CN201464663U - 海洋气象站采集传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于数据传输通信领域，特别涉及海洋气象站采集传输装置。本实用新型的目的在于提供一种海洋气象站采集传输装置，不同类型气象传感器和气象主机采集终端分别采集气象数据可异地使用，测量数据准确。本实用新型采用的技术方案是，一种海洋气象站采集传输装置，风速和风向传感器、气压和温度传感器、雨量传感器分别连接到气象站主机，气象站主机连接到海上端气象采集处理显示终端，海上端气象采集处理显示终端通过卫星链路连接到陆地数据库服务器，陆地数据库服务器连接到陆地用户终端。本实用新型主要应用于海洋气象数据的采集传输。
Description
技术领域
本实用新型属于数据传输通信领域，特别涉及海洋气象站采集传输装置。
技术背景
现有技术的海洋气象站采集传输装置实现的功能：
不同类型气象传感器和气象主机采集终端分别采集气象数据，并只能供本地使用；
对于移动船舶，由于其自身移动特性，所采集的气象信息中存在一定误差，无法得到真风速和真风向等数据。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种海洋气象站采集传输装置，不同类型气象传感器和气象主机采集终端分别采集气象数据可异地使用，测量数据准确。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种海洋气象站采集传输装置，风速和风向传感器、气压和温度传感器、雨量传感器分别连接到气象站主机，气象站主机连接到海上端气象采集处理显示终端，海上端气象采集处理显示终端通过卫星链路连接到陆地数据库服务器，陆地数据库服务器连接到陆地用户终端。
海上端气象采集处理显示终端包括用于连接海上端气象采集处理显示终端的RS232/RS485串口，还包括触屏显示模块。
本实用新型具备以下技术效果：
本实用新型：由每船载气象站点，从气象传感器或主机、AIS系统中进行气象信息、方位数据、航速数据的采集，计算并保存采集的气象数据，同时将该站点采集的气象信息及时通过网络(支持TCP/IP协议)传递到陆地数据服务器，为陆地指挥决策提供相关依据，实现数据的远程使用。
对于安装船载气象站的移动船舶，本实用新型对于移动船舶的航向和航速用于真风计算，通过船舶AIS提供的航向和航速数据提供计算参考，从而获得真风速和真风向的值。
附图说明
图1本实用新型系统结构图。
具体实施方式
根据中海油海上作业的特点，本实用新型是针对固定平台及移动工作船舶进行实时的气象信息的现场数据显示、回传、陆地集中显示等功能的实现，经过对现有多种类气象站系统进行分析后，综合运用工业控制，有机结合卫星通信技术、摇摆仪、船舶自动识别系统(AIS)以及数据库等多种技术手段进行系统的研究与开发.同时可以将海上采集数据通过卫星网络实时回传陆地监控中心，给应急决策提供可靠的、实时的依据.所以说，本系统是一个结合海油船舶和平台设施、利用嵌入式系统开发的一套适合中海油使用的实时数据传输的综合性气象信息采集方案.
