CN105388538A - 微型气象预测装置及其气象预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气象预测技术，目的是为了解决现有的气象预测装置无法携带，不能满足单个用于移动情况下对天气进行实时预测分析的需求的问题。本发明提供一种微型气象预测装置包括气象数据采集模块及智能移动终端，气象数据采集模块包括能量采集及存储模块、第一蓝牙模块，智能移动终端包括定位模块、远程气象数据获取模块、处理分析模块及第二蓝牙模块，能量采集及存储模块与第一蓝牙模块连接，定位模块、远程气象数据获取模块、第二蓝牙模块与处理分析模块连接；处理分析模块根据远程气象数据获取模块获取的环境气象数据及采集的气象数据信息对当前位置的天气变化趋势进行预测。本发明适用于气象预测分析。

Description

微型气象预测装置及其气象预测方法
技术领域
本发明涉及气象预测技术，特别涉及一种根据实时气象状况进行气象预测的方法。
背景技术
广大户外旅行爱好者和野外勘探、科考工作者，均存在需要实时了解天气变化的客观需求。专业气象测量仪表，存在操作繁琐和携带不方便等问题，在非专业人员低精度要求的场合，并不实用。而通过定位获取的地理位置的信息仅仅能够反应的是大环境地理位置的天气信息，在户外尤其是天气状况变化迅速的条件下，并不能为使用者带来实际的参考价值。
近年来，随着无线通信技术和微机电技术的发展，集成电路和传感器进入到小型、低功耗化的时代，将周围环境中各种能源转化为电能来满足微型传感器的的供能，微型传感器采集气象信息，再由智能手机等智能移动终端进行分析预测，为户外工作者提供出行参考，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的气象预测装置无法携带，不能满足单个用户移动情况下对天气进行实时预测分析的需求的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种微型气象预测装置，包括气象数据采集模块及智能移动终端，所述气象数据采集模块包括能量采集及存储模块、第一蓝牙模块，所述智能移动终端包括定位模块、远程气象数据获取模块、处理分析模块及第二蓝牙模块，能量采集及存储模块与第一蓝牙模块连接，定位模块、远程气象数据获取模块、第二蓝牙模块与处理分析模块连接；
所述气象数据采集模块通过第一蓝牙模块将采集的气象数据信息发送给智能移动终端，能量采集及存储模块采集并存储电能，为其它各个模块工作提供电能，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块进行数据收发；
定位模块用于获取智能移动终端的实时地理位置信息并发送给处理分析模块，远程气象数据获取模块从处理分析模块中获取所述实时地理位置信息并根据所述实时地理位置信息获取对应地理位置的环境气象数据信息并发送给处理分析模块，处理分析模块根据所述环境气象数据及所述采集的气象数据信息对当前位置的天气变化趋势进行预测。
具体地，所述气象数据采集模块包括风速测量模块、温湿度测量模块、气压测量模块及紫外光照测量模块，分别用于测量风速、温湿度、气压及紫外线强度，所述风速测量模块、温湿度测量模块、气压测量模块及紫外光照测量模块与能量采集及存储模块连接。
具体地，所述风速测量模块包括微型扇叶、装有微型磁铁的转轴及LC感应电路，所述装有微型磁铁的转轴与LC感应电路连接，微型扇叶安装在装有微型磁铁的转轴上，微型扇叶随风旋转时，磁铁的N级与S级位置交替变换，其变换频率与风速的大小成正比例，通过LC感应电路感应磁场的交替变换，所获取的信号经第一蓝牙模块低功耗传输处理后，发送给智能移动终端。
具体地，所述能量采集及存储模块包括压电转换电路、超级电容及电源管理电路，风速测量模块的微型扇叶旋转导致压电转换电路中的压电材料发生形变产生电能，通过电源管理电路采集后存储到超级电容中。
优选地，所述微型扇叶采用塑料或轻质铝合金材料制成。选用轻型材质的材料作为叶片的材料使用，
具体地，所述智能移动终端为智能手机或智能手表。智能移动终端可以但不限于上述的设备，但是具备本发明功能或者可以将本发明描述的功能植入其中的设备都可以作为本发明的智能移动终端使用。
