CN102736130A - 手持气象站及其监测方法 - Google Patents

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闻宝民
朱桂平
何丽
闫春英
邹佳明
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一种手持气象站及其监测方法，包括气象信息传感器、与气象信息传感器连接的数据采集器，其特殊之处是：所述数据采集器、气象信息传感器、以及带有电子罗盘和GPS卫星定位系统并下载有气象信息监测软件的智能手机集成在一个框体上，所述数据采集器连接有数据采集开关、与智能手机相匹配的蓝牙通讯模块、数据存储模块、用于传输数据的USB接口。其体积小、便于携带、操作方便、可随时随地实现监测功能、可以无线联网、灵活性强、不受地域和外界环境限制，采集数据更为准确，下载数据十分方便。

Description

手持气象站及其监测方法
技术领域
本发明涉及气象监测设备，特别是一种微型的手持气象站及其监测方法。
背景技术
气象站是一种用于观测和收集气象信息的气象检测设备。现有的气象站由不锈钢支架、设置在支架上的气象信息传感器、利用连接线缆与气象信息传感器连接的数据采集器组成，数据采集器将采集到的气象数据通过数据采集通讯线与计算机监测终端进行连接，将数据传输到计算机的气象数据库中，用于统计分析和处理。这种结构的气象站存在如下缺陷：1、体积大、无法搬运、灵活性差，仅适用于固定的定点定时检测。2、数据采集器的采集数据仅是根据气象信息传感器，来源单一且无分析校正过程，采集数据易失准。3、数据只能存储在数据采集器内部，无法实现无线联网功能，下载数据非常不方便。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种体积小、便于携带、操作方便、可随时随地实现监测功能、可以无线联网、灵活性强、不受地域和外界环境限制的手持气象站及其监测方法，采集数据更为准确，下载数据十分方便。
本发明的技术方案是：
该手持气象站，包括气象信息传感器、与气象信息传感器连接的数据采集器，其特殊之处是：所述数据采集器、气象信息传感器、以及带有电子罗盘和GPS卫星定位系统并下载有气象信息监测软件的智能手机集成在一个框体上，所述数据采集器连接有数据采集开关、与智能手机相匹配的蓝牙通讯模块、数据存储模块、用于传输数据的USB接口。
所述框体是由外框和设在外框内的电路板、外壳构成，所述数据采集器、气象信息传感器、数据采集开关、蓝牙通讯模块、数据存储模块、USB接口均设置于所述电路板上，所述电路板上还设有电池触点，所述外框对应电路板位置设有上、下横梁，所述外壳和上、下横梁形成电池仓，所述外框上对应智能手机的四角设有内连接体。
所述气象信息传感器为温湿度传感器、风速传感器、气压传感器、太阳辐射传感器的一种或多种，所述温湿度传感器、气压传感器、太阳辐射传感器分别采用微型传感器探头。
所述风速传感器的敏感元件采用叶轮，所述叶轮镶装在所述外框顶部，所述风速传感器的电感元件固定在所述电路板的靠近所述叶轮的位置。
所述电路板设有向外框顶部延伸的凸起，所述太阳辐射传感器、温湿度传感器的微型传感器探头固定于所述凸起上，所述外框上设有对应所述凸起的护套，所述护套对应所述太阳辐射传感器、温湿度传感器位置开设检测孔。
一种手持气象站的气象监测方法，其特殊之处是，包括如下步骤：
1）、将气象信息传感器、与气象信息传感器连接的数据采集器、带有电子罗盘和GPS卫星定位系统的智能手机集成为一体，在智能手机的内存中下载气象信息监测软件，构成手持气象站；
2）、启动数据采集器及智能手机上下载的气象信息监测软件；
3）、气象信息传感器将采集到的气象信号传送给数据采集器，数据采集器将接收的气象信号分析、整理后形成气象数据并通过蓝牙通讯模式传送给智能手机，所述气象信息传感器根据设定要求采用温湿度传感器、风速传感器、气压传感器、太阳辐射传感器的一种或多种；气象信息监测软件对智能手机接收的气象数据进行分析计算、校正，得到相应的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射、风速数据，显示在智能手机的显示屏上，智能手机利用电子罗盘、GPS卫星定位系统分别测得风向数据、经纬度、海拔数据，也同时显示在智能手机的显示屏上，实现气象信息的实时显示；
