本發(fā)明屬于交通氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種交通氣象站數(shù)據(jù)采集儀器。

背景技術(shù)：

道路交通的迅猛發(fā)展給人們的出行帶來了方便、快捷，然而各種無法預(yù)知的危險(xiǎn)路面狀況，例如下雨、積雪、結(jié)冰等引起的路面濕滑和橫風(fēng)、團(tuán)霧等，給道路上高速行駛的車輛埋下了諸多安全隱患，是引起交通事故的重要因素之一。

交通氣象信息數(shù)據(jù)對(duì)人們的日常出行有著非常重要的作用，現(xiàn)有的交通氣象數(shù)據(jù)采集器在測(cè)量精度不夠，可靠性低，對(duì)環(huán)境因素的準(zhǔn)確測(cè)量造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量精度不夠、可靠性低等不足，本發(fā)明提出一種交通氣象站數(shù)據(jù)采集器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種交通氣象站數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：一種交通氣象站數(shù)據(jù)采集器，由高性能的處理器模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、多通道數(shù)據(jù)通信、高精度的模擬信號(hào)采集、高精度的數(shù)字信號(hào)采集、電源電路、高精度時(shí)鐘電路及EMC保護(hù)電路等組成，支持各氣象要素的數(shù)據(jù)采集和處理，按統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、傳輸，具有體積小、集成度高、微功耗、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述高性能的處理器模塊由24位ARM處理器和CPLD構(gòu)成，包括了SDRAM、NandFlash、DataFlash等內(nèi)部大容量存儲(chǔ)器和外部看門狗電路，ARM處理器采用高性能的uc/os-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集處理與傳輸；CPLD主要負(fù)責(zé)完成風(fēng)速、風(fēng)向、水量、門開關(guān)等數(shù)字量的采集。

優(yōu)選的，所述高精度的模擬信號(hào)采集包括溫濕度、內(nèi)部供電電壓等模擬信號(hào)的采集，采用兼容性設(shè)計(jì)，同一端口可以支持4線制PT100信號(hào)接入，也可以支持(0-2.5)V的電壓信號(hào)接入，用多通道模擬開關(guān)選通，24位A/D采集芯片分時(shí)采集，使用塑封金屬箔電阻作為標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)溫度值進(jìn)行自適應(yīng)校準(zhǔn)，消除環(huán)境溫度變化的溫漂影響，大大提高測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述高精度的數(shù)字信號(hào)采集包括雨量、風(fēng)速、門開關(guān)、風(fēng)向等數(shù)字信號(hào)的采集，其中雨量、風(fēng)速、門開關(guān)等信號(hào)，需先通過低功耗的施密特觸發(fā)反相器，增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力；風(fēng)向是格雷碼信號(hào)，經(jīng)過8進(jìn)制總線轉(zhuǎn)換芯片，由8位地址總線進(jìn)入CPLD中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

優(yōu)選的，所述多通道數(shù)據(jù)通信，包括了7路串口通信，用于與終端、GPRS和智能傳感器之間的通信，其中3路串口通信接口由ARM處理器提供，其余由串口擴(kuò)展芯片提供，另外還預(yù)留1路CAN總線通信、1路網(wǎng)絡(luò)通信和2路USB通信，滿足產(chǎn)品的調(diào)試、應(yīng)用和維護(hù)需求。

優(yōu)選的，所述EMC保護(hù)電路分為信號(hào)端的EMC保護(hù)和電源端的EMC保護(hù)兩部分，其中信號(hào)端的外部接口處加氣體放電管接地，同時(shí)串聯(lián)小阻值電阻，另一端接600W功率的TVS二極管；電源端的外部接口處加氣體放電管接地，同時(shí)串聯(lián)保險(xiǎn)絲、電感，再接1500W功率的TVS二極管，經(jīng)過這些電路元器件的保護(hù)，可有效的抑制外部干擾對(duì)內(nèi)部電路的影響。

優(yōu)選的，所述交通氣象站數(shù)據(jù)采集器通過終端或GPRS通信，將數(shù)據(jù)上傳，也可從SD卡和CF卡等外部存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)；

優(yōu)選的，所述高精度時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，滿足對(duì)觀測(cè)站的日期和時(shí)間進(jìn)行精確設(shè)置和校準(zhǔn)的需求。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

1)高精度的模擬信號(hào)采集電路，用多路模擬開關(guān)選通，可分時(shí)進(jìn)行多路模擬信號(hào)的采集；用塑封金屬箔電阻做標(biāo)準(zhǔn)電阻，對(duì)溫度值進(jìn)行自適應(yīng)校準(zhǔn)，大大提高測(cè)量精度。

2)高精度的數(shù)字信號(hào)采集，通過低功耗的施密特觸發(fā)反相器，增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力，提高測(cè)量的可靠性。

3)EMC保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)產(chǎn)品的抗干擾能力，提高產(chǎn)品的可靠性。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集器硬件設(shè)計(jì)原理框圖；

圖2是本發(fā)明中模擬信號(hào)采集原理框圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，數(shù)據(jù)采集器硬件包括32位ARM和CPLD組成的處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、通信電路、模擬信號(hào)采集電路、數(shù)字采集電路、電源電路等。32位的ARM選用ATMEL公司的AT91SAM9263B，外擴(kuò)SDRAM、NANDFLASH、DATAFLASH等內(nèi)部存儲(chǔ)器；設(shè)計(jì)CF卡和SD卡兩種外部存儲(chǔ)方式，便于產(chǎn)品應(yīng)用和維護(hù)；設(shè)計(jì)復(fù)位電路和看門狗電路，可手動(dòng)進(jìn)行初始化復(fù)位，也能預(yù)防程序跑飛；設(shè)計(jì)串口擴(kuò)展電路，增加串口通信通道，可用采集多路數(shù)字智能傳感器，用終端或GPRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸；設(shè)計(jì)USB、以太網(wǎng)、CAN通信接口，便于客戶的擴(kuò)展應(yīng)用和維護(hù)；設(shè)計(jì)模擬信號(hào)采集電路，通過多路模擬選通開關(guān)，可同時(shí)測(cè)量多路溫濕度傳感器、內(nèi)部電源電壓等模擬信號(hào)，采集的信號(hào)以SPI通信的方式送入ARM處理器；設(shè)計(jì)數(shù)字采集電路，通過反相器和總線轉(zhuǎn)換芯片，采集風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、門開關(guān)等數(shù)字量信號(hào)；設(shè)計(jì)高精度時(shí)鐘電路，滿足對(duì)觀測(cè)站的日期和時(shí)間進(jìn)行精確設(shè)置和校準(zhǔn)的需求；設(shè)計(jì)狀態(tài)指示燈電路，可實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)采集器的工作狀態(tài)；設(shè)計(jì)高效率、低紋波的DC-DC電源電路，提供儀器所需的各路電源電壓。

如圖2所示，選用低噪聲、低功耗的24位高精度A/D采集芯片，以SPI通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；外部溫濕度傳感器和內(nèi)部測(cè)溫傳感器經(jīng)過4片多通道模擬開關(guān)選通，最多可實(shí)現(xiàn)16個(gè)傳感器的分時(shí)測(cè)量，4片模擬開關(guān)的輸出以4線制PT100的接線方式，分別接A/D采集芯片的模擬輸入端；A/D采集芯片的參考電壓采用外部基準(zhǔn)源，提高測(cè)量精度；內(nèi)部電源電壓的采集，經(jīng)過1片8通道模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的輸出以差分輸入的方式接入到A/D采集芯片的模擬輸入端，最終實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的高精度采集。

以上所述僅為發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。