CN104749659A - 一种自动气象站现场核查仪及其核查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动气象站现场核查仪及其核查方法，包括独立设置的主采集器核查单元、温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元；温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元分别与主采集器核查单元通过无线网络连接；主采集器核查单元通过其上设置的串行接口与自动气象站主采集器连接。本发明自动气象站现场核查仪采用单元化和物联网的方式，实现自动气象站主采集器和分采集器多个测量通道的同时核查；本发明同时具备信号发生和数据采集功能，实现了自动气象站传感器的野外现场快速核查功能；各单元独立供电、独立显示，每个单元均能够单独使用。

Description

一种自动气象站现场核查仪及其核查方法

技术领域

本发明涉及自动气象观测设备校准核查领域，特别涉及一种自动气象站现场核查仪及其核查方法。

背景技术

自动气象站是一种能够自动地观测和存储气象观测数据的设备。它由数据采集、传感器、后备电源和业务计算机等部分组成，可以连续测量气压、气温、地温、湿度、风向、风速、雨量、蒸发、太阳辐射和日照等气象要素，由计算机业务软件进行数据处理、显示和打印报文、报表，并实现观测数据的存盘、上传和查询。自动气象站主要用于气象部门，还可用于环境监测、民航、海运、农林、水文、国防等领域。

目前，气象行业广泛使用的自动气象站采用现场总线布局方式，按照气象观测场的布局以及《地面气象观测规范》的要求，自动气象传感器多为统一布局的分散设置，数据采集器由一个主采集器和若干分采集器采用CAN现场总线连接组成。由于主采集器和分采集器是分散安装设置的，采用现有技术的一体化现场核查仪对自动气象站各采集器进行测量通道核查测试时，必须对每个采集器分别核查，用计算机连接采集器的串行口通过串口命令读取数据。整个核查过程均由人工操作和记录数据，操作十分繁琐，并且无法实现所有通道的同时核查测量，工作效率较低，对正常气象观测数据的影响时间较长。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自动气象站现场核查仪及其核查方法，能够实现自动气象站主采集器和分采集器多个测量通道的同时核查，同时具备传感器的现场核查功能，并且核查结果自动报警提示。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种自动气象站现场核查仪，包括独立设置的主采集器核查单元、温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元；所述温湿度分采集器核查单元和所述地温分采集器核查单元分别与所述主采集器核查单元通过无线网络连接；所述主采集器核查单元通过其上设置的串行接口与自动气象站主采集器连接；所述主采集器核查单元、所述温湿度分采集器核查单元和所述地温分采集器核查单元分别设置有电池。

所述自动气象站现场核查仪，还包括手持监控终端，所述手持监控终端与所述主采集器核查单元通过无线网络连接。

优选的，所述无线网络为ZigBee网络或WiFi网络。

所述主采集器核查单元设置有同时输出频率信号、格雷码信号和开关信号的第一信号模拟接口组，所述第一信号模拟接口组与自动气象站主采集器的传感器接口组连接；所述温湿度分采集器核查单元设置有同时输出电阻信号和电压信号的第二信号模拟接口组，所述第二信号模拟接口组与自动气象站温湿度分采集器的传感器接口组连接；所述地温分采集器核查单元设置有同时输出多路电阻信号的第三信号模拟接口组，所述第三信号模拟接口组与自动气象站地温分采集器的传感器接口组连接。

所述主采集器核查单元设置有同时测量频率信号、格雷码信号和开关信号的第一测量接口组，所述第一测量接口组与风速传感器、风向传感器和雨量传感器连接，所述主采集器核查单元还设置有实时显示测量结果的第一显示屏；所述温湿度分采集器核查单元设置有同时测量电阻信号和电压信号的第二测量接口组，所述第二测量接口组与气温传感器和湿度传感器连接，所述温湿度分采集器核查单元还设置有实时显示测量结果的第二显示屏；所述地温分采集器核查单元设置有同时测量多路电阻信号的第三测量接口组，所述第三测量接口组与地温传感器连接，所述地温分采集器核查单元还设置有实时显示测量结果的第三显示屏。

