和濾波后電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，從而檢測(cè)得到鄰近區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0052]具體地，數(shù)據(jù)采集控制處理器5安裝于控制箱內(nèi)，控制箱安裝于支撐桿I上，通過(guò)控制箱可以起到對(duì)數(shù)據(jù)采集控制處理器5的保護(hù)作用，并且在控制箱底部設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)通信接口。
[0053]具體地，數(shù)據(jù)采集控制處理器5包括:電子羅盤51、充電控制器52、故障監(jiān)視恢復(fù)單元53、中央處理器CPU54、可程控直流變換器55和串行通信接口 56。
[0054]電子羅盤51與大氣電場(chǎng)傳感器4相連，可以用于獲取鄰近區(qū)域的三維方向數(shù)據(jù)，并將上述三維方向數(shù)據(jù)發(fā)送至大氣電場(chǎng)傳感器4。
[0055]充電控制器52與供電設(shè)備相連，可以接收供電設(shè)備的供電信號(hào)，并根據(jù)上述供電信號(hào)對(duì)本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站進(jìn)行供電配置。
[0056]故障監(jiān)視恢復(fù)單元53可以監(jiān)控多要素傳感器2、激光雨滴譜傳感器3、大氣電場(chǎng)傳感器4、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和供電設(shè)備是否發(fā)生故障，并在檢測(cè)到故障時(shí)對(duì)故障進(jìn)行排除。
[0057]中央處理器CPU54用于接收氣象數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0058]串行通信接口 56可以將氣象數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳至主控臺(tái)。
[0059]在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集控制處理器5還包括:節(jié)電控制單元，其中節(jié)電控制單元在檢測(cè)當(dāng)前時(shí)間位于預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)時(shí)，控制數(shù)據(jù)采集控制處理器進(jìn)入休眠/節(jié)電狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集控制處理器5內(nèi)部電路所有功耗較大的芯片均采用帶有節(jié)電控制的大規(guī)模集成電路，大部分時(shí)間使其進(jìn)入休眠/節(jié)電狀態(tài)。當(dāng)采集定時(shí)事件或其它某些需要連續(xù)實(shí)時(shí)觀測(cè)的氣象參數(shù)事件發(fā)生時(shí)，喚醒處理器CPU和相關(guān)部件工作，等到事件處理完成后再次進(jìn)入休眠/節(jié)電狀態(tài)。在充分保證觀測(cè)資料完整的情況下，可以大大降低系統(tǒng)運(yùn)行功耗，從而使系統(tǒng)適合長(zhǎng)期低能耗地運(yùn)行在環(huán)境條件惡劣的地方。
[0060]在本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集控制處理器5為單片機(jī)，選用可靠的單片機(jī)作為本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站的核心，完成觀測(cè)資料的預(yù)處理、存儲(chǔ)及對(duì)終端命令的應(yīng)答和操作，完成對(duì)自動(dòng)氣象站的電源配置和管理。為了降低整機(jī)運(yùn)行功耗，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，采用了性能優(yōu)良、功耗極低的單片機(jī)，高精度A/D以及大容量存儲(chǔ)器等新技術(shù)重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集器，并對(duì)氣象站各個(gè)部件進(jìn)行智能化管理，對(duì)無(wú)需連續(xù)工作的大功率設(shè)備(通訊設(shè)備等)進(jìn)行斷電控制。
[0061]數(shù)據(jù)通信設(shè)備安裝于支撐桿I上且與上述數(shù)據(jù)采集控制處理器5相連，其中數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)采集控制處理器5和主控臺(tái)進(jìn)行通信。具體地，數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)采集控制處理器發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將上述氣象數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳至主控臺(tái)。
[0062]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括:移動(dòng)通信設(shè)備61、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備62、北斗通信設(shè)備63和RS485有線通信模塊64，其中移動(dòng)通信設(shè)備61、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備62、北斗通信設(shè)備63和RS485有線通信模塊64均與串行通信接口相連。并且，北斗通信設(shè)備63套接于水平支架7的套接于水平支架7的第三凸起部上，例如北斗通信設(shè)備63可以套接于水平支架7右端部的上表面的第三凸起部上。移動(dòng)通信設(shè)備61安裝于控制箱的頂部，RS485有線通信模塊64安裝于控制箱的內(nèi)部。
[0063]在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，移動(dòng)通信設(shè)備61包括通用分組無(wú)線服務(wù)GRPS(General Packet Radio Service,通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))天線和/或碼分多址CDMA (CodeDivision Multiple Access,碼分多址)天線。
