CN105974493A

CN105974493A - 一种无线电探空系统

Info

Publication number: CN105974493A
Application number: CN201610552030.2A
Authority: CN
Inventors: 禹胜林
Original assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2016-09-28

Abstract

本发明公开了一种无线电探空系统，包括壳体、探空单元和地面数据处理单元，其中，探空单元包括螺旋桨以及设置在壳体内的电机、无线电探空仪，无线电探空仪包括供电的电源模块、微型处理器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、卫星定位导航传感器、无线数传模块；地面数据处理单元包括依次连接的地面无线数传模块和存储模块。本发明用于开展全天候的高分辨率大气边界层探测，在确保探测数据的完整性的同时，还可有效减少人力的支出，是现有大气边界层探测常用手段的可行性替代方案。

Description

一种无线电探空系统

技术领域

本发明涉及一种无线电探空系统，属于气象探测技术领域。

背景技术

大气边界层是人类活动和各项生态环境构成的主要层次，是地球表面和自由大气间动量、热量和物质属性交换必经的气层。国内外重大气象实验大都把大气边界层研究作为核心的科学内容之一,其探测的气象要素一般包括气温、湿度、气压、风速、风向等。

大气边界层探测可依托现有的高空气象站开展。高空气象站是气象部门设在陆地或海上实施高空气象观测的场所，其主要任务是定时施放携带无线电探空仪的探空气球探测高空气象要素值，并将获取的资料按世界气象组织规定的统一格式整理、编报，通过通信系统传输给有关部门。高空站设备和场地除施放的无线电探空仪外，主要有温、湿、压等气象要素的探空信号接收机和记录设备。有不少高空气象站还采用测风雷达系统追踪气球的方式来进行风速和风向的探测。由于高空气象站站点较少，站间距较大，其数据仅能代表一定范围内的边界层特征，往往无法满足科学研究的实际需求；同时无线电探空仪探空仪上升速度高达6~7m/s，以保证传感器的通风要求，导致无法对大气边界层进行高分辨率探测。

若研究区域距离高空气象站站点较远，则往往通过系留探空系统开展大气边界层探测。系留探空系统组成主要包括气艇、系留绳、绞车、探空仪以及地面接收系统等，其中气艇体积一般超过6立方米、绞车重量达60千克。为保证系留探空系统的安全，要求风速较大或有降水事件发时停止观测。因此，在系留探空系统开展大气边界层探测时，可能因气象条件不符合要求而导致数据缺测；同时气艇、绞车等也需转移至库房等安全区域，对野外观测场地提出苛刻的要求，也造成人力的大量浪费。

发明内容

针对现有大气边界层探测常用手段所存在的观测条件要求高、探测数据分辨率低、数据缺测率高等上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种无线电探空系统，用于开展全天候的高分辨率大气边界层探测，在确保探测数据的完整性的同时，还可有效减少人力的支出，是现有大气边界层探测常用手段的可行性替代方案。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种无线电探空系统，包括壳体、探空单元和地面数据处理单元，其中，探空单元包括螺旋桨以及设置在壳体内的电机、无线电探空仪，无线电探空仪包括供电的电源模块、微型处理器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、卫星定位导航传感器、无线数传模块，气压传感器、温度传感器和湿度传感器的感应部分伸出壳体外；螺旋桨设置在壳体的外，与电机连接；电机、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、卫星定位导航传感器、无线数传模块分别与微型处理器连接；地面数据处理单元包括依次连接的地面无线数传模块和存储模块；微型处理器通过电机控制螺旋桨旋转，带动无线电探空仪升空，并将无线电探空仪中各传感器采集到的数据通过无线数传模块传输至地面数据处理单元；地面无线数传模块将接收到的数据分别传输至存储模块进行存储，以供工作人员调用。

作为本发明的进一步优化方案，还包括与地面无线数传模块连接的显示模块。

作为本发明的进一步优化方案，还包括安装在壳体上的发射天线，发射天线与无线发射模块连接。

作为本发明的进一步优化方案，微型处理器为STM32F407型号的单片机。

作为本发明的进一步优化方案，存储模块的型号为T24C256。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明的技术方案可开展全天候的高分辨率大气边界层探测，在确保探测数据的完整性的同时，还可有效减少人力的支出。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明中，该探空系统还包括与地面无线数传模块连接的显示模块；还包括安装在壳体上的发射天线，发射天线与无线发射模块连接。其中，微型处理器为STM32F407型号的单片机；存储模块的型号为T24C256。

本发明一种无线电探空系统，其具体工作流程如下：

步骤一：安装地面数据处理单元：根据实际需求选择合适的观测场地，将地面无线数传模块和存储模块连接，确认连接无误后进行下一步骤。

步骤二：准备探空单元：将螺旋桨安装在壳体的顶上，并将其与电机连接；打开无线电探空仪的电源，并通过确定地面数据处理单元是否有接收数据，来确定无线电探空仪是否工作正常。

步骤三：开展大气边界层探测：根据实际需求，在微处理器中预先设置程序，使其控制电机转动，带动螺旋桨；在螺旋桨的作用下，带动壳体升空；无线电探空仪将所在高度的气象要素采集后，通过无线数据传送的方式把数据发至地面；地面数据处理单元通过地面无线数传模块接收，并发送至数据存储模块，实现气象要素数据的存储。

步骤四：数据整理与分析：当无线电探空仪上升至指定高度后，地面数据处理单元结束数据的处理工作，工作人员对接收到的数据进行整理与分析，并根据要求制作大气边界层高度、逆温层、风场特性以及温、湿廓线等探测报告产品。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种无线电探空系统，其特征在于，包括壳体、探空单元和地面数据处理单元，其中，探空单元包括螺旋桨以及设置在壳体内的电机、无线电探空仪，无线电探空仪包括供电的电源模块、微型处理器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、卫星定位导航传感器、无线数传模块，气压传感器、温度传感器和湿度传感器的感应部分伸出壳体外；螺旋桨设置在壳体的外，与电机连接；电机、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、卫星定位导航传感器、无线数传模块分别与微型处理器连接；地面数据处理单元包括依次连接的地面无线数传模块和存储模块；

微型处理器通过电机控制螺旋桨旋转，带动无线电探空仪升空，并将无线电探空仪中各传感器采集到的数据通过无线数传模块传输至地面数据处理单元；地面无线数传模块将接收到的数据分别传输至存储模块进行存储，以供工作人员调用。

2.根据权利要求1所述的一种无线电探空系统，其特征在于，还包括与地面无线数传模块连接的显示模块。

3.根据权利要求1所述的一种无线电探空系统，其特征在于，还包括安装在壳体上的发射天线，发射天线与无线发射模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种无线电探空系统，其特征在于，微型处理器为STM32F407型号的单片机。

5.根据权利要求1所述的一种无线电探空系统，其特征在于，存储模块的型号为T24C256。