CN108663984A - 停机坪专用的气象自动采集系统及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种停机坪专用的气象自动采集系统及显示方法，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括相互连接的PLC外部系统和PLC内部系统，所述PLC内部系统包括PLC控制器和连接于PLC控制器的控制电路，所述控制电路包括AI模拟量输入电路和工控机显示电路，所述PLC外部系统包括有气象采集传感器和工业人机界面显示系统，所述气象采集传感器通过AI模拟量输入电路连接于PLC控制器，所述工业人机界面显示系统通过工控机显示电路连接于所述PLC控制器。本发明具有可靠性和智能化程度高，气象数据采集全面且结构紧凑易维护等优点。

Description

停机坪专用的气象自动采集系统及显示方法

技术领域

本发明属于停机坪技术领域，尤其是涉及一种停机坪专用的气象自动采集系统及显示方法。

背景技术

城市对直升机的需求由来已久，而随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，直升机渐渐地开始在人们的日常生活中得到越来越广泛地应用，尤其是在医疗救援、高速救援、高层消防、国防交通、航空旅游等方面。在城市内修建直升机停机坪用以解决直升机“飞得起，落得下”的问题势在必行。

直升机在停机坪起降时需要满足风速、风向、温度、雨雪、大气压、光照度等相关气象的条件，所以需要提供一种能够严格监控气象环境的系统，但是现有技术的气象采集系统只能满足部分需求，无法全面获取气象数据。

为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种多传感器的地面飞机表面结冰预报装置及方法 [申请号：CN201010185778.6]，装置包括模拟飞机机翼、多个温度传感器、温度信号调理板、湿度传感器、湿度信号调理板、风速传感器、RS-485串行通信接口和计算机系统。本方案将机场区域冰雪天气预报数据结合地面物体表面温度、大气湿度和风速等因素作为地面飞机表面结冰预报数学模型的输入，通过神经网络预报算法而得到当前乃至未来短时间内发生结冰的几率，因此可对机场小区域内地面飞机表面的结冰情况进行短时间预报，并且可对停机坪过夜航班进行及时监测，以提前给出结冰预警信号，这样便于机场地面服务部门提前展开除冰工作。

上述方案针对结冰可能性做了全面的检测与预测，能够避免直升机降落至结着冰的停机坪上，但是上述方案仍然存在控制不便，可靠性弱，自动化水平低等缺点，还有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种采用PLC控制系统的停机坪专用的气象自动采集系统；

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种基于上述气象自动采集系统的气象自动采集及显示方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种停机坪专用的气象自动采集系统，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括相互连接的PLC外部系统和PLC内部系统，所述PLC内部系统包括PLC控制器和连接于PLC控制器的控制电路，所述控制电路包括AI模拟量输入电路和工控机显示电路，所述PLC外部系统包括有气象采集传感器和工业人机界面显示系统，所述气象采集传感器通过AI模拟量输入电路连接于 PLC控制器，所述工业人机界面显示系统通过工控机显示电路连接于所述PLC控制器。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述气象采集传感器包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、雨雪传感器、大气压传感器和光照度传感器。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述气象采集传感器安装于一气象支架上。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述气象支架包括立柱和位于立柱下方的底座，所述底座上具有若干用于将所述气象支架固定在地面或停机坪上的螺栓孔；所述立柱上设置有用于安装气象采集传感器的传感器安装部，且所述立柱与传感器安装部均呈可穿设电缆的中空且密封结构。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述的传感器安装部包括低位安装部和高位安装部，所述高位安装部位于所述立柱的顶端，且所述风速传感器和风向传感器均安装于所述高位安装部上；所述低位安装部位于高位安装部的下方，且所述雨雪传感器和光照度传感器均位于低位安装部上；所述立柱上位于低位安装部处水平延伸有与低位安装部垂直的延伸部，且所述延伸部上安装有轻型百叶箱，所述湿度传感器、温度传感器和大气压传感器均位于所述轻型百叶箱内。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述高位安装部和低位安装部相互平行，且所述高位安装部、低位安装部和立柱构成干字型结构；

