本實用新型涉及基于物聯(lián)網(wǎng)一體化的多要素超聲波氣象監(jiān)測傳感器。主要用于氣象狀況監(jiān)測及氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)的氣象監(jiān)測站，應(yīng)用領(lǐng)域包括森林、偏遠山區(qū)、沿海/航海、太陽能發(fā)電、電力架空輸電線路等。

背景技術(shù)：

近年全球氣候呈逐年變暖趨勢，大范圍不規(guī)則異常天氣不斷涌現(xiàn)，極端天氣事件頻繁發(fā)生，給社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生命財產(chǎn)安全帶來重大影響和破壞。我國近年大范圍極端災(zāi)害天氣，如干旱、洪澇、覆冰、龍卷風、颶風、臺風、冰雹等，在全國多個省份、地區(qū)肆虐，災(zāi)害氣象數(shù)據(jù)多次打破歷史記錄：超強臺風肆虐浙江、福建、廣東等東南沿海，川渝遭受百年一遇大旱又遭遇特大暴雨，罕見暴風雪襲擊遼寧、山東，罕見颶風多次襲擊河北，新疆發(fā)生內(nèi)陸少見的風災(zāi)，貴州、湖南、廣西遭遇低溫冷凍災(zāi)害……，針對頻發(fā)的氣象災(zāi)害天氣，迫切需要科技手段對氣象狀況及其發(fā)展趨勢進行精確監(jiān)測。

目前，我國的氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測仍多采用機械式、模擬量等技術(shù)采集，存在采集傳感器集成度低、機械式結(jié)構(gòu)易磨損、數(shù)據(jù)采集準確度差、壽命短、后期現(xiàn)場維護成本高等技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決目前氣象災(zāi)害頻發(fā)、機械式/模擬量采集氣象傳感器精度不高等問題，為提高現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)采集的精確性、現(xiàn)場安裝應(yīng)用簡易性性和后期維護方便性，本實用新型提供基于物聯(lián)網(wǎng)一體化的多要素超聲波氣象監(jiān)測傳感器。采用超聲波智能數(shù)字傳感技術(shù)、基于沖擊原理的雨量測量技術(shù)，嚴格按照國際氣象組織WMO和ICAO標準設(shè)計，研制出了6要素超聲波智能氣象數(shù)字型傳感器，不僅能夠?qū)ΜF(xiàn)場溫度、濕度、風速、風向、氣壓和雨量進行現(xiàn)場實時數(shù)字式監(jiān)測，而且長期使用無需現(xiàn)場校準，免現(xiàn)場維護，大大提高了數(shù)據(jù)采集精度、降低了后期現(xiàn)場維護工作量，其功能、性能、準確度遠優(yōu)越于傳統(tǒng)的機械氣象傳感器。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

基于物聯(lián)網(wǎng)一體化的多要素超聲波氣象監(jiān)測傳感器，包括N個超聲波氣象傳感器，和與超聲波氣象傳感器無線通信的后臺服務(wù)器；所述超聲波氣象傳感器包括中央處理器，分別與中央處理器的輸入端連接的溫度采集傳感器、濕度采集傳感器、風速采集傳感器、風向采集傳感器、氣壓采集傳感器、雨量采集傳感器，以及輸出端與中央處理器的電源端連接的蓄電池，輸出端與蓄電池的輸入端連接的太陽能電池板；所述中央處理器設(shè)有無線通信接口，通過無線通信模塊與后臺服務(wù)器無線通信。

作為優(yōu)選，所述中央處理器采用ARM Cortex-a9。采用Cortex處理器開發(fā)與設(shè)計，不僅具有ARM嵌入式技術(shù)穩(wěn)定性好、功能強大、抗干擾性能好、后期擴展性能好、遠程維護方便等優(yōu)點，同時也具備了MSP430單片機低功耗、低成本的優(yōu)點。

具體地，所述后臺服務(wù)器還連接有監(jiān)控中心顯示屏、計算機、手機。

作為優(yōu)選，所述無線通信模塊采用4G/WIFI/光纖。

另外，所述中央處理器還設(shè)有定時器。實現(xiàn)數(shù)據(jù)定時上傳功能，并且降低系統(tǒng)功耗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