对应上述装置，本发明还提供一种微型气象预测装置的气象预测方法，该方法步骤如下：
步骤1、手动开启气象数据采集单元；
步骤2、能量采集及存储模块采集风能将风能转换为电能后进行存储；
步骤3、风速检测模块感应风速变化，采集风速数据，发给第一蓝牙模块；
步骤4、温湿度检测模块及气压检测模块工作，采集温湿度数据及气压数据后发送给第一蓝牙模块；
步骤5、第一蓝牙模块将各种数据按自定义的格式发送给智能移动终端；
步骤6、智能移动终端通过基站定位或GPS等方式得到用户位置信息；
步骤7、智能移动终端根据位置信息以GPRS或3G/4G无线通信方式获取气象台的大区域气象信息；
步骤8、处理分析模块根据实时采集气象信息，结合大区域气象信息，通过数据融合和算法分析，预测局部区域内的天气变化趋势。
进一步地，为节约电源，步骤4中，温湿度检测模块及气压检测模块完成数据发送后进入休眠状态，步骤5中，第一蓝牙模块完成数据发送后进入休眠状态。
本发明的有益效果是：本发明提供一种微型的气象预测装置，用户在进行户外运动或者探险过程中，可以自身携带本发明的气象预测装置，在需要了解到气象变化趋势时打开本发明的装置即可很快获取。本发明的装置可以自身产生电能供设备使用，携带方便，使用操作简单。
附图说明
图1为本发明的微型气象预测装置的原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例的具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细描述，应当注意的是，实施例仅仅是为了帮助读者更好地理解本发明的技术构思，并不用以限制本发明权利要求的保护范围。
本发明针对现有的气象预测装置无法携带，不能满足单个用于移动情况下对天气进行实时预测分析的需求的问题，提供一种微型气象预测装置，如图1所示，包括气象数据采集模块及智能移动终端，所述气象数据采集模块包括能量采集及存储模块、第一蓝牙模块，所述智能移动终端包括定位模块、远程气象数据获取模块、处理分析模块及第二蓝牙模块，能量采集及存储模块与第一蓝牙模块连接，定位模块、远程气象数据获取模块、第二蓝牙模块与处理分析模块连接；
所述气象数据采集模块通过第一蓝牙模块将采集的气象数据信息发送给智能移动终端，能量采集及存储模块采集并存储电能，为其它各个模块工作提供电能，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块进行数据收发；
定位模块用于获取智能移动终端的实时地理位置信息并发送给处理分析模块，远程气象数据获取模块从处理分析模块中获取所述实时地理位置信息并根据所述实时地理位置信息获取对应地理位置的环境气象数据信息并发送给处理分析模块，处理分析模块根据所述环境气象数据及所述采集的气象数据信息对当前位置的天气变化趋势进行预测。
实施例
本发明的微型气象预测装置，包括气象数据采集模块及智能移动终端。气象数据采集模块包含：风速测量模块、温湿度测量模块、气压测量模块、紫外光照测量模块、能量采集及存储模块、第一蓝牙模块。
所述温湿度测量模块、气压测量模块、紫外光照测量模块均为低功耗单芯片集成电路，与第一蓝牙模块之间通信可以使用但不限于的方式有I2C、SPI、UART等，可以使用但不限于的集成电路的型号有HTU21、BMP280等。
所述风速测量模块，包含微型扇叶、装有微型磁铁的转轴、LC感应电路等组件。微型扇叶采用塑料或轻质铝合金材料制成，扇叶中心转轴装有微型磁铁。扇叶随风旋转时，磁铁的N级与S级位置交替变换，其变换频率与风速的大小成正比例。通过扇叶附近的LC感应电路感应磁场的交替变换，所获取的信号经蓝牙BLE低功耗传输处理后，在智能移动终端进行运算得出风速大小。
所述能量采集及存储模块，包含压电转换、超级电容和电源管理。风速测量模块的微型扇叶旋转导致压电材料形变产生电能，通过电源管理采集，给超级电容补充电能。气象数据采集单元工作时，通过超级电容给整个系统提供电能。
该气象监测装置的检测方法，包含以下几个步骤：
步骤1、手动开启气象数据采集单元；
步骤2、能量采集及存储模块采集风能将风能转换为电能后进行存储；