所述气象采集传感器还包括有雨量传感器，且所述雨量传感器安装于所述延伸部上。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述PLC控制器还连接有控制中心系统，所述控制中心系统包括显示模块和数据处理模块，且所述数据处理模块包括数据存储模块和数据分析模块。

在上述的停机坪专用的气象自动采集系统中，所述数据分析模块包括有风速分析模块、温度分析模块、湿度分析模块、雨雪分析模块、大气压分析模块和光照度分析模块；所述风速分析模块包括风速实时曲线生成模块，温度分析模块包括温度实时曲线生成模块，湿度分析模块包括湿度实时曲线生成模块，雨雪分析模块包括雨雪实时曲线生成模块，大气压分析模块包括大气压实时曲线生成模块，所述光照度分析模块包括光照度实时曲线生成模块；

一种停机坪专用的气象自动采集及显示方法，包括：

S1：通过AI模拟量输入电路接收气象采集传感器检测到的气象数据；

S2：将接收到的气象数据通过工控机显示电路实时显示到工业人机界面显示系统上，同时将气象数据发送给控制中心系统。

在上述的停机坪专用的气象自动采集及显示方法中，在步骤 S2中，控制中心系统接收到气象数据后对气象数据进行处理分析以将气象数据转换成对应的实时曲线图，并将实时曲线图显示在显示模块上。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用PLC控制系统作为控制核心，简化控制方式，同时提高自动化性能和系统可靠性；

2、具有多个气象采集传感器，能够全面地采集停机坪周围的气候情况；

3、将多个气象采集传感器均设置在一个气象支架上，提高集成化程度，同时提高停机坪周围环境的整洁度并且有助于维护和管理；

4、PLC控制器连接有工业人机界面显示系统，能够用于显示气象数据以便工作人员获知气情况；

5、PLC控制器连接有控制中心，能够将气象数据传输给控制中心，并且控制中心将气象数据进行曲线化处理显示，能够为用户提供更直观的气象变化情况。

说明书附图

图1是本发明实施例一的电气控制系统结构框图；

图2是本发明实施例一的气象支架结构示意图；

图3是本发明实施例二的方法流程图。

附图标记：PLC内部系统1；PLC控制器11；控制电路12；AI模拟量输入电路121；工控机显示电路122；PLC外部系统2；气象采集传感器21；风速传感器211；风向传感器212；温度传感器213；湿度传感器214；雨雪传感器215；大气压传感器216；光照度传感器217；雨量传感器218；工业人机界面显示系统22；气象支架3；立柱31；底座32；螺栓孔33；传感器安装部34；低位安装部341；高位安装部342；延伸部35；轻型百叶箱36；控制中心系统4；显示模块41；数据处理模块42；数据存储模块 421；数据分析模块422。

具体实施方式

这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种停机坪专用的气象自动采集系统，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括相互连接的 PLC外部系统2和PLC内部系统1，所述PLC内部系统1包括PLC 控制器11和连接于PLC控制器11的控制电路12，所述控制电路 12包括AI模拟量输入电路121和工控机显示电路122，所述PLC 外部系统2包括有气象采集传感器21和工业人机界面显示系统 22，所述气象采集传感器21通过AI模拟量输入电路连接于PLC 控制器11，所述工业人机界面显示系统22通过工控机显示电路122连接于所述PLC控制器11。

这里的控制系统核心采用PLC控制系统，PLC控制系统不仅具有强大的逻辑控制功能，而且还配有可靠的输入输出接口，可直接用于控制对象，具有通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便，性价比高等优点。并且，控制电路12为PLC内部系统1 的内部电路，现有技术中的PLC内部系统1可以处理的输入输出量主要包括有开关量、模拟量和数字通讯量，其内部具有用于处理开关量、模拟量和数字通讯量的电路结构，所以本实施例的内部电路可以直接采用现有技术中PLC内部系统1已有的电路结构，具体电路结构在此不进行赘述。

进一步地，这里的气象采集传感器21包括风速传感器211、风向传感器212、温度传感器213、湿度传感器214、雨雪传感器 215、大气压传感器216和光照度传感器217，通过前述多个传感器对停机坪周围的环境进行全面的检测，包括风速、风向、温度、雨雪、大气压、光照度等相关气象环境，并且将这些检测数据全部传输给工业人机界面显示系统22进行全面显示以帮助工作人员全面了解气象当前环境情况。

