CN103217725A

CN103217725A - 气象数据采集系统

Info

Publication number: CN103217725A
Application number: CN2012100165306A
Authority: CN
Inventors: 祝辰
Original assignee: SHULUN COMPUTER TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Current assignee: SHULUN COMPUTER TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种气象数据采集系统，集多种传感器于一体，功能较多，能监控和记录声音数据和光学数据，能同时记录大气能见度的测量数据，实时性强、针对性强，安装简便，布设方便，维护简单，便于大规模推广应用，具备通信终端，数据传输方式多样，可有效降低传送成本，具备太阳能电池板和铅蓄电池，可以长时间置于户外而无需维护工作。

Description

气象数据采集系统

技术领域

本发明涉及一种气象信息采集设备，特别是一种气象数据采集系统。

背景技术

气象信息采集系统利用实时采集的气象资料，对未来一定时段内的气象情况做出较为精确的预测和报警，包括进行短期的降雨预报、中期降水预报和洪水的预警预报，是防汛工作中非常重要的环节。

气象部门气象信息的采集由各气象观测站利用气象采集设备、按照设定的时间间隔采集区域内的各种气象信息资料，包括温度、气压、湿度等，测量结果通过DDN或者PSTN电话线向气象中心传送环境信息数据。气象局利用气象信息处理程序对各气象观测站采集的环境信息数据进行加工处理和分析，进而可对短期的降雨和中期降水进行预报，并通过防汛系统向防汛办报送资料，为洪水预报和防汛提供可靠的决策支持。

国家气象局现已在每个省范围内建立了成千上万个气象观测信息采集点，各气象采集点将采用DDN可充分保证数据传输畅通，完整，但缺点是月租费太高；采用PSTN电话线传输数据，按时间计费，费用也不便宜。

在现代生活中，气象学与诸多行业休戚相关，比如农业、工业、交通运输、国防科研等，环境信息数据的采集也变得越来越重要。而在传统的环境信息数据采集设备中，往往只采集温度，湿度，气压等常规数据，也有些采集设备可以采集雨量、风速等数据，但是对环境的声音数据和光学数据却少有涉及。然而，在气象学研究中，环境的声光信息可以给出更多的气象信息，例如，下雨是否雷阵雨，是否会有大雾，大雾造成的能见度的范围等。环境信息数据的采集如果长时间缺乏环境的声音数据和光学数据，那么我们的气象学研究就会缺少很多重要的数据支持，气象研究工作也不会完美。此外，人们早已经发现研究大气能见度的重要性，因此研究了诸多能见度测量设备，但这些能见度测量设备往往都是独立的，而不是与采集其他环境信息数据的气象采集设备制成一体化设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气象数据采集系统，以解决传统的环境信息数据采集设备存在的缺乏声音数据、光学数据以及大气能见度数据、功能比较单一、传输数据成本过高等诸多问题。

为实现以上目的，本发明公开以下技术方案：

气象数据采集系统，包括电源，还包括，

气象数据传感器，用于测量环境信息数据；

摄像头，用于拍摄实时环境图像；

中心信号处理器，用于采集和分析所述环境信息数据，处理所述实时环境图像，推断天气特征；

其中，所述气象数据传感器和所述摄像头分别与所述中心信号处理器相连接。

所述中心信号处理器包括：

定时器，用于设置每次测量并记录数据的时间；

中央处理器，用于采集和分析所述环境信息数据，并推断天气特征；

存储器，用于存储所述环境信息数据、所述天气特征和所述实时环境图像，

所述定时器和所述存储器分别与所述中央处理器相连接，所述气象数据传感器和所述摄像头分别与所述中央处理器相连接。

所述气象数据传感器包括，

风速风向传感器，用于测量风向数据和风速数据；

温度传感器，用于测量环境温度数据；

湿度传感器，用于测量环境湿度数据；

气压传感器，用于测量环境气压数据；

雨量传感器，用于测量环境降雨量数据；

亮度传感器，用于测量环境亮度数据；

声音传感器，用于测量环境声音数据；

激光能见度传感器，用于测量实时环境能见度数据。

所述风速风向传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述气压传感器、所述雨量传感器、所述亮度传感器、所述声音传感器、所述激光能见度传感器分别与所述中心信号处理器相连接。