所述自动气象站现场核查仪，还包括数据服务器，所述主采集器核查单元和所述手持监控终端分别通过移动互联网与所述数据服务器连接。

所述主采集器核查单元还设置有数据存储卡。

所述主采集器核查单元还设置有光纤通断检测接口。

本发明同时提供利用本发明自动气象站现场核仪的核查方法，包括采集器核查，具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送采集器核查指令。

2)主采集器核查单元按照预先设定的各通道的标准信号值向自动气象站主采集器输出多路模拟信号，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送采集器核查指令；温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元收到采集器核查指令后，按照预先设定的各通道的标准信号值分别向自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器输出多路模拟信号。

3)主采集器核查单元通过自动气象站的调试端口读取自动气象站主采集器、自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器测量得到各个通道的测量值。

4)主采集器核查单元将步骤2)中所有通道的预先设定标准信号值和步骤3)得到的自动气象站各个通道的测量值存储于数据存储卡并显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，同时将所有通道的标准信号值和自动气象站的测量值分别通过无线网络和移动互联网发送至手持监控终端和数据服务器。

5)手持监控终端将每个通道的自动气象站的测量值与标准信号值相减，得到自动气象站的每个通道的测量偏差值，当某个通道的测量偏差值大于采集器对应通道最大允许偏差时，手持监控终端给出警报提示。

进一步的，所述利用本发明自动气象站现场核仪的核查方法，还包括传感器核查，具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送传感器核查指令。

2)主采集器核查单元测量风速传感器、风向传感器和雨量传感器的输出值，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送传感器核查指令；温湿度分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量气温传感器和湿度传感器的输出值，并将输出值显示于第二显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元；地温分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量地温传感器的输出值，并将输出值显示于第三显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元。

3)主采集器核查单元将步骤2)得到所有传感器的输出值显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，并同时将所有传感器的输出值通过无线网络发送至手持监控终端。

4)手持监控终端显示所有传感器的输出值，并对无输出的传感器给出报警提示。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1)本发明自动气象站现场核查仪采用三个无线连接的独立的核查单元，从而实现自动气象站主采集器和分采集器多个测量通道的同时核查，提高了工作效率；2)本发明自动气象站现场核查仪采用无线连接，减少了通讯电缆的数量，使用便捷；3)本发明自动气象站现场核查仪同时具备信号发生和数据采集功能，实现自动气象站采集器、传感器的野外现场快速核查；4)本发明自动气象站现场核查仪各单元独立供电、独立显示，每个单元均能够单独使用；5)本发明自动气象站现场核查仪核查方法采用智能掌上终端监控，并且具备网络保存功能和自动报警功能，实现了自动气象站现场核查的智能化。

附图说明

图1是本发明自动气象站现场核查仪的主采集器核查单元结构示意图。

图2是本发明自动气象站现场核查仪的温湿度分采集器核查单元结构示意图。

图3是本发明自动气象站现场核查仪的地温分采集器核查单元结构示意图。

图4是本发明自动气象站现场核查仪的采集器核查示意图。

图5是本发明自动气象站现场核查仪的传感器核查示意图。

图中：1、主采集器核查单元，11、第一显示屏，12、第一无线传输模块，13、第一信号模拟接口组，14、第一测量接口组，15、串行接口，16、数据存储卡，17、GPRS通讯模块，18、光纤通断检测接口，2、温湿度分采集器核查单元，21、第二显示屏，22、第二无线传输模块，23、第二信号模拟接口组，24、第二测量接口组，3、地温分采集器核查单元，31、第三显示屏，32、第三无线传输模块，33、第三信号模拟接口组，34、第三测量接口组，4、手持监控终端，5、数据服务器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种自动气象站现场核查仪，包括独立设置的主采集器核查单元1、温湿度分采集器核查单元2、地温分采集器核查单元3、手持监控终端4和数据服务器5。

如图1、图4和图5所示，主采集器核查单元1包括第一显示屏11、第一无线传输模块12、第一信号模拟接口组13、第一测量接口组14、串行接口15、数据存储卡16、GPRS通讯模块17、光纤通断检测接口18和第一电池。第一信号模拟接口组13能够同时输出频率信号、格雷码信号和开关信号，第一信号模拟接口组13与自动气象站主采集器的传感器接口组通过电缆连接；第一测量接口组14能够同时测量频率信号、格雷码信号和开关信号，测量结果实时显示于第一显示屏11上，第一测量接口组14与风速传感器、风向传感器和雨量传感器通过电缆连接。

