CN107976722A - 基于云的自动气象站传感器在线校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于云的自动气象站传感器在线校准装置，包括自动气象站主采集器和被测传感器，自动气象站主采集器与被测传感器连接，还包括标准器、便携式现场校准装置、第一无线通讯转换器、第二无线通讯转换器、手持终端和云服务器。本发明在线校准装置采用物联网技术和云技术将现场校准设备和被测设备无线组网，并实现校准数据的云存储及远程查询打印证书，实现了自动气象站现场校准的全自动化和数据信息集约化管理，提高了工作效率和质量。

Description

基于云的自动气象站传感器在线校准装置
技术领域
本发明涉及自动气象观测设备校准领域，特别涉及自动气象站传感器在线校准装置。
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，气象观测场标准尺寸为25m*25m，自动气象传感器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(如图1所示)，各个观测要素传感器直接与主采集器连接或与分采集器连接。我国目前采用的自动站现场校准方式多为离线校准方式：校准设备由人工操作和控制，标准器数据由一人在现场读取，传感器数据由另一人使用计算机从主采集器端读取，通过喊话或对讲机联系和汇总数据，手写原始记录，校准证书现场制作或后补。整个校准过程需要由多人配合完成，人工现场处理数据和制作证书，工作效率低，容易产生错误，且校准原始记录也不易保存归档和查询。
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基于云的自动气象站传感器在线校准装置，能够实现自动气象站传感器现场校准过程的全自动化和智能化，现场校准数据的实时集约化管理。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供基于云的自动气象站传感器在线校准装置，包括自动气象站主采集器和被测传感器，自动气象站主采集器与被测传感器连接，还包括标准器、便携式现场校准装置、第一无线通讯转换器、第二无线通讯转换器、手持终端和云服务器；所述标准器用于测量标准量值；所述便携式现场校准装置用于为所述被测传感器和所述标准器提供稳定均匀的校准点环境；所述第一无线通讯转换器分别与所述标准器的通讯端口和所述便携式现场校准装置的通讯端口连接，并与所述手持终端无线连接；所述第二无线通讯转换器与自动气象站主采集器的调试端口连接，并与所述手持终端无线连接；所述手持终端安装有校准软件，能够通过所述自动气象站主采集器读取所述被测传感器输出值、读取所述标准器的输出值、控制所述便携式现场校准装置；所述手持终端通过移动互联网与所述云服务器连接；所述云服务器用于存储校准数据和向所述手持终端推送软件更新。
进一步，自动气象站主采集器与被测传感器直接连接或者自动气象站主采集器依次通过CAN总线、分采集器与所述被测传感器远距离连接。
进一步，所述便携式现场校准装置可设置不同的校准点。
优选的，所述无线连接为WIFI连接或ZigBee连接。
优选的，所述手持终端设置有定位功能。
优选的，所述云服务器安装有管理软件，支持远程查询和远程打印校准证书。
优选的，还包括便携式电源，能够在野外现场为所述标准器和所述便携式现场校准装置供电。
优选的，所述第一无线通讯转换器和所述第二无线通讯转换器的内部均设置有能够为其独立供电的电池。
优选的，所述标准器、便携式现场校准装置和第一无线通讯转换器可根据所述被测传感器的类型数量设置为一个或多个。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1)本发明采用物联网技术，将现场校准所使用的标准器、校准装置、被测传感器(通过采集器)与手持终端无线连接，并使用手持终端控制各个设备并执行整个校准过程，实现了现场校准的全自动化，提高了工作效率，节约了人力成本；2)本发明采用云技术，通过云服务器实时存储校准数据，并提供远程查询、远程打印证书的服务，实现了现场校准数据的实时集约化管理，提高了工作质量。
附图说明
图1是自动气象站在气象观测场布局的示意图。
图2是本发明自动气象站传感器在线校准装置的示意图。
图中：11、标准器，12、便携式现场校准装置，13、第一无线通讯转换器，2、第二无线通讯转换器，3、手持终端，41、自动气象站主采集器，42、分采集器，43、被测传感器，5、云服务器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，在观测场内，地温传感器距离主采集器至少有18m的距离，自动气象站主采集器41通过CAN总线与地温分采集器42连接，地温分采集器42与多支被测地温传感器43连接，被测地温传感器43包括地表温传感器、浅层地温传感器、深层地温传感器和草温传感器。
如图2所示，本发明基于云的自动气象站传感器在线校准装置，包括铂电阻温度标准器11、便携式干体炉12、第一无线通讯转换器13、第二无线通讯转换器2、手持终端3和云服务器5。一支或多只被测地温传感器43与铂电阻温度标准器11的探头同时放置于便携式干体炉12的测试腔内。铂电阻温度标准器11的通讯端口和便携式干体炉12的通讯端口分别用RS232通讯电缆与第一无线通讯转换器13连接，第一无线通讯转换器13通过WIFI与手持终端3提供的WIFI热点连接。自动气象站主采集器41的调试端口用RS232通讯电缆与第二无线通讯转换器2连接，第二无线通讯转换器2通过WIFI与手持终端3提供的WIFI热点连接；手持终端3安装有校准软件，校准软件根据定位自动识别自动站信息，校准软件向便携式干体炉12发送命令设置校准温度点，便携式干体炉1达到稳定条件后，校准软件通过自动气象站主采集器41读取每一支被测地温传感器43输出值，并同时读取铂电阻温度标准器11的输出值，达到校准软件设定的采样间隔和采样次数后，开始下一校准温度点的校准。手持终端3通过移动互联网与云服务器5连接，所有校准点校准结束后，校准软件将该批被测地温传感器43的校准原始记录数据上传至云服务器5保存。手持终端3每次开机时都会向云服务器5检查校准软件的版本，如有新版本则下载安装更新。云服务器5安装有管理软件，通过手持终端3可实现远程查询和打印校准证书。
为了便于现场使用，第一无线通讯转换器13和第二无线通讯转换器2的内部可以设置有能够为其各自独立供电的电池，还可配置一套便携式电源，能够在野外现场为铂电阻温度标准器11和便携式干体炉12供电。
实施例2：
自动气象站主采集器41通过CAN总线与温湿度分采集器42连接，温湿度分采集器42与气温传感器43和湿度传感器连接。
本发明基于云的自动气象站传感器在线校准装置，包括铂电阻温度标准器11、便携式湿度发生器(内置湿度标准器)、便携式干体炉12、第一无线通讯转换器13、第二无线通讯转换器2、手持终端3和云服务器5。气温传感器43与铂电阻温度标准器11的探头同时放置于便携式干体炉12的测试腔内，湿度传感器放置于便携式湿度发生器的测试腔内。铂电阻温度标准器11的通讯端口、便携式干体炉12的通讯端口、便携式湿度发生器的通讯端口分别用RS232通讯电缆与第一无线通讯转换器13连接，第一无线通讯转换器13通过ZigBee与手持终端3无线连接。自动气象站主采集器41的调试端口用RS232通讯电缆与第二无线通讯转换器2连接，第二无线通讯转换器2通过ZigBee与手持终端3无线连接；手持终端3安装有校准软件，校准软件根据定位自动识别自动站信息，校准软件向便携式干体炉12发送命令设置校准温度点，向便携式湿度发生器发送命令设置校准湿度点，便携式干体炉1达到稳定条件后，校准软件通过自动气象站主采集器41读取被测气温传感器43输出值，并同时读取铂电阻温度标准器11的输出值，达到校准软件设定的采样间隔和采样次数后，开始下一校准温度点的校准，便携式湿度发生器达到稳定条件后，校准软件通过自动气象站主采集器41读取湿度传感器的输出值，并同时读便携式湿度发生器的输出值，达到校准软件设定的采样间隔和采样次数后，开始下一校准湿度点的校准。手持终端3通过移动互联网与云服务器5连接，所有校准点校准结束后，校准软件将该气温传感器43和湿度传感器的校准原始记录数据上传至云服务器5保存。手持终端3每次开机时都会向云服务器5检查校准软件的版本，如有新版本则下载安装更新。云服务器5安装有管理软件，通过手持终端3可实现远程查询和打印校准证书。
实施例3：
为了提高工作效率，实施例1和实施例2可同时进行。

