一种基于无线传输的气象集成传感器系统

本实用新型属于气象监测技术领域，尤其涉及一种基于无线传输的气象集成传感器系统。

背景技术：

气象监测设备在环境监测与评估、生产生活服务中有广泛应用。传统气象要素监测设备存在测量要素单一、体积大、操作复杂、购置及维护成本高的不足，并且受到部署、传输、供电等条件的限制，不能进行密集型、远距离、无线传输。这些特点限制了当前智慧城市建设以及精细化环境监管等方面气象要素的获取与分析，因此实时、精细、准确的气象集成监测技术的需求日益凸显。国内外逐渐意识到未来低成本传感器在环境监测领域的应用前景，并出台了一系列政策促进传感器技术的发展。我国政府相关部门已引进先进的气象自动监测站进行加密观测，市场上也出现了各种新型气象集成传感器产品，但这些设备布设条件较为苛刻、成本造价相对高、能耗较大，在教育和信息服务、公众参与涉及领域中的实施性和可行性不高，兼顾轻小、低耗、易使用、多要素，满足无线远距离传输的低成本气象传感器集成技术有待进一步探索。

技术实现要素：

针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种基于无线传输的气象集成传感器系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于无线传输的气象集成传感器系统，包括壳体组件，设置于壳体组件内部的供电组件、控制组件、数据采集与处理模块、授时定位模块和数据传输与存储模块；供电组件、数据采集与处理模块、授时定位模块和数据传输与存储模块均与控制组件连接。

在上述的基于无线传输的气象集成传感器系统中，供电组件包含太阳能电池、锂离子电池、电源管理芯片，实现对集成系统的电源供应。

在上述的基于无线传输的气象集成传感器系统中，控制组件包括传感器控制处理器和系统主控制处理器，用于传感器系统的控制。

在上述的基于无线传输的气象集成传感器系统中，数据采集与处理模块包含温度传感器、湿度传感器、气压传感器及信号转换器，用于从外界环境汇总采集气象要素数据并进行数据处理。

在上述的基于无线传输的气象集成传感器系统中，授时定位模块包含时钟和定位芯片，用于实时计时和仪器定位。

在上述的基于无线传输的气象集成传感器系统中，数据传输与存储模块包括数据传输模块与存储器，用于数据远程无线传输和数据的本地存储。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：集成了常用的气象三参数低成本传感器，体积小重量轻，并且具有灵活的可扩展性，既能实现多要素观测又节约成本，可推动传感器普及应用；克服了多器件高能耗的问题，采用低功耗模块集成，并组合太阳能电池和蓄电池供电，保证仪器在室外长时间正常稳定工作；具备了授时、定位、无线传输的功能，可实现远程管控及长距离数据传输，其定位功能便于实施大范围观测网络布设与管理。自动化程度高、便于操作和应用，从而实现气象要素精细监测。具有成本低、精度高、安装灵活、使用方便、扩展性强的优点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构简图；

图2(a)为本实用新型一个实施例的壳体设计主视图；

图2(b)为本实用新型一个实施例的壳体设计侧视图；

图2(c)为本实用新型一个实施例的壳体设计后视图；

图2(d)为本实用新型一个实施例的壳体设计仰视图；

图3为本实用新型一个实施例的数据采集与处理流程图

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本实施例是通过以下技术方案来实现的：一种基于无线传输的气象集成传感器系统，包括：壳体组件、供电组件、控制组件、数据采集与处理模块、授时定位模块和数据传输与存储模块，壳体组件为整体仪器外部包装，为集成系统提供安全稳定的工作环境，供电组件主要包含太阳能电池、锂离子电池、电源管理芯片，实现对集成系统的电源供应，控制组件主要包括传感器控制处理器和系统主控制处理器，实现集成系统的控制，数据采集与处理模块主要包含温度传感器、湿度传感器、气压传感器及信号转换器，实现从外界环境汇总采集气象要素数据并进行数据处理，授时定位模块包含时钟和定位芯片，实现实时计时和仪器定位功能，数据传输与存储模块包括数据传输模块与存储器，实现数据远程无线传输和数据的本地存储功能，供电组件、数据采集与处理模块、授时定位模块和数据传输与存储模块由控制组件控制连接。