气象数据采集系统还包括，

通信终端，用于接收和汇总环境信息数据；

通信模块，用于将所述环境信息数据传送至通信终端；

所述中心信号处理器通过通信模块与通信终端相连通。

所述通信终端为上位计算机或网络服务器。

所述通信模块为WIFI模块、3G模块、GPRS模块或GPRS模块中的任一种。

所述电源包括太阳能电池板和铅蓄电池，所述太阳能电池板用于将太阳能转化为电能并输送至所述铅蓄电池，所述铅蓄电池用于储存所述太阳能电池板转化的电能。

本发明气象数据采集系统集多种传感器于一体，功能较多，能监控和记录声音数据和光学数据，能同时记录大气能见度的测量数据，实时性强、针对性强，安装简便，布设方便，维护简单，便于大规模推广应用，具备通信终端，数据传输方式多样，可有效降低传送成本，具备太阳能电池板和铅蓄电池，可以长时间置于户外而无需维护工作。

附图说明

图1为本发明气象数据采集系统的实施例1的结构示意图；

图2为本发明气象数据采集系统的实施例2的结构示意图。

1、电源，11、太阳能电池板，12、铅蓄电池，2、气象数据传感器，21、风速风向传感器，22、温度传感器，23、湿度传感器，24、气压传感器，25、雨量传感器，26、亮度传感器，27、声音传感器，28、激光能见度传感器，3、摄像头，4、中心信号处理器，42、中央处理器，43、存储器，41、定时器，5、通信终端，6、通信终端。

具体实施方式

以下实施例将能使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案拟阐述，而不是限制本发明的范围。

实施例1，如图1所示，一种气象数据采集系统，包括电源1，还包括，

气象数据传感器2，用于测量环境信息数据；

摄像头3，用于拍摄实时环境图像；

中心信号处理器4，用于采集和分析所述气象数据传感器测量到的环境信息数据，推断天气特征，处理所述摄像头拍摄到的实时环境图像；

其中，气象数据传感器2和摄像头3分别与中心信号处理器4相连接。

中心信号处理器4包括：

定时器41，用于设置每次测量并记录数据的时间；

中央处理器42，用于采集并分析所述气象数据传感器测量到的环境信息数据，并推断天气特征；

存储器43，用于存储所述环境信息数据、所述天气特征和所述摄像头拍摄到的实时环境图像，

其中，存储器43和定时器41分别与中央处理器42相连接，气象数据传感器2和摄像头3分别与中央处理器42相连接。

气象数据传感器2包括，

风速风向传感器21，用于测量风向数据和风速数据；

温度传感器22，用于测量环境温度数据；

湿度传感器23，用于测量环境湿度数据；

气压传感器24，用于测量环境气压数据；

雨量传感器25，用于测量环境降雨量数据；

亮度传感器26，用于测量环境亮度数据；

声音传感器27，用于测量环境声音数据；

激光能见度传感器28，用于测量实时环境能见度数据；

其中，风速风向传感器21、温度传感器22、湿度传感器23、气压传感器24、雨量传感器25、亮度传感器26、声音传感器27、激光能见度传感器28分别与中心信号处理器4相连接，具体地说，是与中央处理器42相连接，八种传感器分别用来测量不同的环境数据，并将获得的数据送至中心信号处理器4中的中央处理器42。

每当定时器41上的时钟与事先预定的时间相同时，执行数据读取指令，上述各个传感器将这一时刻对应各个感应参数输送至中央处理器42处理，并推断天气特征。上述各个传感器获得的数据经过中央处理器42处理后推断天气特征的结果与中央处理器42处理前的原始参数都要送至存储器43，待有需要时再将数据调出。本实施例中没有信息传送装置，即通信模块，数据信息只能定期从本实施例的存储器43中读出，效率比较低。

电源1，与中心信号处理器4相连接，用于为中心信号处理器4以及其他各个模块供电。一般将电源1与中央处理器42相连接，从而为中心信号处理器4的其他模块供电。电源1可以有多种选择，但优选太阳能电池板11和铅蓄电池12，这是因为环境信息数据采集设备，巨大多数都是设置于人迹罕至的野外，用太阳能电池板11和铅蓄电池12的组合，充分利用太阳能，可以有效减少维护次数，节约能源，减少对环境的污染。太阳能电池板11用于将太阳能转化为电能并输送至铅蓄电池12；铅蓄电池12用于储存所述太阳能电池板转化的电能为中心信号处理器4以及其他各个模块供电。

在本实施例中，多种传感器集于一体，功能较多，能监控和记录声音数据和光学数据，能同时记录大气能见度的测量数据，安装简便，布设方便，具备太阳能电池板和铅蓄电池，可以长时间置于户外而无需维护工作。

