專利名稱：基于rfid的鐵塔氣象參數(shù)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鐵塔氣象參數(shù)測量裝置，具體涉及一種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，主要用于大氣擴散實驗的研究。
背景技術(shù)：
在研究環(huán)境大氣遷移規(guī)律的大氣擴散實驗中，風(fēng)速、風(fēng)向、溫度是三個必測的氣象參數(shù)，特別是在豎有鐵塔的大氣擴散實驗中，測量從地面到100米高度范圍內(nèi)的風(fēng)速廓線以及垂直溫度梯度，對于確定大氣的熱力穩(wěn)定度，了解溫度場的空間分布和時間上的變化，摸清抑制污染物稀釋擴散的逆溫情況，正確評價該地區(qū)潛在污染物的水平，有著十分重要的意義。現(xiàn)有的鐵塔氣象參數(shù)測量儀都是將鐵塔上不同高度的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器輸出的信號通過電纜傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi)的測量儀器中進行采樣和測量的，由于有線信號傳輸距離有限，因此鐵塔與控制室相距不能太遠，使得安裝鐵塔的選址受到很大限制；鐵塔氣象參數(shù)測量采用有線信號傳輸還需要采取較嚴格的防雷擊措施，這會大大增加傳輸電路的復(fù)雜性和成本；鐵塔氣象參數(shù)測量需要同時測量100米高度范圍內(nèi)I到6層風(fēng)速、風(fēng)向、溫度值，采用有線信號傳輸需要多條多芯電纜線，這也大大增加了整個系統(tǒng)的成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的是提供一種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，以克服現(xiàn)有技術(shù)中采用有線信號傳輸帶來的上述缺點。為達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，從鐵塔所在的地面到其頂部高度范圍內(nèi)設(shè)置3至6個不同高度的測量層，每個測量層上分別設(shè)有風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器；設(shè)有主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)包括控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊；每個測量層上設(shè)有一個微控制器，該測量層的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器輸出的信號連接至所述微控制器；每個測量層上設(shè)有一個與該測量層的微控制器相連的RFID模塊；所述主控系統(tǒng)中設(shè)有第二 RFID模塊，該第二 RFID模塊與主控系統(tǒng)中的控制模塊連接，且所述第二 RFID模塊與每一測量層中的RFID模塊匹配無線通信連接。上述技術(shù)方案中，所述主控系統(tǒng)放置在控制室內(nèi)，所述控制室與鐵塔的距離小于RFID的有效通信距離。所述主控系統(tǒng)中的輸入模塊包括操作鍵盤，輸出模塊包括LED顯示器、并行接口和RS232C串行接口。上述技術(shù)方案中，每個測量層上設(shè)有一個微控制器，對該高度上風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器輸出的信號進行采樣并計算出對應(yīng)的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度值，該測量層上的RFID模塊與微控制器相連，將該層的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度值用無線信號發(fā)送出去。主控系統(tǒng)放置在距鐵塔一定范圍的控制室內(nèi)，主控系統(tǒng)的第二 RFID模塊，用來接收每個測量層RFID模塊發(fā)送出來的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度值；接收到的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度值被傳送到存儲模塊中進行存儲，其中一層的測量值被送到LED顯示器顯示出來，操作鍵盤用來設(shè)置系統(tǒng)的工作參數(shù)、工作模式，選擇顯示的測量層等操作；并行接口可以直接驅(qū)動打印機打印測量數(shù)據(jù)；串行接口可以與微機通信將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到微機中存儲和處理。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:1.本實用新型通過設(shè)置RFID模塊和第二 RFID模塊，實現(xiàn)測量層和主控系統(tǒng)間的無線通信，不需要布設(shè)傳輸線，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的成本；同時，由于是無線傳輸，控制室和鐵塔間可以有一定的距離，便于布局設(shè)置。2.主控模塊通過并行接口可以直接驅(qū)動打印機打印測量數(shù)據(jù)；如果選擇配置計算機則可以將測量數(shù)據(jù)通過串行接口傳送到計算機中存儲，便于采用其它軟件對數(shù)據(jù)進行進一步的處理。

圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:實施例一:一種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，參見圖1所示，傳感器安裝在野外的鐵塔上，風(fēng)速、風(fēng)向、溫度三個傳感器一組，安裝于鐵塔的某一個高度層用來測量這一高度的氣象參數(shù)；不同傳感器組安裝在鐵塔不同的高度層用來測量不同高度的氣象參數(shù)；實際測量時，根據(jù)需要的高度層配置3到6組傳感器組。主控系統(tǒng)包括控制模塊、存儲模塊、輸入輸出模塊和第二 RFID模塊。風(fēng)速、風(fēng)向傳感器采用的`是天津海洋儀器廠生產(chǎn)的EL15-1型杯式風(fēng)速傳感器和EL15-2型風(fēng)向傳感器；風(fēng)速傳感器啟動風(fēng)速0.3m/s，分辨率0.05m/s，精度±0.3m/s，最大抗風(fēng)強度70m/s;風(fēng)向傳感器將360°分為16個方位，分辨率2.5°，精度±5°。風(fēng)速、風(fēng)向傳感器內(nèi)部設(shè)有加熱裝置，可以保證在高寒地區(qū)的冬季也能正常工作。溫度傳感器采用石英晶體溫度傳感器，測量范圍-30°C +50°C，分辨率±0.01°C，精度彡 ±0.15°C。每個測量層上的微控制器和RFID模塊采用美國TI公司的內(nèi)置RF無線收發(fā)器的微控制器CC2530F32，這樣兩個部分的功能由一個芯片就可以完成，降低了成本、減小了電路的面積、提高了電路的可靠性。主控模塊的微處理器采用MCS-51系列的8位微處理器AT89C55，內(nèi)含20K字節(jié)Flash程序存儲器；外部擴充16K字節(jié)具有掉電保護功能的數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器循環(huán)存儲測量數(shù)據(jù)，可以保存最近24小時的測量數(shù)據(jù)。LED顯示器由16個LED數(shù)碼管組成，其中10個用于顯示某一高度層的風(fēng)向、風(fēng)速、溫度瞬時測量值，其它6個用于顯示實時數(shù)字時鐘。鍵盤采用薄膜按鍵，有12個按鍵，其中數(shù)字鍵10個、回車鍵I個、上檔鍵I個；上檔+數(shù)字鍵(上檔和數(shù)字鍵同時按下)又可以構(gòu)成10個功能鍵；除上檔鍵外，其它鍵被按下時都會發(fā)出音響提示；鍵盤采用中斷方式，使微處理器能及時響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)操作。串行接口采用RS232C標準，主要元件為MAX232集成電路芯片，該芯片采用+5V單電源即可實現(xiàn)RS232C電平轉(zhuǎn)換和收發(fā)功能，電路實現(xiàn)簡單方便。并行接口為標準并行打印機接口，可以連結(jié)并行接口的打印機打印測量數(shù)據(jù)。為了使測量儀能夠長時間連續(xù)不間斷地測量，應(yīng)當為系統(tǒng)配備UPS電源。當使用后備電源供電時，為了節(jié)省能耗，可以將LED顯示器單獨關(guān)閉。
權(quán)利要求1.種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，從鐵塔所在的地面到其頂部高度范圍內(nèi)設(shè)置3至6個不同高度的測量層，每個測量層上分別設(shè)有風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器；設(shè)有主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)包括控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊；其特征在于:每個測量層上設(shè)有一個微控制器，該測量層的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器輸出的信號連接至所述微控制器；每個測量層上設(shè)有一個與該測量層的微控制器相連的RFID模塊；所述主控系統(tǒng)中設(shè)有第二RFID模塊，該第二 RFID模塊與主控系統(tǒng)中的控制模塊連接，且所述第二 RFID模塊與每一測量層中的RFID模塊匹配無線通信連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，其特征在于:所述主控系統(tǒng)放置在控制室內(nèi)，所述控制室與鐵塔的距離小于RFID的有效通信距離。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，其特征在于:所述主控系統(tǒng)中的輸入模塊包括操作鍵盤，輸出模塊包括LED顯示器、并行接口和RS232C串行接口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于RFID的鐵塔氣象參數(shù)測量儀，設(shè)置3至6個不同高度的測量層，每個測量層上分別設(shè)有風(fēng)速、風(fēng)向、溫度傳感器；設(shè)有主控系統(tǒng)；其特征在于每個測量層上設(shè)有一個微控制器；每個測量層上設(shè)有一個與該測量層的微控制器相連的RFID模塊；所述主控系統(tǒng)中設(shè)有與控制模塊連接的第二RFID模塊，第二RFID模塊與每一測量層中的RFID模塊匹配無線通信連接。本實用新型通過設(shè)置RFID模塊和第二RFID模塊，實現(xiàn)測量層和主控系統(tǒng)間的無線通信，不需要布設(shè)傳輸線，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的成本；同時，由于是無線傳輸，控制室和鐵塔間可以有一定的距離，便于布局設(shè)置。
文檔編號G01W1/02GK202929220SQ20122066226
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者陸曉峰 申請人:蘇州大學(xué)