如图2、图4和图5所示，温湿度分采集器核查单元2包括第二显示屏21、第二无线传输模块22、第二信号模拟接口组23、第二测量接口组24和第二电池。第二信号模拟接口组23能够同时输出电阻信号和电压信号，第二信号模拟接口组23与自动气象站温湿度分采集器的传感器接口组通过电缆连接；第二测量接口组24能够同时测量电阻信号和电压信号，测量结果实时显示于第二显示屏21上，第二测量接口组24与气温传感器和湿度传感器通过电缆连接。

如图3、图4和图5所示，地温分采集器核查单元3包括第三显示屏31、第三无线传输模块32、第三信号模拟接口组33、第三测量接口组34和第三电池。第三信号模拟接口组33能够同时输出多路电阻信号，第三信号模拟接口组33与自动气象站地温分采集器的传感器接口组通过电缆连接；第三测量接口组34能够同时测量多路电阻信号，测量结果实时显示于第三显示屏31上，第三测量接口组34与地温传感器通过电缆连接。

如图4和图5所示，温湿度分采集器核查单元2的第二无线传输模块22和地温分采集器核查单元3的第三无线传输模块32分别与主采集器核查单元1的第一无线传输模块12通过ZigBee或WiFi无线网络连接；主采集器核查单元1通过串行接口15与自动气象站主采集器连接；手持监控终端4与主采集器核查单元1通过ZigBee或WiFi无线网络连接；主采集器核查单元1的GPRS通讯模块和手持监控终端4分别通过移动互联网与数据服务器5连接。

利用本发明自动气象站现场核仪的核查方法，包括采集器核查和传感器核查。

采集器核查具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送采集器核查指令。

2)主采集器核查单元按照预先设定的各通道的标准信号值向自动气象站主采集器输出多路模拟信号，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送采集器核查指令；温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元收到采集器核查指令后，按照预先设定的各通道的标准信号值分别向自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器输出多路模拟信号。

3)主采集器核查单元通过自动气象站的调试端口读取自动气象站主采集器、自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器测量得到各个通道的测量值。

4)主采集器核查单元将步骤2)中所有通道的预先设定标准信号值和步骤3)得到的自动气象站各个通道的测量值存储于数据存储卡并显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，同时将所有通道的标准信号值和自动气象站的测量值分别通过无线网络和移动互联网发送至手持监控终端和数据服务器。

5)手持监控终端将每个通道的自动气象站的测量值与标准信号值相减，得到自动气象站的每个通道的测量偏差值，当某个通道的测量偏差值大于采集器对应通道最大允许偏差时，手持监控终端给出警报提示。

传感器核查具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送传感器核查指令。

2)主采集器核查单元测量风速传感器、风向传感器和雨量传感器的输出值，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送传感器核查指令；温湿度分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量气温传感器和湿度传感器的输出值，并将输出值显示于第二显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元；地温分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量地温传感器的输出值，并将输出值显示于第三显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元。

3)主采集器核查单元将步骤2)得到所有传感器的输出值显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，并同时将所有传感器的输出值通过无线网络发送至手持监控终端。

4)手持监控终端显示所有传感器的输出值，并对无输出或者输出异常的传感器给出报警提示。

Claims (10)

1.一种自动气象站现场核查仪，其特征在于，包括独立设置的主采集器核查单元(1)、温湿度分采集器核查单元(2)和地温分采集器核查单元(3)；所述温湿度分采集器核查单元(2)和所述地温分采集器核查单元(3)分别与所述主采集器核查单元(1)通过无线网络连接；所述主采集器核查单元(1)通过其上设置的串行接口(15)与自动气象站主采集器连接；所述主采集器核查单元(1)、所述温湿度分采集器核查单元(2)和所述地温分采集器核查单元(3)分别设置有电池。

2.根据权利要求1所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，还包括手持监控终端(4)，所述手持监控终端(4)与所述主采集器核查单元(1)通过无线网络连接。