下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。
本实用新型系统结构如图1所示。
船载气象站采集结构：在固定平台或船载气象站采集点，配置一个采集模块，用于对该采集站点的数据采集、计算和显示以及传输。
1、关于数据采集。
1.1、功能描述：
A、原系统实现的功能：不同类型气象传感器和气象主机采集终端分别采集气象数据，并只能供本地使用。对于移动船舶，由于其自身移动特性，所采集的气象信息中存在一定误差，无法得到真风速和真风向等数据。
B、新系统实现的功能：由每船载气象站点，从气象传感器或主机、AIS系统中进行气象信息、方位数据、航速数据的采集，计算并保存采集的气象数据，同时将该站点采集的气象信息及时通过网络(支持TCP/IP协议)传递到陆地数据服务器，为陆地指挥决策提供相关依据。
对于安装船载气象站的移动船舶，为了获取移动船舶的航向和航速用于真风计算，需要通过船舶AIS提供的航向和航速数据提供计算参考，从而获得真风速和真风向的值。
1.2数据采集设备：
一、原系统所含设备：
各类型气象传感器，气象站主机。
二、新系统设备所含设备：
A、AIS系统。采集航向、航速、经度、纬度和定位时间；通讯方式为RS-232/485串口，直接接气象站采集嵌入式主机。
B、气象传感器、气象站主机(VAISALA WXT510等)。采集最小风向，平均风向，最大风向，最小风速，平均风速，最大风速，气温，相对湿度，气压，雨量积聚，雨量持续时间，雨量强度，冰雹积聚，冰雹持续时间，冰雹强度；通讯方式为RS-232/485串口，直接接气象站采集主机。
风速传感器、风向传感器、气压传感器、温度传感器、雨量传感器均连接在不同型号的气象站主机，也就是说每套气象站主机均包含上述传感器；是电器连接(RS485)。
C、海上端气象采集处理显示终端。收集海上不同类型气象站主机传送的气象数据，并将不同类型的串口提供的数据采用统一的RS-232/485串口数据传向卫星链路。
卫星链路为经过卫星传输的局域网连接；服务器位置位于陆地局域网中。
D、陆地数据库和陆地终端用户。集中接受、分析及处理海上各平台及船舶提供的气象数据，为陆地监控及应急决策提供可靠、实时的依据。
1.3数据源格式：
1)、导航系统以NMEA0183串行信息格式给出航向和船速，信息格式为ASCII码：
航向：
$--HDT，x.x，T*hh<CR><LF>
x.x，T＝heading，degrees True航向
船速：
$--VTG，x.x，，T，x.x，M，x.x，N，x.x，K*hh<CR><LF>
x.x，T＝Track，degrees True
x.x，M＝Track，degrees Magnetic
x.x，N＝Speed，Knots 船速，节
x.x，K＝Speed，Km/h 船速，千米/小时
2)、GPS位置信息(经度、纬度和定位时间)需要从导航系统中获得(符合WMO国际标准)。
NMEA格式为ASCII码：
$--GLL，llll.ll，a，yyyyy.yy，a，hhmmss.ss，A*hh<CR><LF>
llll.ll，a 纬度，N/S
yyyyy.yy，a 经度，E/W
hhmmss.ss 定位时间UTC
A 状态，A＝数据有效
3)、通常导航系统还需要相对风速和风向。还可以从设备中输出这些信息NMEA0183格式的信息。
$IIMWV，180，R05.1，N，A<CR><LF>(风向180deg.，风速5.1m/s)
4)、通过气象传感器采集数据源采集数据格式(VIASALA WTX510)如下：
0r1，Dn＝181D，Dm＝199D，Dx＝211D，Sn＝0.1S，Sm＝0.2S，Sx＝0.4SJ\J
0r1，Dn＝181D，Dm＝192D，Dx＝211D，Sn＝0.1S，Sm＝0.2S，Sx＝0.3S@`J
0r2，Ta＝77.5F，Ua＝29.1P，Pa＝29.45IGv^
0r1，Dn＝181D，Dm＝205D，Dx＝222D，Sn＝0.1S，Sm＝0.1S，Sx＝0.3SJSt
0r1，Dn＝165D，Dm＝190D，Dx＝222D，Sn＝0.1S，Sm＝0.1S，Sx＝0.3SIn]
0r1，Dn＝165D，Dm＝186D，Dx＝222D，Sn＝0.1S，Sm＝0.2S，Sx＝0.4SHiC
0r1，Dn＝165D，Dm＝169D，Dx＝205D，Sn＝0.1S，Sm＝0.2S，Sx＝0.4SIkV
0r3，Rc＝0.010I，Rd＝20s，Ri＝0.58I，Hc＝0I，Hd＝0s，Hi＝0IOQI
0r1，Dn＝169D，Dm＝175D，Dx＝201D，Sn＝0.2S，Sm＝0.3S，Sx＝0.5SOR`
0r1，Dn＝169D，Dm＝185D，Dx＝213D，Sn＝0.2S，Sm＝0.3S，Sx＝0.5SL`F
0r5，Th＝77.7F，Vh＝0.0#，Vs＝18.5V，Vr＝3.462VKHYS，Sx＝0.4SM][