Claims (9)

1.基于云的自动气象站传感器在线校准装置，包括自动气象站主采集器(41)和被测传感器(43)，自动气象站主采集器(41)与被测传感器(43)连接，其特征在于，还包括标准器(11)、便携式现场校准装置(12)、第一无线通讯转换器(13)、第二无线通讯转换器(2)、手持终端(3)和云服务器(5)；所述标准器(11)用于测量标准量值；所述便携式现场校准装置(12)用于为所述被测传感器(43)和所述标准器(11)提供稳定均匀的校准点环境；所述第一无线通讯转换器(13)分别与所述标准器(11)的通讯端口和所述便携式现场校准装置(12)的通讯端口连接，并与所述手持终端(3)无线连接；所述第二无线通讯转换器(2)与自动气象站主采集器(41)的调试端口连接，并与所述手持终端(3)无线连接；所述手持终端(3)安装有校准软件，能够通过所述自动气象站主采集器(41)读取所述被测传感器(43)输出值、读取所述标准器(11)的输出值、控制所述便携式现场校准装置(12)；所述手持终端(3)通过移动互联网与所述云服务器(5)连接；所述云服务器(5)用于存储校准数据和向所述手持终端(3)推送软件更新。
2.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述自动气象站主采集器(41)与被测传感器(43)连接为：自动气象站主采集器(41)与被测传感器(43)直接连接或者自动气象站主采集器(41)依次通过CAN总线、分采集器(42)与所述被测传感器(43)远距离连接。
3.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述便携式现场校准装置(12)可设置不同的校准点。
4.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述无线连接为WIFI连接或ZigBee连接。
5.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述手持终端(3)设置有定位功能。
6.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述云服务器(5)安装有管理软件，支持远程查询和远程打印校准证书。
7.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，还包括便携式电源，能够在野外现场为所述标准器(11)和所述便携式现场校准装置(12)供电。
8.根据权利要求1所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述第一无线通讯转换器(13)和所述第二无线通讯转换器(2)的内部均设置有能够为其独立供电的电池。
9.根据权利要求1-8任意一项所述自动气象站传感器在线校准装置，其特征在于，所述标准器(11)、便携式现场校准装置(12)和第一无线通讯转换器(13)可根据所述被测传感器(43)的类型数量设置为一个或多个。
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