进一步地，如图2所示，为了提高各个气象采集传感器21 的集合程度，同时便于管理和维护，本实施例将气象采集传感器 21全部安装在一个气象支架3上。

这个气象支架3包括立柱31和位于立柱31下方的底座32，所述底座32上具有若干用于将所述气象支架3固定在地面或停机坪上的螺栓孔33；所述立柱31上设置有用于安装气象采集传感器21的传感器安装部34，且所述立柱31与传感器安装部34均呈可穿设电缆的中空且密封结构，各个气象采集传感器的连接电缆均通过立柱31和传感器安装部34的内部穿过，避免电缆的外露，提高停机坪整体整洁性，延长电缆的使用寿命。

进一步地，传感器安装部34包括低位安装部341和高位安装部342，所述高位安装部342位于所述立柱31的顶端，且所述风速传感器211和风向传感器212均安装于所述高位安装部342上，从而能够没有妨碍地检测风速和风向；此外，低位安装部341位于高位安装部342的下方，且所述雨雪传感器215和光照度传感器217均位于低位安装部341上；所述立柱31上位于低位安装部 341处水平延伸有与低位安装部341垂直的延伸部35，且所述延伸部35上安装有轻型百叶箱36，所述湿度传感器214、温度传感器213和大气压传感器216均位于所述轻型百叶箱36内，且延伸部35上位于立柱31的另一侧具有雨量传感器218，雨量传感器218和轻型百叶箱36分别位于立柱31的两侧。

具体地，高位安装部342和低位安装部341相互平行，且所述高位安装部342、低位安装部341和立柱31构成干字型结构；

优选地，PLC控制器11还连接有控制中心系统4，由PLC控制器11将各个气象数据传输给该控制中心系统4，所述控制中心系统4包括显示模块41和数据处理模块42，且所述数据处理模块42包括数据存储模块421和数据分析模块422。

此外，控制中心系统4具有风速分析模块、温度分析模块、湿度分析模块、雨雪分析模块、大气压分析模块和光照度分析模块。并且，风速分析模块包括风速实时曲线生成模块，温度分析模块包括温度实时曲线生成模块，湿度分析模块包括湿度实时曲线生成模块，雨雪分析模块包括雨雪实时曲线生成模块，大气压分析模块包括大气压实时曲线生成模块，所述光照度分析模块包括光照度实时曲线生成模块；由风速实时曲线生成模块、温度实时曲线生成模块、湿度实时曲线生成模块、雨雪实时曲线生成模块、大气压实时曲线生成模块和光照度实时曲线生成模块将各气象数据转换为实时曲面图，该实时曲线图显示在显示模块41上，工作人员可以通过曲线图直观地了解到全天候的气象变化，并根据气象变化做出趋势分析，或者，控制中心系统4还可以包括趋势分析模块，由趋势分析模块自动根据气象变化情况分析未来几小时的气象趋势。

实施例二

如图3所示，本实施例公开了一种气象自动采集系统的停机坪专用的气象自动采集及显示方法，其特征在于，包括：

S1：通过AI模拟量输入电路接收气象采集传感器检测到的气象数据；

S2：将接收到的气象数据通过工控机显示电路122实时显示到工业人机界面显示系统22上，同时将气象数据发送给控制中心系统4，控制中心系统4接收到气象数据后对气象数据进行处理分析以将气象数据转换成对应的实时曲线图，并将实时曲线图显示在显示模块41上。