说明：
1)最小风向，平均风向，最大风向，最小风速，平均风速，最大风速校验码(3)
0r1，Dn＝169D，Dm＝175D，Dx＝201D，Sn＝0.2S，Sm＝0.3S，Sx＝0.5SOR`
2)气温，相对湿度，气压，校验码(3)
0r2，Ta＝77.5F，Ua＝29.1P，Pa＝29.45IGv^
3)雨量积聚，雨量持续时间，雨量强度，冰雹积聚，冰雹持续时间，冰雹强度，校验码
0r3，Rc＝0.010I，Rd＝0s，Ri＝0.00I，Hc＝0I，Hd＝0s，Hi＝0IDve
4)加热头温度，加热头电压，电源电压，参考电压，最大风速
0r5，Th＝77.7F，Vh＝0.0#，Vs＝18.5V，Vr＝3.462VKHYS，Sx＝0.4SM][
1.4需要采集保存的数据：
1)从AIS设备中采集数据(航向、航速、地理位置信息)
| 名称 | 数据类型 | 说明 |
| 定位时间 | UTC TIME | 从导航系统采集，即采集时点。 |
| 站点编号 | MMIS | 为每一个采集站点编号。可以在采集端配置文件里描述。 |
| 船向 | TEXT | 从导航系统采集 |
| 船速(节) | TEXT | 从导航系统采集 |
| 船速(千米/小时) | TEXT | 从导航系统采集 |
| 经度 | TEXT | 从导航系统采集 |
| 纬度 | TEXT | 从导航系统采集 |
| 真风速 | TEXT | 按照真风计算原理，计算得出； |
| 真风向 | TEXT | 按照真风计算原理，计算得出； |
2)从气象传感器采集数据(气象信息)
| 名称 | 数据类型 | 说明 |
| 站点编号 | 为每一个采集站点编号。可以在采集端配置文件里描述。 | |
| 最小风向 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 平均风向 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 最大风向 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 最小风速 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 名称 | 数据类型 | 说明 |
| 平均风速 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 最大风速 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 相对风速 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 相对风向 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 气温 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 相对湿度 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 气压 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 雨量积聚 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 雨量持续时间 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
| 雨量强度 | TEXT | 根据不同采集模块提取数据 |
2、数据回传
功能描述：
由每个采集站点回传采集的数据信息，陆地数据库服务器接收各个站点回传的气象数据信息，进行统计、报表、和输出；
由采集站点(船载气象站)主动触发该操作，陆地数据库服务器提供此访问服务。
3、船端气象数据显示
3.1功能描述：
海上船载气象站点，通过分析从传感器采集的气象数据信息，展示气象数据信息(主要是风向、风速等五要素)，并图形化模拟展示风向(真风向)，并标注风速(真风速)。
实时显示当前风向以及风速。
实时显示当前其他各种采集的数据。
3.2显示模拟图：
3.3船载真风计算模型：
风是气象测量的基本要素之一。用角度表示风向时，是把圆周分成360度，北风(N)是0度，东风(E)是90度，南风(S)是180度，西风(W)是270度。为了正确地指示风向，风传感器通常带有指北标志。在风传感器安装时，必须保证风传感器的指北标志指向地理北。
但是对于船载气象站，由于船的移动和转向，风传感器的指向会随之变化，风速也会受到船速的影响.因此，安装在船载气象站上的风传感器实际测得只是相对风速和相对风向.为了获得真实的风速和风向，我们必须根据船的航速和航向对相对风速和风向进行修正.