[0064]換言之，數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以采用北斗衛(wèi)星通信、GPRS、CDMA等無(wú)線通信方式和網(wǎng)絡(luò)、RS485等有線通信方式。
[0065]具體地，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸主要有CDMA、GPRS、北斗衛(wèi)星通信以及可以連接部隊(duì)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信等。此外，數(shù)據(jù)通信設(shè)備還可以采用計(jì)算機(jī)通信，如RS-485平衡雙絞線通信、RS-232通信等。因此，數(shù)據(jù)通信設(shè)備具有以上各種形式的通信接口，并將數(shù)據(jù)按規(guī)定格式送到所需要的各接口上。
[0066]供電設(shè)備安裝于支撐桿I上，可以向上述多要素傳感器2、激光雨滴譜傳感器3、大氣電場(chǎng)傳感器4、數(shù)據(jù)采集控制處理器5和數(shù)據(jù)通信設(shè)備供電。
[0067]如圖5所示，供電設(shè)備包括:交流供電裝置(未示出)、鋰電池82、太陽(yáng)能電池板81、匯流電路83、充電及供電電路84和濾波電路85，即采用市電、鋰電池和太陽(yáng)能電池多種能源供電的組合供電模式，讓供電設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守自動(dòng)觀測(cè)。為了保證在無(wú)市電等特殊工作環(huán)境下需要給設(shè)備連續(xù)的電力供應(yīng)，除了自動(dòng)氣象站本身采用了低功耗設(shè)計(jì)夕卜，設(shè)備采用太陽(yáng)能電池板81和鋰電池82以及智能控制交換器等構(gòu)成不間斷的供電系統(tǒng)進(jìn)行組合供電，保證了系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠工作。
[0068]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，交流供電裝置和鋰電池82均設(shè)置在控制箱內(nèi)。太陽(yáng)能電池板81安裝于支撐桿I上且位于激光雨滴譜傳感器3的下方。
[0069]具體地，交流供電裝置的供電端、鋰電池82的供電端和太陽(yáng)能電池板81的供電端均與充電控制器52相連。匯流電路83的輸入端與太陽(yáng)能電池板81的供電端相連，充電及供電電路84的輸入端與鋰電池82的供電端和匯流電路83的輸出端相連。濾波電路85的輸入端與充電及供電電路84的輸出端相連，并且濾波電路85的輸出端與數(shù)據(jù)采集控制處理器5相連。
[0070]在陽(yáng)光充足時(shí)，由太陽(yáng)能電池板81提供電源，太陽(yáng)能電池板81的功率采用40W直流供電，供電電壓為+12V，同時(shí)對(duì)鋰電池82進(jìn)行充電。為了保證系統(tǒng)在無(wú)陽(yáng)光條件下的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，可采用大容量鋰電池82 (12V，40Ah)作為后備電源，一次充滿電可連續(xù)工作40小時(shí)以上。
[0071]具體地，匯流電路83將太陽(yáng)能電池板81輸出的電流信號(hào)進(jìn)行匯流，并進(jìn)一步傳輸至充電及供電電路84。并且，鋰電池82輸出的電流信號(hào)傳輸至充電及供電電路84，充電及供電電路84將上述電流信號(hào)進(jìn)一步傳輸至濾波電路85，由濾波電路85對(duì)其進(jìn)行濾波，并將濾波后的電流信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集控制處理器5的充電控制器52。
[0072]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的自動(dòng)氣象站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子技術(shù)、大氣傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)等一體的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸設(shè)備。本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站能夠?qū)崟r(shí)對(duì)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量、現(xiàn)在天氣現(xiàn)象、能見度、大氣電場(chǎng)等多種氣象要素實(shí)施自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和存儲(chǔ)，并可采集和存儲(chǔ)一年四季的數(shù)據(jù)資料。并且采用北斗衛(wèi)星、CDMA, GPRS、網(wǎng)絡(luò)和RS485有線通信模式，同時(shí)由于采用低功耗設(shè)計(jì)和利用太陽(yáng)能為輔助能源進(jìn)行供電，從而真正做到了無(wú)人值守和長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，提高了地面氣象要素觀測(cè)的智能化水平、可靠性和穩(wěn)定性。
[0073]具體而言，本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0074](I)多要素多功能數(shù)據(jù)觀測(cè):多要素傳感器能夠?qū)崟r(shí)對(duì)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量、現(xiàn)在天氣現(xiàn)象、能見度、大氣電場(chǎng)等氣象要素實(shí)施自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和存儲(chǔ)。
