CN113267833A - 一种气象环境数据实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了气象监测技术领域的一种气象环境数据实时监测系统，由传感器模块、数据采集存储模块、监控计算机、无线收发模块和电源管理模块等组成；传感器模块用来将物理气象信号转换为标准的电信号；所述的传感器模块由太阳辐射传感器、大气压传感器、温湿度传感器、雨量传感器、黑白板温度传感器、日照时数传感器和风速风向传感器组成；数据采集存储模块用来采集传感器电信号并保存采集到的气象信息，在控制软件的支持下，实时监测数据，电子报表自动生成，可以将各种气象数据以多种通讯方式直接自动发送给用户，为科学研究、试验及工业设备提供可靠准确的气象环境数据。
Description
技术领域
本发明涉及气象监测技术领域，具体为一种气象环境数据实时监测系统。
背景技术
我国地域辽阔，地大物博，人口众多，随着科学技术的不断发展，人民对气象数据也越来越重视。它对工业、农业生产和人们毎天出行、工作提供参考指导。过去气象监测是在适当的地方安装气象监测箱，由人工每天几次察看记录，然后综合统计、分析出来，进行预报，气象预报误差大，常给人带来不便或给工业造成不必要的损失。
基于此，本发明设计了一种气象环境数据实时监测系统，以解决上述问题。
发明内容
发明的目的在于提供一种气象环境数据实时监测系统，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种气象环境数据实时监测系统，包括由分别对被监测区域气象环境的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器组、与传感器组相接且对传感器组所检测数据进行采集与同步记录的数据采集存储单元、与数据采集存储单元相接且对传感器组所检测数据进行分组整理的数据处理通讯模块、与数据处理通讯模块通讯连接的云端服务器、与云端服务器通讯连接的监控计算机以及为数据处理通讯模块供电的供电模块，所述数据处理通讯模块包括数据处理模块，与所述数据处理模块相接且对采集数据进行分析处理的控制处理器、与所述控制处理器相接且用于存储数据分析系统运行状态参数的SRAM模块以及与所述与云端服务器通讯连接的无线通讯模块。
优选的，所述传感器组包括温湿度传感器、风速风向传感器、日照时数传感器、雨量传感器、大气压传感器、黑白板温度传感器以及太阳辐射传感器。
优选的，所述数据采集存储单元包括与各个传感器组的传感器相接的A/D转换模块、与所述A/D转换模块相接的数据采集模块以及与所述数据采集模块相接的数据存储模块。
优选的，所述温湿度传感器设有防辐射罩。
优选的，所述供电模块包括市电供电源和太阳能供电模块，所述太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池以及交转直电源转换器。
优选的，所述监控计算机以windows为操作平台，采用控制软件的多任务编程，以其完善的处理功能实现对实时数据采集控制、数据的最终计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、报文编辑、数据存储、数据显示、月报表与年报表的编制，外部的数据通讯、自动站的自检、故障的诊断之操作自动化。
与现有技术相比，发明的有益效果为：
本发明达到的有益效果为本发明可用作基准站和基本站，根据不同台站的需要而配制多种传感器，可以依据各种传感器监测的气象信号进行综合分析，获取所需要的气象数据，编发各种报文及编制各种气象报表，对没有配备传感器的目测项目可以人工干预，在主控微机的业务软件支持下，广泛应用于气象环境、机场、农林、海洋、水文、军事、仓储及科学研究等领域。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体系统结构框图；
图2为本发明数据采集存储单元系统结构框图；
图3为本发明数据处理通讯模块系统结构框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-传感器组，11-温湿度传感器，12风速风向传感器，13-日照时数传感器，14-雨量传感器，15-大气压传感器，16-黑白板温度传感器，17-太阳辐射传感器，2-数据采集存储单元，21-A/D转换模块，22-数据采集模块，23-数据存储模块，3-数据处理通讯模块，31-数据处理模块，32-控制处理器，33-SRAM模块，34-无线通讯模块，4-云端服务器，5-监控计算机，6-供电模块。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
请参阅图1-3，发明提供一种技术方案：一种气象环境数据实时监测系统，包括由分别对被监测区域气象环境的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器组1、与传感器组1相接且对传感器组1所检测数据进行采集与同步记录的数据采集存储单元2、与数据采集存储单元2相接且对传感器组1所检测数据进行分组整理的数据处理通讯模块3、与数据处理通讯模块3通讯连接的云端服务器4、与云端服务器4通讯连接的监控计算机5以及为数据处理通讯模块3供电的供电模块6；
传感器组1包括温湿度传感器11、风速风向传感器12、日照时数传感器13、雨量传感器14、大气压传感器15、黑白板温度传感器16以及太阳辐射传感器17，温湿度传感器11设有防辐射罩，气象环境数据实时监测方法采集各种气象环境信息，它包含各种传感器和与它们通过接口连接的数据采集器，以及防雷击保护装置等，还有根据不同环境地区需要而选配无线收发模块，或者通过有线连接，或调制解调器，用以扩展其监测功能；数据采集存储模块通过通讯接口连接监控计算机，还有与传感器模块连接的采集接口，主要用于运算处理传感器模块输入的各种气象信息、自动编辑、预报，智能传感器或其他串行设备，扩展整个自动气象站的服务功能；监控计算机控制软件实时多任务编程，实现了同时对多任务工作的实时自动化处理。传感器模块包括大气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、辐射、日照时数等多种参数测量的传感器，通过接口电路将各路气象信号传输到数据采集器，并提供防感应雷击和电源过载保护。