而且，壳体组件选用材料为abs+pc工业塑料。

而且，供电组件中太阳能电池板、锂离子电池；电源管理芯片体积小巧，可处理大电流，实现多路电源转换输出。利用太阳能充电，电池可重复充电，使用寿命长，锂离子电池随着充电次数和使用年限的增长，电池性能会降低，实际中应适时更换。

而且，控制组件中传感器控制处理器、系统主控制处理器两个控制处理器共同协作，处理速度快，控制方便。

而且，温度传感器典型精度0.1℃，分辨率±0.01℃，工作范围-40℃～+120℃；湿度传感器分辨率±2％，年漂移量<0.25％，测量范围1％～100％；气压传感器典型精度±0.12hpa，工作范围300hpa～1100hpa，分辨率0.16pa。气象传感器选用条件为体积小、功耗低、精度高。

而且，授时定位模块采用bd/gps模块，水平定位精度的圆概率误差为2.5m，首次定位时间冷启动<32s，功耗<100mw，该模块覆盖北斗和gps卫星。

而且，数据传输模块具备gsm/gprs无线传输功能，功耗较低，性能稳定，体积小巧；存储器采用8m内存随机存储器，满足仪器设置参数、传感器校准参数及未传输数据的存储需求。

具体实施时，如图1所示，一种基于无线传输的气象集成传感器系统，包括壳体组件，壳体组件内部设置有供电组件、控制组件、数据采集与处理模块、授时定位模块和数据传输与存储模块。控制组件分别与供电组件、数据采集与处理模块、数据传输与存储模块以及授时定位模块连接。

本实施例的壳体设计突出了轻小集约、安装简易的特征。如图2(a)、图2(b)所示，图上标注1为太阳能电池板固定处，采用倾斜设计，充分接收太能光辐射。如图2(c)所示，标注2为设备安装固定位，采用4个m5螺丝固定，可根据布设依靠物体灵活选用绑带安装及固定；如图2(d)所示，标注3为锂离子电池安装位，采用2个锂离子可充电池，电池可更换；标注4为传感器探头安装位，位于壳体底部、电池安装位一侧，且远离设备固定一侧，避免供电组件发热及安装依靠物的干扰。壳体除底部采用可拆卸设计，主体采用密封工艺，防水抗风，耐高温，耐氧化，形变小。

供电组件中，太阳能电池板和锂离子可充电蓄电池共同为设备供电。电源管理芯片可以控制太阳能电池与锂离子电池的工作状态和电量管理，晴天太阳能电池板将太阳能转换成电能存储在锂离子电池中，并且根据太阳辐射能量高低自动控制电量转换效率，阴天、夜晚锂离子电池进入供电状态，两者协同能够保证集成传感器长时间持续的工作。

如图3所示，本实施例的数据采集与处理模块工作流程为：温度传感器、湿度传感器、压力传感器对环境实时气象参数进行数据采集，分别通过adc模数转换，把模拟信号的气象信息转换为数字信息，与传感器校准参数一同传输给传感器控制处理器，经过校准算法处理，转化为探测的标准测量数字信息向外部处理器输出。

本实施例的数据传输为双向传输。集成传感器与服务器实现双向信息传输：传感器通过精确定时主动地向服务器端传输数据并请求命令参数，各传感器将采集到的气象环境信号，通过spi数据接口输出到控制处理器，控制处理器通过算法制作成数据协议，然后通过r232串口发送到gsm/gprs无线数据传输模块中，该模块将信号转换为无线公网信息通过上网方式发送到服务器端；服务器端接收到集成传感器的信号并进行数据解析，获得实时准确的气象监测数据，并对传感器发出响应和命令，可进行数据采集间隔、传感器电量提醒等设置，从而使数据传输更加灵活化、智能化。

本实施例的授时定位模块，支持单系统独立定位和多系统联合定位、支持全球导航卫星系统agnss快速定位功能，对于大范围观测网络中独立的集成传感器观测节点都可以实现精准定位，并且借助卫星授时功能获取传感器采集数据精确时间信息，定位和授时信息同传感器采集处理后的数据一起通过无线传输方式发送给服务器端，从而实现精准控制、实时监测。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。