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一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，能夠方便地測(cè)得降水的起始結(jié)束時(shí)間，為氣象的精確預(yù)報(bào)提供了必要的測(cè)量參數(shù)。本實(shí)用新型提供的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，包括降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊、加熱模塊和電源模塊，所述降水感應(yīng)模塊輸出信號(hào)至處理及通信控制模塊，所述處理及通信控制模塊還分別與溫度測(cè)量模塊和加熱模塊相連，所述電源模塊為降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊和加熱模塊供電。本實(shí)用新型通過降水感應(yīng)模塊能夠精確檢測(cè)出0.1mm以下的降水，便于測(cè)得降水開始時(shí)點(diǎn)；又能通過加熱迫使雨水快速蒸發(fā)掉，為降水結(jié)束時(shí)間提供較為準(zhǔn)確的數(shù)值，避免了誤差的產(chǎn)生。
【專利說明】一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無線傳感網(wǎng)絡(luò)氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]降水量是氣象測(cè)量中十分重要的元素之一，有無降水和降水的起始時(shí)間都是地面氣象觀測(cè)的項(xiàng)目。由于目前臺(tái)站使用的虹吸式雨量計(jì)和翻斗式雨量計(jì)的靈敏閾太高，降水必須超過其靈敏閾的值才能顯示出來。目前最好的雨量計(jì)其靈敏閾不小于0.1mm,而0.1mm以下的降水在整個(gè)降水觀測(cè)中占有不小的比例。當(dāng)降水量過小時(shí)，自動(dòng)觀測(cè)有無降水和降水起始結(jié)束時(shí)間就容易產(chǎn)生較大的誤差甚至導(dǎo)致漏報(bào)，嚴(yán)重影響自動(dòng)觀測(cè)的準(zhǔn)確性、可靠性。
[0003]目前氣象部門仍采用有線方式進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)的采集，對(duì)于放置于野外的氣象儀器來說，采用有線數(shù)據(jù)采集器或RS232等接線方式還存在高成本，維修困難，接觸不良等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，能夠方便地測(cè)得降水的起始結(jié)束時(shí)間，為氣象的精確預(yù)報(bào)提供了必要的測(cè)量參數(shù)。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，包括降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊、加熱模塊和電源模塊，所述降水感應(yīng)模塊輸出信號(hào)至處理及通信控制模塊，所述處理及通信控制模塊還分別與溫度測(cè)量模塊和加熱模塊相連，所述電源模塊為降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊和加熱模塊供電。
[0007]一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，還包括與處理及通信控制模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)連接的雨量計(jì)。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述降水感應(yīng)模塊為兩組交錯(cuò)設(shè)置的梳齒狀電極。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述梳齒之間的間隔為0.5mm。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述處理及通信控制模塊型號(hào)為CC2530。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述溫度測(cè)量模塊為溫度傳感器DS18B20。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述加熱模塊為發(fā)熱電阻絲，設(shè)置在降水感應(yīng)模塊的下方。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0014]1.通過降水感應(yīng)模塊能夠精確檢測(cè)出0.1mm以下的降水，便于測(cè)得降水開始時(shí)點(diǎn)；而當(dāng)降水量變小，雨量計(jì)由于閾值太大無法檢測(cè)出降水是否結(jié)束時(shí)，又能通過加熱迫使雨水快速蒸發(fā)掉，為降水結(jié)束時(shí)間提供較為準(zhǔn)確的數(shù)值，避免了誤差的產(chǎn)生。[0015]2.此外，還能通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將本降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)與其他氣象要素進(jìn)行組網(wǎng)，無需通信連線，且增減節(jié)點(diǎn)方便，克服了鋪設(shè)線路難而致使氣象要素采集困難的缺陷，減少成本，使地理位置的影響減到最小，從而擴(kuò)大了氣象數(shù)據(jù)的采集范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型提供的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型提供的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)的電路原理圖；
[0018]圖3為降水感應(yīng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0020]如圖1、圖2所示的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，包括降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊、加熱模塊和電源模塊，所述降水感應(yīng)模塊輸出信號(hào)至處理及通信控制模塊，所述處理及通信控制模塊還分別與溫度測(cè)量模塊和加熱模塊相連，所述電源模塊為降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊和加熱模塊供電。