4）、智能手机通过GPRS或WIFI无线连接方式与远程控制中心服务器连接，所述远程控制中心服务器向智能手机发出调取手持气象站所处位置的气象信息的指令后，智能手机将其显示屏上显示的所有气象数据发送到远程控制中心服务器，使远程控制中心服务器实时监控手持气象站所处位置的气象信息。
上述手持气象站的气象监测方法，还包括如下步骤：智能手机通过蓝牙通讯模式将其显示屏上显示的所有气象数据传送给数据采集器，数据采集器将其保存到数据存储模块内或通过USB接口传输给计算机监测终端。
上述手持气象站的气象监测方法，所述智能手机的显示屏上显示气象监测数据时，数据以堆叠的方式显示，显示页面共分为六个显示区，其中第一显示区为智能手机状态栏：由手机蓝牙标记、无线网络标记、GPRS通信标记、手机信号标记、手机电量标记、时间组成；第二显示区为数据采集器状态栏：由数据采集器状态指示灯、网络状态指示灯、数据采集器电量指示标记组成；第三显示区为智能手机的GPS卫星定位系统检测到的经度、纬度、海拔数据显示区；第四显示区为温湿度传感器、气压传感器、太阳辐射传感器检测到的气象信号经分析、计算、校准后的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射数据显示区；第五显示区显示智能手机的电子罗盘标记和由其检测到的风向数据，以及风速传感器检测到的气象信号经分析、计算、校准后的数据；第六显示区显示根据温湿度气象数据、气象站所处位置的最后一次雨量累计值、连续无雨日天数、草雪覆盖率计算得出的火险等级。
上述手持气象站的气象监测方法，所述智能手机的监测显示功能的设置页面由五部分组成，第一部分为监测系统的系统设置：由数据采集器的地址输入、网络开关选项、GPS定位系统开关选项、GPS定位系统扫描间隔输入组成；第二部分为网络设置：由远程控制中心服务器IP地址输入、远程控制中心服务器端口号输入、气象数据上传时间间隔输入组成；第三部分为火险设置：由远程控制中心服务器分配的台站号输入、最后一次雨量累计值输入、连续无雨日天数输入、草雪覆盖率选项组成；第四部分为风速设置：由风速单位选项、风速测量方式选项组成，其中风速测量方式有瞬时风速模式、十分钟平均风速模式、十分钟最大风速模式；第五部分为校准设置：由环境温度校正输入、环境湿度校正输入、气压校正输入、太阳辐射校正输入组成。
本发明的有益效果是：
1、由于数据采集器、气象信息传感器与智能手机集成在一个框体上，形成一体，不仅省掉了现有气象站的气象信息传感器与数据采集器之间的连接线缆、性能更为稳定，同时数据采集器可将采集到的气象数据通过蓝牙通讯模式传送给智能手机，智能手机调取气象信息监测软件的控制指令，将分析、计算、校正后的气象数据显示在智能手机的显示屏上，将智能手机与气象监测装置（数据采集器和气象信息传感器）的功能结合起来，使气象站的体积大大减小，如手机般可随身携带，操作方便、可随时随地监测气象信息，灵活性显著增强，不受地域和外界环境限制。
2、数据采集器不仅可以采集气象信息传感器的数据，还能利用蓝牙通讯模式采集智能手机的显示屏上显示的所有经过分析计算、校正后的气象数据，包括电子罗盘和GPS卫星定位系统采集到的风向数据、经、纬度、海拔数据，无需配置风向传感器、海拔传感器，充分利用了智能手机电子罗盘和GPS卫星定位系统、节省资源，同时为手持气象站提供环境监测要素，使数据采集器采集到的数据更为准确。
3、智能手机通过GPRS或WIFI无线连接方式将其显示屏上显示的所有气象数据发送到远程控制中心服务器，使所述远程控制中心服务器实时监控气象站所处位置的气象信息，实现了手持气象站无线联网功能，下载数据十分方便。
4、该气象站同时具备了智能手机的通电话、发短信、无线上网、GPS导航、下载应用程序、照相等功能，一站多用。