(1)本實用新型一方面將改變傳統(tǒng)的機械式/模擬量氣象數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采用超聲波智能傳感技術(shù)、基于沖擊原理的雨量測量技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場溫度、濕度、風速、風向、氣壓和雨量6個要素氣象數(shù)據(jù)進行24小時實時、準確采集和上報，彌補氣象局不能對小范圍內(nèi)的人煙稀少區(qū)域、特殊小范圍局地氣象狀況進行預(yù)報和氣象信息預(yù)報實時性差的不足；另一方面將改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、供電結(jié)構(gòu)分散化的工作模式。

(2)本實用新型采用太陽能+冗余性電源+低功耗供電技術(shù)，實現(xiàn)各氣象監(jiān)測站在冬季長時間的冰雪期，具有充足的電源供應(yīng)，確保各氣象監(jiān)測站穩(wěn)定運行。

(3)本實用新型集超聲波氣象數(shù)據(jù)采集、中央數(shù)據(jù)處理、4G無線通信、太陽能供電、后臺服務(wù)器為一體，具有監(jiān)測全面、結(jié)構(gòu)簡單體積小、功能高度集成化、現(xiàn)場應(yīng)用操作簡便、后期免維護等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型-實施例的系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。

實施例

如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)一體化的多要素超聲波氣象監(jiān)測傳感器，包括N個超聲波氣象傳感器，與超聲波氣象傳感器無線通信的后臺服務(wù)器。每個超聲波氣象傳感器包括溫度采集傳感器、濕度采集傳感器、風速采集傳感器、風向采集傳感器、氣壓采集傳感器、雨量采集傳感器，和同時與上述傳感器連接的中央處理器，以及輸出端與中央處理器的電源端連接的蓄電池，輸出端與蓄電池的輸入端連接的太陽能電池板。中央處理器通過無線通信模塊與后臺服務(wù)器無線通信，相應(yīng)地，中央處理器設(shè)有無線通信接口。

本實施例中，中央處理器采用ARM Cortex-a9。采用Cortex處理器開發(fā)與設(shè)計，不僅具有ARM嵌入式技術(shù)穩(wěn)定性好、功能強大、抗干擾性能好、后期擴展性能好、遠程維護方便等優(yōu)點，同時也具備了MSP430單片機低功耗、低成本的優(yōu)點。

雨量采集傳感器將雨水的沖擊力轉(zhuǎn)換成壓敏電容信號，根據(jù)電容的變化量間接檢測雨量的大小。該傳感器靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、體積小、便攜性好、成本低，能廣泛應(yīng)用于氣象監(jiān)測站、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)等任何需要氣象監(jiān)測的區(qū)域。它克服了傳統(tǒng)的漏斗式、機械式雨量筒傳感器的不足，免維護、無需現(xiàn)場校正。

本實施例中，后臺服務(wù)器還連接有監(jiān)控中心顯示屏、計算機、手機。

無線通信模塊采用4G/WIFI/光纖，相應(yīng)地，中央處理器設(shè)有4G/WIFI/光纖無線通信接口。

在本實施例中，中央處理器還設(shè)有定時器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)定時上傳功能，并且降低系統(tǒng)功耗。

在本實用新型硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過一些現(xiàn)有的方法或算法，無需再付出創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)對氣象的實時監(jiān)測。

在本實施例硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還可開發(fā)數(shù)據(jù)監(jiān)測中心處理系統(tǒng)、BS客戶端氣象應(yīng)用系統(tǒng)、手機APP應(yīng)用系統(tǒng)、氣象災(zāi)害預(yù)警手機短信及微信推送服務(wù)系統(tǒng)，將現(xiàn)場所有超聲波氣象傳感器采集的實時氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心和應(yīng)用客戶端。

按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本實用新型。值得說明的是，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本實用新型上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本實用新型一樣，故其也應(yīng)當在本實用新型的保護范圍內(nèi)。