实施例2

如图2所示，实施例2与实施例1大部分相同，两个技术方案的区别在于，实施例2还包括：

通信终端5，用于接收和汇总环境信息数据；

通信模块6，用于将中心信号处理器4处理过的所述环境信息数据传送至通信终端5。

中心信号处理器4通过通信模块5与通信终端6相连接，确切地说，是中央处理器42通过通信模块5与通信终端6相连接。

其中，通信终端5为上位计算机或网络服务器，通信模块5为WIFI模块、3G模块或GPRS模块中的任一种。

上位计算机，简称上位机，是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC机，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。本实施例为下位机，上位机可能为某气象局的一台大型主机。例如，国家气象局正在建立GPRS全国统一气象信息采集数据传输系统，在现有气象采集点中采用GPRS无线数据通信方式传输气象资料。运行中各气象采集点通过 GPRS与中心站主机保持实时连接，自动观测设备将获得的气象信息通过GPRS传给气象中心主机，气象中心主机对信息进行处理，形成气象预报信息。在此，气象中心主机即为上位机。

网络服务器是网络环境下为客户提供某种服务的专用计算机，本实施例中是指通过网络来收集实时环境信息数据的大型服务器。

WIFI模块是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。

3G技术，即第三代移动通信技术（3rd-generation），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G模块，是指可以利用3G技术完成无线通信的通信模块。

GPRS，是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS的传输速率可提升至56-5Kbps。GPRS模块是指可以利用GPRS技术完成无线通信的通信模块。

每当定时器41上的时钟与事先预定的时间相同时，执行数据读取指令，上述各个传感器将这一时刻对应各个感应参数输送至中央处理器42处理，并推断天气特征。上述各个传感器获得的数据经过中央处理器42处理后推断天气特征的结果与中央处理器42处理前的原始参数都要送至存储器43，待有需要时再将数据调出。当所有数据都记录下来并经由中央处理器42处理并推断出天气特征后，可以直接将所有原始数据和推断出的天气特征信息通过通信模块输送至通信终端5，即上位计算机或网络服务器。

在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播；网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合称为广播域。本实施例将推断出的天气特征信息发送给上位计算机或网络服务器之后，也可以进一步地将天气特征信息通过网络输送至广播中转站，经中转后，转发至该区域内的所有小区广播用户的终端上，如电脑或手机。

实施例2在气象信息的采集上具有独特的功能，能够对局部小范围的气象信息进行分析，可以就近提示气象信息，局部气象信息广播。普通的气象采集系统一般是为气象综合分析服务，重视区域性的气象判定，对于大范围的气象信息采集和分析预报，仅能做到电视或广播播报某个大区域未来的气象可能状况，一般无法做到对于局部小范围的气象信息分析并提供服务，对于交通道路的即时气象信息也往往无法提供。

若夏天城市中某个小范围区域即将出现雷阵雨，该地区的的气象条件变化为闪电和雷鸣，本实施例通过风速、亮度、声音的变化就可以综合判断该点为中心的小区域内即将有可能出现雷阵雨；当雨开始下时，雨量传感器可以判断降雨量大小，从而提示在具体路段出现较大降雨量，对于将要去往或经由该区域的车辆可以通过服务器通知电视台或者广播中心，诱导安全驾驶或避让该区域，或者选择另外的时段更改交通计划，同时通知交通管理部门增派交通疏导人员和交通除障车辆保证交通通畅。此外，声音传感器还可以通过音频分析判断区分冰雹和冰粒。冬天温度降低至冰点，结合温度传感器、湿度传感器可以判断是否存在道路结冰可能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.气象数据采集系统，包括电源，其特征在于，还包括，

气象数据传感器，用于测量环境信息数据；

摄像头，用于拍摄实时环境图像；

2.如权利要求1所述的气象数据采集系统，其特征在于，所述中心信号处理器包括：

定时器，用于设置每次测量并记录数据的时间；

3.如权利要求1或2所述的气象数据采集系统，其特征在于，所述气象数据传感器包括，

风速风向传感器，用于测量风向数据和风速数据；

温度传感器，用于测量环境温度数据；

湿度传感器，用于测量环境湿度数据；

气压传感器，用于测量环境气压数据；

雨量传感器，用于测量环境降雨量数据；

亮度传感器，用于测量环境亮度数据；

声音传感器，用于测量环境声音数据；

激光能见度传感器，用于测量实时环境能见度数据；

4.如权利要求1所述的气象数据采集系统，其特征在于，还包括

通信终端，用于接收和汇总环境信息数据；

通信模块，用于将所述环境信息数据传送至通信终端；

所述中心信号处理器通过通信模块与通信终端相连通。

5.如权利要求4所述的气象数据采集系统，其特征在于，所述通信终端为上位计算机或网络服务器。

6.如权利要求4所述的气象数据采集系统，其特征在于，所述通信模块为WIFI模块、3G模块、GPRS模块或GPRS模块中的任一种。

7.如权利要求1所述的气象数据采集系统，其特征在于，所述电源包括太阳能电池板和铅蓄电池，所述太阳能电池板用于将太阳能转化为电能并输送至所述铅蓄电池，所述铅蓄电池用于储存所述太阳能电池板转化的电能。