5、该气象站如手机般可手持，智能手机和电路板均固定在一个外框上，结构紧凑牢固，具有防震防摔的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是图2去掉外壳的右视图；
图4是本发明的电路原理框图；
图5是本发明的外框的结构示意图；
图6是本发明的智能手机的显示屏的显示页面示意图；
图7是本发明的智能手机的监测显示功能的设置页面示意图；
图8是图6中设备地址（数据采集器的地址）输入的输入框示意图。
图中：外框1、内连接体101、横梁102、支撑部102a、护套2、检测孔201、叶轮3、智能手机4、手机蓝牙通讯模块401、内存402、中央处理器403、显示屏404、外壳5、电路板6、电池触点601、凸起602、电源电池7、数据采集器8、蓝牙通讯模块9、数据存储模块10、USB接口11、温湿度传感器12、太阳辐射传感器13、电感元件14、气压传感器15、开关16、气象信息传感器17、计算机监测终端18、远程控制中心服务器19。
具体实施方式
如图1-图5所示，该手持气象站，包括气象信息传感器17、与气象信息传感器17连接的数据采集器8、智能手机4，三者集成在一个框体上。智能手机4带有电子罗盘和GPS卫星定位系统且其内存402中下载有气象信息监测软件。所述的数据采集器8连接有数据采集开关16、与智能手机相匹配的蓝牙通讯模块9、数据存储模块10、用于传输数据的USB接口11。
所述的框体是由外框1和设在外框1内的电路板6、外壳5构成，外框上对应智能手机4的四角设有内连接体101，智能手机4利用螺钉与内连接体101连接。数据采集器8、气象信息传感器17、数据采集开关16、蓝牙通讯模块9、数据存储模块10、USB接口11均设置于电路板6上，电路板6上还设有电池触点601，外框1对应电路板6位置设有上、下横梁102，电路板6利用螺钉与上、下横梁102连接。外壳5和上、下横梁102形成电池仓，电路板6的电源电池7与电池触点601相接触并固定于外框1的上、下两个横梁102之间，横梁102上设有对应电源电池7的支撑部102a，外壳用以保护电路板6上各电气元件和电源电池7。
气象信息传感器17为温湿度传感器12、风速传感器、气压传感器15、太阳辐射传感器13的一种或多种，本实施例中采用温湿度传感器12、风速传感器、气压传感器15、太阳辐射传感器13且温湿度传感器12、气压传感器15、太阳辐射传感器13分别采用微型传感器探头，风速传感器的敏感元件采用叶轮3，叶轮3镶装在所述的外框1顶部，风速传感器的电感元件14固定在电路板6的靠近叶轮3的位置。电路板6设有向外框1顶部延伸的凸起602，太阳辐射传感器13、温湿度传感器12的微型传感器探头固定于凸起602上，外框1设有对应凸起602的护套2，护套2对应太阳辐射传感器13、温湿度传感器12的微型传感器探头位置开设检测孔201。
该手持气象站的气象监测方法，包括如下步骤：
1、将气象信息传感器17、与气象信息传感器17连接的数据采集器8、带有电子罗盘和GPS卫星定位系统的智能手机4集成为一体，在智能手机4的内存402中下载气象信息监测软件，构成手持气象站。
2、启动数据采集器8的开关16并点击智能手机4显示屏404上的气象信息监测软件的图标启动气象信息监测软件。
3、气象信息传感器17将采集到的气象信号传送给数据采集器8，数据采集器8将接收的气象信号分析、整理后形成气象数据并通过蓝牙通讯模式传送给智能手机4，气象信息传感器17根据设定要求采用温湿度传感器12、风速传感器、气压传感器15、太阳辐射传感器13的一种或多种，本实施例中采用温湿度传感器12、风速传感器、气压传感器15、太阳辐射传感器13；
气象信息监测软件对智能手机4接收的气象数据进行分析、计算、校正，得到相应的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射、风速数据，显示在智能手机4的显示屏404上，智能手机4利用电子罗盘、GPS卫星定位系统分别测得风向数据、经纬度、海拔数据，也同时显示在智能手机4的显示屏404上，实现气象实时显示。