3.根据权利要求2所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，所述无线网络为ZigBee网络或WiFi网络中的一种。

4.根据权利要求3所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，所述主采集器核查单元(1)设置有同时输出频率信号、格雷码信号和开关信号的第一信号模拟接口组(13)，所述第一信号模拟接口组(13)与自动气象站主采集器的传感器接口组连接；所述温湿度分采集器核查单元(2)设置有同时输出电阻信号和电压信号的第二信号模拟接口组(23)，所述第二信号模拟接口组(23)与自动气象站温湿度分采集器的传感器接口组连接；所述地温分采集器核查单元(3)设置有同时输出多路电阻信号的第三信号模拟接口组(33)，所述第三信号模拟接口组(33)与自动气象站地温分采集器的传感器接口组连接。

5.根据权利要求3或4所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，所述主采集器核查单元(1)设置有同时测量频率信号、格雷码信号和开关信号的第一测量接口组(14)，所述第一测量接口组(14)与风速传感器、风向传感器和雨量传感器连接，所述主采集器核查单元(1)还设置有实时显示测量结果的第一显示屏(11)；所述温湿度分采集器核查单元(2)设置有同时测量电阻信号和电压信号的第二测量接口组(24)，所述第二测量接口组(24)与气温传感器和湿度传感器连接，所述温湿度分采集器核查单元(2)还设置有实时显示测量结果的第二显示屏(21)；所述地温分采集器核查单元(3)设置有同时测量多路电阻信号的第三测量接口组(34)，所述第三测量接口组(34)与地温传感器连接，所述地温分采集器核查单元(3)还设置有实时显示测量结果的第三显示屏(31)。

6.根据权利要求4或5所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，还包括数据服务器(5)，所述主采集器核查单元(1)和所述手持监控终端(4)分别通过移动互联网与所述数据服务器(5)连接。

7.根据权利要求6所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，所述主采集器核查单元(1)还设置有数据存储卡(16)。

8.根据权利要求1-7任一项所述自动气象站现场核查仪，其特征在于，所述主采集器核查单元(1)还设置有光纤通断检测接口(18)。

9.利用权利要求7所述自动气象站现场核查仪的核查方法，其特征在于，包括采集器核查，具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送采集器核查指令；

2)主采集器核查单元按照预先设定的各通道的标准信号值向自动气象站主采集器输出多路模拟信号，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送采集器核查指令；温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元收到采集器核查指令后，按照预先设定的各通道的标准信号值分别向自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器输出多路模拟信号；

3)主采集器核查单元通过自动气象站的调试端口读取自动气象站主采集器、自动气象站温湿度分采集器和自动气象站地温分采集器测量得到各个通道的测量值；

4)主采集器核查单元将步骤2)中所有通道的预先设定标准信号值和步骤3)得到的自动气象站各个通道的测量值存储于数据存储卡并显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，同时将所有通道的标准信号值和自动气象站的测量值分别通过无线网络和移动互联网发送至手持监控终端和数据服务器；

5)手持监控终端将每个通道的自动气象站的测量值与标准信号值相减，得到自动气象站的每个通道的测量偏差值，当某个通道的测量偏差值大于采集器对应通道最大允许偏差时，手持监控终端给出警报提示。

10.利用权利要求9所述自动气象站现场核查仪的核查方法，其特征在于，还包括传感器核查，具体步骤为：

1)操作手持监控终端通过无线网络向主采集器核查单元发送传感器核查指令；

2)主采集器核查单元测量风速传感器、风向传感器和雨量传感器的输出值，并通过无线网络同时向温湿度分采集器核查单元和地温分采集器核查单元发送传感器核查指令；温湿度分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量气温传感器和湿度传感器的输出值，并将输出值显示于第二显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元；地温分采集器核查单元收到传感器核查指令后，测量地温传感器的输出值，并将输出值显示于第三显示屏上，同时将输出值发送给主采集器核查单元；

3)主采集器核查单元将步骤2)得到所有传感器的输出值显示于主采集器核查单元的第一显示屏上，并同时将所有传感器的输出值通过无线网络发送至手持监控终端；

4)手持监控终端显示所有传感器的输出值，并对无输出的传感器给出报警提示。