数据采集存储单元2包括与各个传感器组1的传感器相接的A/D转换模块21、与A/D转换模块21相接的数据采集模块22以及与数据采集模块22相接的数据存储模块23，A/D转换模块21包含各种传感器接口及连接选配设备的接口和防雷通道板，用于根据各个数据的不同时间间隔要求完成数据的连续采集。
数据处理通讯模块3包括数据处理模块31，与数据处理模块31相接且对采集数据进行分析处理的控制处理器32、与控制处理器32相接且用于存储数据分析系统运行状态参数的SRAM模块33以及与与云端服务器4通讯连接的无线通讯模块34，数据处理通讯模块3设有断电自动恢复功能，根据自动气象数据采集站最近一次断电前的工作状态参数，判断出前一次断电时自动气象数据采集站处于离线采集气象数据状态，且是由于非正常原因导致系统断电的，则自动气象数据采集站读取前一次工作时的配置参数恢复工作状态，继续进行离线采集气象数据；如判断自动气象数据采集站为首次通电或正常待机状态下断电，则自动气象站进入待机状态下，等待控制机发出指令。
监控计算机5以windows为操作平台，采用控制软件的多任务编程，以其完善的处理功能实现对实时数据采集控制、数据的最终计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、报文编辑、数据存储、数据显示、月报表与年报表的编制，外部的数据通讯、自动站的自检、故障的诊断之操作自动化。
供电模块6包括市电供电源和太阳能供电模块，太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池以及交转直电源转换器；电源管理模块；天晴时，市电和太阳能共同给系统和蓄电池供电，如遇断电和连续阴雨天气情况出现，市电和太阳能电源系统无法正常充电，当蓄电池中的电能消耗完后会导致系统断电关闭，自动气象站在断电后数据不丢失，并且在天气转好太阳能电源系统恢复正常供电后，系统自动复位并按照断电前的配置参数继续工作。配置信息记录在SRAM中，SRAM有备用电路支持不会因断电而丢失数据。
工作原理实施例：
一种气象环境数据实时监测系统，分别由传感器组1、数据采集存储单元2、数据处理通讯模块3、与云端服务器4、监控计算机5和供电模块6等组成；数据处理通讯模块3用来进行数据的处理及控制各个模块之间的通讯；传感器组1由温湿度传感器11、风速风向传感器12、日照时数传感器13、雨量传感器14、大气压传感器15、黑白板温度传感器16以及太阳辐射传感器17组成；
电源管理模块包含太阳能板、蓄电池以及交转直电源转换器，为整个系统提供电能，能满足野外长时间运行需求。
为了使自动气象站符合中华人民共和国气象行业标准中的《地面气象观测规范》的要求，需要将温湿度传感器11以及风速风向传感器12固定在自动气象站的固定高度处。
在线采集气象数据包括；气象站工作在待机状态下，接收到控制机发送来的采集数据指令后，进行气压、温度、湿度和风速气象数据采集以及时间信息采集，并将采集数据通过无线收发模块发送云端服务器4，监控计算机5与云端服务器4通讯接收，由监控计算机5的控制软件进行处理分析，输出报表。
通电后，先进行一些基本参数的初始化，再读取SRAM模块33中记录的自动气象站最近一次断电前的工作状态参数；如果根据自动气象站最近一次断电前的工作状态参数，判断出前一次断电时自动气象站处于离线采集气象数据状态，且是由于非正常原因导致系统断电的，则自动气象站读取前一次工作时的配置参数恢复工作状态。断自动气象站为首次通电或正常待机状态下断电，则自动气象站进入待机状态下，等待控制机发出指令。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种气象环境数据实时监测系统，包括由分别对被监测区域气象环境的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器组(1)、与传感器组(1)相接且对传感器组(1)所检测数据进行采集与同步记录的数据采集存储单元(2)、与数据采集存储单元(2)相接且对传感器组(1)所检测数据进行分组整理的数据处理通讯模块(3)、与数据处理通讯模块(3)通讯连接的云端服务器(4)、与云端服务器(4)通讯连接的监控计算机(5)以及为数据处理通讯模块(3)供电的供电模块(6)，其特征在于：所述数据处理通讯模块(3)包括数据处理模块(31)，与所述数据处理模块(31)相接且对采集数据进行分析处理的控制处理器(32)、与所述控制处理器(32)相接且用于存储数据分析系统运行状态参数的SRAM模块(33)以及与所述与云端服务器(4)通讯连接的无线通讯模块(34)。
2.根据权利要求1所述的一种气象环境数据实时监测系统，其特征在于：所述传感器组(1)包括温湿度传感器(11)、风速风向传感器(12)、日照时数传感器(13)、雨量传感器(14)、大气压传感器(15)、黑白板温度传感器(16)以及太阳辐射传感器(17)。
3.根据权利要求1所述的一种气象环境数据实时监测系统，其特征在于：所述数据采集存储单元(2)包括与各个传感器组(1)的传感器相接的A/D转换模块(21)、与所述A/D转换模块(21)相接的数据采集模块(22)以及与所述数据采集模块(22)相接的数据存储模块(23)。
4.根据权利要求2所述的一种气象环境数据实时监测系统，其特征在于：所述温湿度传感器(11)设有防辐射罩。
5.根据权利要求1所述的一种气象环境数据实时监测系统，其特征在于：所述供电模块(6)包括市电供电源和太阳能供电模块，所述太阳能供电模块包括太阳能板、蓄电池以及交转直电源转换器。
6.根据权利要求1所述的一种气象环境数据实时监测系统，其特征在于：所述监控计算机(5)以windows为操作平台，采用控制软件的多任务编程，以其完善的处理功能实现对实时数据采集控制、数据的最终计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、报文编辑、数据存储、数据显示、月报表与年报表的编制，外部的数据通讯、自动站的自检、故障的诊断之操作自动化。
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