4、智能手机4通过GPRS或WIFI无线连接方式与远程控制中心服务器19连接，所述的远程控制中心服务器19向智能手机4发出调取手持气象站所处位置的气象信息的指令后，智能手机4将其显示屏404上显示的所有气象数据发送到远程控制中心服务器19，使远程控制中心服务器19实时监控手持气象站所处位置的气象信息。
5、智能手机4的中央处理器403将其显示屏404上显示的所有气象数据通过手机蓝牙通讯模块401和电路板6上的蓝牙通讯模块9传送给数据采集器8，数据采集器8将其保存到数据存储区10内，数据采集器8的数据存储区10内设有SD卡，用于存储显示在智能手机显示屏404上的所有气象数据，以方便需要时调取。当没有SD卡读取设备时，可将所有气象数据通过USB接口11传送给计算机监测终端18保存。
智能手机4的显示屏404上显示气象监测数据时，数据以堆叠的方式显示，方便用户查看，显示数据1秒更新，显示页面如图6所示，共分为六个显示区，其中第一显示区为智能手机4状态栏：由手机蓝牙标记、无线网络标记、GPRS通信标记、手机信号标记、手机电量标记、时间组成；第二显示区为数据采集器8状态栏：由数据采集器状态指示灯、网络状态指示灯、数据采集器电量指示标记组成,数据采集器状态指示灯为红色时表示未启动，为绿灯时表示已启动；网络状态指示灯为红色时表示无线网络未连接，为绿灯时表示无线网络已连接；数据采集器电量指示标记为电路板的电源电池的用电余量；第三显示区为智能手机4的GPS卫星定位系统检测到的经度、纬度、海拔数据显示区；第四显示区显示温湿度传感器12、气压传感器15、太阳辐射传感器13检测到的气象信号经分析、计算、校准后的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射数据；第五显示区显示智能手机4的电子罗盘标记和由其检测到的风向数据，以及风速传感器检测到的气象信号经分析、计算、校准后的数据；第六显示区显示根据温湿度气象数据、气象站所处位置的最后一次雨量量计值、连续无雨日天数、草雪覆盖率计算得出的火险等级。
智能手机4的上述监测显示功能的设置页面如图7所示：由五部分组成。第一部分为监测系统的系统设置：由设备地址（数据采集器的地址）输入、网络开关选项（是否开启无线网络上传）、GPS定位系统开关选项、GPS定位系统扫描间隔输入组成，其中设备地址（数据采集器的地址）输入的输入框如图8所示，GPS定位系统扫描间隔输入与其同理。第二部分为网络设置：由远程控制中心服务器IP地址输入、远程控制中心服务器端口号输入、气象数据上传时间间隔输入组成，输入框形式同上。第三部分为火险设置：由设备台站号（远程控制中心服务器分配的台站号）输入、雨量（最后一次雨量累计值）输入、连续无雨日天数输入、草雪覆盖率选项组成，输入框形式同上。第四部分为风速设置：由风速单位选项、风速测量方式选项组成，其中风速测量方式有瞬时风速模式、十分钟平均风速模式、十分钟最大风速模式。第五部分为校准设置：由环境温度校正输入、环境湿度校正输入、气压校正输入、太阳辐射校正输入组成，可根据地区情况输入校正值，输入框形式同上，无需校正时送零。

Claims (9)

1.一种手持气象站，包括气象信息传感器、与气象信息传感器连接的数据采集器，其特征在于：所述数据采集器、气象信息传感器、以及带有电子罗盘和GPS卫星定位系统并下载有气象信息监测软件的智能手机集成在一个框体上，所述数据采集器连接有数据采集开关、与智能手机相匹配的蓝牙通讯模块、数据存储模块、用于传输数据的USB接口。
2.根据权利要求1所述的手持气象站，其特征在于：所述框体是由外框和设在外框内的电路板、外壳构成，所述数据采集器、气象信息传感器、数据采集开关、蓝牙通讯模块、数据存储模块、USB接口均设置于所述电路板上，所述电路板上还设有电池触点，所述外框对应电路板位置设有上、下横梁，所述外壳和上、下横梁形成电池仓，所述外框上对应智能手机的四角设有内连接体。
3.根据权利要求1所述的手持气象站，其特征在于：所述气象信息传感器为温湿度传感器、风速传感器、气压传感器、太阳辐射传感器的一种或多种，所述温湿度传感器、气压传感器、太阳辐射传感器分别采用微型传感器探头。