步骤3、风速检测模块感应风速变化，采集风速数据，发给第一蓝牙模块；
步骤4、温湿度检测模块及气压检测模块工作，采集温湿度数据及气压数据后发送给第一蓝牙模块，随后进入休眠状态；
步骤5、第一蓝牙模块将各种数据按自定义的格式发送给智能移动终端，发送成功后进入休眠状态；
步骤6、智能移动终端通过基站定位或GPS等方式得到用户位置信息；
步骤7、智能移动终端根据位置信息以GPRS或3G/4G无线通信方式获取气象台的大区域气象信息；
步骤8、处理分析模块根据实时采集气象信息，结合大区域气象信息，通过数据融合和算法分析，预测局部区域内的天气变化趋势。

Claims (8)

1.微型气象预测装置，其特征在于，包括气象数据采集模块及智能移动终端，所述气象数据采集模块包括能量采集及存储模块、第一蓝牙模块，所述智能移动终端包括定位模块、远程气象数据获取模块、处理分析模块及第二蓝牙模块，能量采集及存储模块与第一蓝牙模块连接，定位模块、远程气象数据获取模块、第二蓝牙模块与处理分析模块连接；
所述气象数据采集模块通过第一蓝牙模块将采集的气象数据信息发送给智能移动终端，能量采集及存储模块采集并存储电能，为其它各个模块工作提供电能，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块进行数据收发；
定位模块用于获取智能移动终端的实时地理位置信息并发送给处理分析模块，远程气象数据获取模块从处理分析模块中获取所述实时地理位置信息并根据所述实时地理位置信息获取对应地理位置的环境气象数据信息并发送给处理分析模块，处理分析模块根据所述环境气象数据及所述采集的气象数据信息对当前位置的天气变化趋势进行预测。
2.如权利要求1所述的微型气象预测装置，其特征在于，所述气象数据采集模块包括风速测量模块、温湿度测量模块、气压测量模块及紫外光照测量模块，分别用于测量风速、温湿度、气压及紫外线强度，所述风速测量模块、温湿度测量模块、气压测量模块及紫外光照测量模块与能量采集及存储模块连接。
3.如权利要求2所述的微型气象预测装置，其特征在于，所述风速测量模块包括微型扇叶、装有微型磁铁的转轴及LC感应电路，所述装有微型磁铁的转轴与LC感应电路连接，微型扇叶安装在装有微型磁铁的转轴上，微型扇叶随风旋转时，磁铁的N级与S级位置交替变换，其变换频率与风速的大小成正比例，通过LC感应电路感应磁场的交替变换，所获取的信号经第一蓝牙模块低功耗传输处理后，发送给智能移动终端。
4.如权利要求3所述的微型气象预测装置，其特征在于，所述能量采集及存储模块包括压电转换电路、超级电容及电源管理电路，风速测量模块的微型扇叶旋转导致压电转换电路中的压电材料发生形变产生电能，通过电源管理电路采集后存储到超级电容中。
5.如权利要求3或4所述的微型气象预测装置，其特征在于，所述微型扇叶采用塑料或轻质铝合金材料制成。
6.如权利要求1至4任一所述的微型气象预测装置，其特征在于，所述智能移动终端为智能手机或智能手表。
7.微型气象预测装置的气象预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、手动开启气象数据采集单元；
步骤2、能量采集及存储模块采集风能将风能转换为电能后进行存储；
步骤3、风速检测模块感应风速变化，采集风速数据，发给第一蓝牙模块；
步骤4、温湿度检测模块及气压检测模块工作，采集温湿度数据及气压数据后发送给第一蓝牙模块；
步骤5、第一蓝牙模块将各种数据按自定义的格式发送给智能移动终端；
步骤6、智能移动终端通过基站定位或GPS等方式得到用户位置信息；
步骤7、智能移动终端根据位置信息以GPRS或3G/4G无线通信方式获取气象台的大区域气象信息；
步骤8、处理分析模块根据实时采集气象信息，结合大区域气象信息，通过数据融合和算法分析，预测局部区域内的天气变化趋势。
8.如权利要求7所述的微型气象预测装置的气象预测方法，其特征在于，步骤4中，温湿度检测模块及气压检测模块完成数据发送后进入休眠状态，步骤5中，第一蓝牙模块完成数据发送后进入休眠状态。
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