[0021]所述降水感應(yīng)模塊用于檢測(cè)是否降水，此模塊的好壞關(guān)系到降水感應(yīng)裝置的靈敏度，因此我們采用雨水導(dǎo)電式降水識(shí)別器作為本實(shí)用新型的降水感應(yīng)模塊，如圖3所示，識(shí)別器的表面是兩組梳齒狀電極，兩組梳齒電極彼此交錯(cuò)設(shè)置，梳齒間的距離優(yōu)選為0.5mm,只有當(dāng)降水時(shí)電極才被接通。電極也可以做出旋渦狀。圖2中，b代表降水感應(yīng)模塊的降水識(shí)別器。
[0022]處理及通信控制模塊優(yōu)選采用帶有8051內(nèi)核的CC2530芯片，CC2530芯片對(duì)其他模塊進(jìn)行控制，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，其P2-0 口用于控制加熱模塊加熱，P2-1 口用于溫度測(cè)量模塊測(cè)量溫度，P2-2用于檢測(cè)降水信號(hào)。由于該芯片附帶有Zigbee協(xié)議棧，所以本裝置可通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)降水起始信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸。本裝置還可以通過無線網(wǎng)絡(luò)與氣象站及其他設(shè)備連接，例如雨量計(jì)、溫度計(jì)、濕度計(jì)、數(shù)據(jù)處理設(shè)備等等，從而組成新型的無線網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)氣象站。
[0023]溫度測(cè)量模塊優(yōu)選采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20用于測(cè)量加熱模塊溫度，測(cè)得的溫度值傳送給處理及通信控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如果溫度高于預(yù)警值，則處理及通信控制模塊關(guān)閉加熱模塊，以防止節(jié)點(diǎn)溫度過高而燒毀。
[0024]加熱模塊安裝在降水感應(yīng)模塊的下方，用于使雨水快速蒸發(fā)掉，令本裝置能夠迅速判斷降水結(jié)束時(shí)間。加熱模塊優(yōu)選采用發(fā)熱電阻絲，如圖3中a所示，加熱速度快且成本低廉。
[0025]由于各硬件模塊芯片所用的供電電壓不用，因此本裝置中采用12V和3.3V兩套電源。12V用于給發(fā)熱電阻絲供電，3.3V用于給CC2530和DS18B20供電。由于加熱模塊耗電量較大，所以優(yōu)選采用大容量鋰電池為加熱模塊供電。
[0026]當(dāng)有雨水時(shí)，降水感應(yīng)模塊與地接通，CC2530的P2-2 口輸入信號(hào)即被拉低至低電平，此時(shí)處理及通信控制模塊接收到降水開始信號(hào)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至氣象站。當(dāng)氣象站雨量計(jì)測(cè)得降水量在一段時(shí)間內(nèi)(例如20分鐘)沒有變化后，向處理及通信控制模塊發(fā)送降水結(jié)束信號(hào)，該信號(hào)中應(yīng)包括雨量數(shù)據(jù)，處理及通信控制模塊接收到降水結(jié)束信號(hào)后啟動(dòng)加熱模塊使降水識(shí)別器的雨水快速蒸發(fā)。若蒸發(fā)結(jié)束后(蒸發(fā)結(jié)束時(shí)間可通過雨量數(shù)據(jù)和加熱模塊的加熱效率進(jìn)行運(yùn)算)降水識(shí)別器未導(dǎo)通時(shí)，則說明降水結(jié)束，此時(shí)處理及通信控制模塊優(yōu)選關(guān)閉以降低功耗。若蒸發(fā)結(jié)束后降水識(shí)別器再次導(dǎo)通，則說明先前的降水量非常小，在20分鐘內(nèi)雖然未達(dá)到氣象站雨量計(jì)的靈敏閾值，可實(shí)際上降水并未結(jié)束。本降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)向氣象站發(fā)送降水尚未結(jié)束的信號(hào)后繼續(xù)等待20分鐘，直到雨量計(jì)再次給出降水結(jié)束信號(hào)。通過上述流程，本降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)可以精確測(cè)出降水起始時(shí)間，并能提高降水結(jié)束時(shí)間的采集精度。
[0027]本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊、加熱模塊和電源模塊，所述降水感應(yīng)模塊輸出信號(hào)至處理及通信控制模塊，所述處理及通信控制模塊還分別與溫度測(cè)量模塊和加熱模塊相連，所述電源模塊為降水感應(yīng)模塊、處理及通信控制模塊、溫度測(cè)量模塊和加熱模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:還包括與處理及通信控制模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)連接的雨量計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn),其特征在于:所述降水感應(yīng)模塊為兩組交錯(cuò)設(shè)置的梳齒狀電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述梳齒之間的間隔為0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述處理及通信控制模塊型號(hào)為CC2530。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述溫度測(cè)量模塊為溫度傳感器DS18B20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的降水感應(yīng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述加熱模塊為發(fā)熱電阻絲，設(shè)置在降水感應(yīng)模塊的下方。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203519843SQ201320572454
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】孫寧, 施珮, 匡亮, 吳嘉倫 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)