4.根据权利要求3所述的手持气象站，其特征在于：所述风速传感器的敏感元件采用叶轮，所述叶轮镶装在所述外框顶部，所述风速传感器的电感元件固定在所述电路板的靠近所述叶轮的位置。
5.根据权利要求3所述的手持气象站，其特征在于：所述电路板设有向外框顶部延伸的凸起，所述太阳辐射传感器、温湿度传感器的微型传感器探头固定于所述凸起上，所述外框上设有对应所述凸起的护套，所述护套对应所述太阳辐射传感器、温湿度传感器位置开设检测孔。
6.一种手持气象站的气象监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）、将气象信息传感器、与气象信息传感器连接的数据采集器、带有电子罗盘和GPS卫星定位系统的智能手机集成为一体，在智能手机的内存中下载气象信息监测软件，构成手持气象站；
2）、启动数据采集器及智能手机上下载的气象信息监测软件；
3）、气象信息传感器将采集到的气象信号传送给数据采集器，数据采集器将接收的气象信号分析、整理后形成气象数据并通过蓝牙通讯模式传送给智能手机，所述气象信息传感器根据设定要求采用温湿度传感器、风速传感器、气压传感器、太阳辐射传感器的一种或多种；气象信息监测软件对智能手机接收的气象数据进行分析计算、校正，得到相应的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射、风速数据，显示在智能手机的显示屏上，智能手机利用电子罗盘、GPS卫星定位系统分别测得风向数据、经纬度、海拔数据，也同时显示在智能手机的显示屏上，实现气象信息的实时显示；
4）、智能手机通过GPRS或WIFI无线连接方式与远程控制中心服务器连接，所述远程控制中心服务器向智能手机发出调取手持气象站所处位置的气象信息的指令后，智能手机将其显示屏上显示的所有气象数据发送到远程控制中心服务器，使远程控制中心服务器实时监控手持气象站所处位置的气象信息。
7.根据权利要求6所述的手持气象站的气象监测方法，其特征在于：还包括如下步骤：智能手机通过蓝牙通讯模式将其显示屏上显示的所有气象数据传送给数据采集器，数据采集器将其保存到数据存储模块内或通过USB接口传输给计算机监测终端。
8.根据权利要求6所述的手持气象站的气象监测方法，其特征在于：智能手机的显示屏上显示气象监测数据时，数据以堆叠的方式显示，显示页面共分为六个显示区，其中第一显示区为智能手机状态栏：由手机蓝牙标记、无线网络标记、GPRS通信标记、手机信号标记、手机电量标记、时间组成；第二显示区为数据采集器状态栏：由数据采集器状态指示灯、网络状态指示灯、数据采集器电量指示标记组成；第三显示区为智能手机的GPS卫星定位系统检测到的经度、纬度、海拔数据显示区；第四显示区为温湿度传感器、气压传感器、太阳辐射传感器检测到的气象信号经分析、计算、校准后的温度、湿度、露点温度、气压、太阳辐射数据显示区；第五显示区显示智能手机的电子罗盘标记和由其检测到的风向数据，以及风速传感器检测到的气象信号经分析、计算、校准后的数据；第六显示区显示根据温湿度气象数据、气象站所处位置的最后一次雨量累计值、连续无雨日天数、草雪覆盖率计算得出的火险等级。
9.根据权利要求6所述的手持气象站的气象监测方法，其特征在于：所述智能手机的监测显示功能的设置页面由五部分组成，第一部分为监测系统的系统设置：由数据采集器的地址输入、网络开关选项、GPS定位系统开关选项、GPS定位系统扫描间隔输入组成；第二部分为网络设置：由远程控制中心服务器IP地址输入、远程控制中心服务器端口号输入、气象数据上传时间间隔输入组成；第三部分为火险设置：由远程控制中心服务器分配的台站号输入、最后一次雨量累计值输入、连续无雨日天数输入、草雪覆盖率选项组成；第四部分为风速设置：由风速单位选项、风速测量方式选项组成，其中风速测量方式有瞬时风速模式、十分钟平均风速模式、十分钟最大风速模式；第五部分为校准设置：由环境温度校正输入、环境湿度校正输入、气压校正输入、太阳辐射校正输入组成。
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