此外，控制中心还可以根据各气象数据的实时曲线图对天气变化进行趋势分析以预测未来几小时或未来一段时间内的气象变化趋势。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了PLC内部系统1；PLC控制器11；控制电路12；AI模拟量输入电路121；工控机显示电路122；PLC 外部系统2；气象采集传感器21；风速传感器211；风向传感器 212；温度传感器213；湿度传感器214；雨雪传感器215；大气压传感器216；光照度传感器217；雨量传感器218；工业人机界面显示系统22；气象支架3；立柱31；底座32；螺栓孔33；传感器安装部34；低位安装部341；高位安装部342；延伸部35；轻型百叶箱36；控制中心系统4；显示模块41；数据处理模块42；数据存储模块421；数据分析模块422等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括相互连接的PLC外部系统(2)和PLC内部系统(1)，所述PLC内部系统(1)包括PLC控制器(11)和连接于PLC控制器(11)的控制电路(12)，所述控制电路(12)包括AI模拟量输入电路(121)和工控机显示电路(122)，所述PLC外部系统(2)包括有气象采集传感器(21)和工业人机界面显示系统(22)，所述气象采集传感器(21)通过AI模拟量输入电路(121)连接于PLC控制器(11)，所述工业人机界面显示系统(22)通过工控机显示电路(122)连接于所述PLC控制器(11)。

2.根据权利要求1所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述气象采集传感器(21)包括风速传感器(211)、风向传感器(212)、温度传感器(213)、湿度传感器(214)、雨雪传感器(215)、大气压传感器(216)和光照度传感器(217)。

3.根据权利要求2所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述气象采集传感器(21)安装于一气象支架(3)上。

4.根据权利要求3所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述气象支架(3)包括立柱(31)和位于立柱(31)下方的底座(32)，所述底座(32)上具有若干用于将所述气象支架(3)固定在地面或停机坪上的螺栓孔(33)；所述立柱(31)上设置有用于安装气象采集传感器(21)的传感器安装部(34)，且所述立柱(31)与传感器安装部(34)均呈可穿设电缆的中空且密封结构。

5.根据权利要求4所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述的传感器安装部(34)包括低位安装部(341)和高位安装部(342)，所述高位安装部(342)位于所述立柱(31)的顶端，且所述风速传感器(211)和风向传感器(212)均安装于所述高位安装部(342)上；所述低位安装部(341)位于高位安装部(342)的下方，且所述雨雪传感器(215)和光照度传感器(217)均位于低位安装部(341)上；所述立柱(31)上位于低位安装部(341)处水平延伸有与低位安装部(341)垂直的延伸部(35)，且所述延伸部(35)上安装有轻型百叶箱(36)，所述湿度传感器(214)、温度传感器(213)和大气压传感器(216)均位于所述轻型百叶箱(36)内。

6.根据权利要求5所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述高位安装部(342)和低位安装部(341)相互平行，且所述高位安装部(342)、低位安装部(341)和立柱(31)构成干字型结构；

所述气象采集传感器(21)还包括有雨量传感器(218)，且所述雨量传感器(218)安装于所述延伸部(35)上。

7.根据权利要求1所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述PLC控制器(11)还连接有控制中心系统(4)，所述控制中心系统(4)包括显示模块(41)和数据处理模块(42)，且所述数据处理模块(42)包括数据存储模块(421)和数据分析模块(422)。

8.根据权利要求7所述的停机坪专用的气象自动采集系统，其特征在于，所述数据分析模块(422)包括有风速分析模块、温度分析模块、湿度分析模块、雨雪分析模块、大气压分析模块和光照度分析模块；

所述风速分析模块包括风速实时曲线生成模块，温度分析模块包括温度实时曲线生成模块，湿度分析模块包括湿度实时曲线生成模块，雨雪分析模块包括雨雪实时曲线生成模块，大气压分析模块包括大气压实时曲线生成模块，所述光照度分析模块包括光照度实时曲线生成模块。

9.一种基于权利要求1-8任意一项所述停机坪专用的气象自动采集系统的停机坪专用的气象自动采集及显示方法，其特征在于，包括：

S1：通过AI模拟量输入电路(121)接收气象采集传感器(21)检测到的气象数据；

S2：将接收到的气象数据通过工控机显示电路(122)实时显示到工业人机界面显示系统(22)上，同时将气象数据发送给控制中心系统(4)。

10.根据权利要求9所述的停机坪专用的气象自动采集及显示方法，其特征在于，在步骤S2中，控制中心系统(4)接收到气象数据后对气象数据进行处理分析以将气象数据转换成对应的实时曲线图，并将实时曲线图显示在显示模块(41)上。