[0075](2)多種數(shù)據(jù)傳輸方式:采用的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸主要有CDMA、GPRS、北斗衛(wèi)星通信以及可以連接部隊(duì)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信等。
[0076](3)能源多樣性:采用交流電、鋰電池、太陽(yáng)能板組合供電模式，真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守自動(dòng)觀測(cè)。
[0077](4)可靠性、穩(wěn)定性更高:自動(dòng)氣象站所布設(shè)的地區(qū)有可能環(huán)境惡劣，一般遠(yuǎn)離中心站，無(wú)法實(shí)施日常的維護(hù)和檢修，也不可能短期內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定。因此，要求系統(tǒng)能夠更可靠地工作，年漂移也要盡量的小。按目前的技術(shù)水平，可靠性和穩(wěn)定性主要取決于各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集控制處理器。同時(shí)，本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站具有電磁兼容性設(shè)計(jì)，從而保證了設(shè)備正常穩(wěn)定的工作。
[0078]根據(jù)本實(shí)用新型的自動(dòng)氣象站，通過(guò)在支撐桿和水平支架上安裝多種傳感器以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種氣象要素、降水和大氣電場(chǎng)的檢測(cè)，并且在支撐桿上安裝容納有數(shù)據(jù)采集控制處理器的控制器以及其他通信設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)。本實(shí)用新型通過(guò)支撐桿和水平支架以支撐和安裝上述器件，具有易拆卸且可移動(dòng)的特點(diǎn)，便于運(yùn)輸。
[0079]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0080]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)氣象站，其特征在于，包括: 支撐桿； 激光雨滴譜傳感器，所述激光雨滴譜傳感器安裝于所述支撐桿的頂部； 太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板安裝于所述支撐桿上且位于所述激光雨滴譜傳感器的下方； 水平支架，所述水平支架套接于所述支撐桿上，并且所述水平支架至少具有第一至第三凸起部； 多要素傳感器，所述多要素傳感器套接于所述水平支架的所述第一凸起部； 大氣電場(chǎng)傳感器，所述大氣電場(chǎng)傳感器套接于所述水平支架的所述第二凸起部； 北斗通信設(shè)備，所述北斗通信設(shè)備套接于所述水平支架的所述第三凸起部； 控制箱，所述控制箱安裝于所述支撐桿上，其中，在所述控制箱底部設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)通信接Π ； 移動(dòng)通信設(shè)備，所述移動(dòng)通信設(shè)備安裝于所述控制箱的頂部； 數(shù)據(jù)采集控制處理器，所述數(shù)據(jù)采集控制處理器安裝于所述控制箱內(nèi)，且所述數(shù)據(jù)采集控制處理器與所述激光雨滴譜傳感器、所述太陽(yáng)能電池板、所述多要素傳感器、所述大氣電場(chǎng)傳感器、所述北斗通信設(shè)備、所述網(wǎng)絡(luò)通信接口和所述移動(dòng)通信設(shè)備電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，所述移動(dòng)通信設(shè)備包括通用分組無(wú)線服務(wù)GRPS天線和/或碼分多址CDMA天線。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，還包括防輻射罩，其中，所述多要素傳感器容納于防福射罩內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，還包括保護(hù)外殼，其中所述大氣電場(chǎng)傳感器容納于保護(hù)外殼內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，所述保護(hù)外殼采用金屬材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集控制處理器為單片機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，還包括:鋰電池和交流供電裝置，其中，所述鋰電池和交流供電裝置均安裝于所述控制箱內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，還包括:RS485通信設(shè)備，其中，所述RS485通信設(shè)備安裝于所述控制箱內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，所述激光雨滴譜傳感器包括: 支撐架； 第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭，其中，所述第一測(cè)量頭和所述第二測(cè)量頭左右對(duì)稱設(shè)置在所述支撐架的頂部； 其中，所述支撐架、所述第一測(cè)量頭和第二測(cè)量頭構(gòu)成Y型結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)氣象站，其特征在于，所述激光雨滴譜傳感器還包括: 第一防濺裝置和第二防濺裝置，其中，所述第一防濺裝置安裝于所述第一測(cè)量頭上，所述第二防濺裝置安裝于所述第二測(cè)量頭上； 第一加熱設(shè)備和第二加熱設(shè)備，其中，所述第一加熱設(shè)備安裝于所述第一測(cè)量頭上，所述第二加熱設(shè)備安裝于所述第二測(cè)量頭上。
【文檔編號(hào)】G01W1/02GK203688825SQ201320889487
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉建文, 諶莉, 嚴(yán)輝 申請(qǐng)人:北京維天信氣象設(shè)備有限公司
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