对于船载气象站，使风传感器的指北标志指向船头方向。并且以船的航向为Y轴建立坐标系，这样船始终沿着Y轴运动。经过上述简化后不难看出，真风速TS实际为相对风速和船速的矢量之和，而真风向实际是真风相对船头的风向与船的航向之和。矢量变换如下列方程组所示：
Y＝90-D
a＝S*(cos Y)
b’＝S*(sin Y)
b ＝b’-SS
TD＝arctag(b/a)+SH
其中：S相对风速，D相对风向，TS真风速，TD真风向，SS船的航速，SH船的航向
3.4不同类型的气象站接口
按照海油现有配备的不同类型的气象站单元，设计了适合不同的软件GUI接口，就可以接入多种不同类型传感器单元或和气象站主机单元。
1)、VAISALA WXT510
2)、VAISALA MILOS 500/520
3)、OBSERVOTAR OMC-183
4)、CAWS600-B WEATHER STATION
4、气象站采集端设备
1)、嵌入式主机型号：PPC-L60T。
2)、采集主机接入端口：COM口(RS-232/485)，可同时接入两个设备(AIS导航系统、气象传感器VAISALA WXT510)
通信方式：局域网TCP/IP
操作系统：Windows XPE(XP Embedded)
4.1陆地数据采集服务器
2、操作系统：Windows 2000(Professional/Server)/Windows XP/Windows 2003
3、平台软件：SQL Server等支持SQL标准的数据库
4、数据存储：SQL Server 2003
4.2陆地显示客户端
1、气象客户端软件；
2、操作系统：Windows 98/Windows 2000(Professional/Server)/Windows XP/Windows 2003；
5、总结
通过创新使用不同气象站设备、AIS设备综合接入，实现从不同类型气象传感器和气象主机采集、综合显示、传输、以及运用AIS等船载设备，实现固定平台气象站和移动船舶气象站均可以使用新型海洋采集传输方案。
本方案的实现既解决了不同设备的接口不同问题，而且将显示和数据处理主机有机的融合为一体；通过技术创新降低了成本，同时可以将海上采集数据通过卫星网络实时回传陆地监控中心，给应急决策提供可靠的、实时的依据.所以说，本系统是一个结合海油船舶和平台设施、利用嵌入式系统开发的一套适合中海油使用的实时数据传输的综合性气象信息采集方案.
本实用新型的特点是采集了不同主机的数据，结合了AIS设备的船首向、方位数据，完成了软件计算、显示、传输功能与一体的气象显示终端。
Claims (2)
1.一种海洋气象站采集传输装置，其特征在于，风速传感器、风向传感器、气压传感器、温度传感器、雨量传感器分别连接到气象站主机，气象站主机连接到海上气象采集处理显示终端，还包括连接到海上气象采集处理显示终端的船舶自动识别系统，海上气象采集处理显示终端通过卫星链路连接到陆地数据库服务器，陆地数据库服务器连接到陆地用户终端。
2.根据权利要求1所述的一种海洋气象站采集传输装置，其特征在于，海上气象采集处理显示终端包括用于连接海上气象采集处理显示终端的RS232/RS485串口，还包括触屏显示模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200986477U CN201464663U (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 海洋气象站采集传输装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200986477U CN201464663U (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 海洋气象站采集传输装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201464663U true CN201464663U (zh) | 2010-05-12 |
Family
ID=42392012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009200986477U Expired - Lifetime CN201464663U (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 海洋气象站采集传输装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN201464663U (zh) |
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-
2009
- 2009-09-04 CN CN2009200986477U patent/CN201464663U/zh not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA NATIONAL OFFSHORE OIL INFORMATION TECHNOLOGY Free format text: FORMER OWNER: BOHAI PETROLEUM COMMUNICATION CO., LTD. Effective date: 20130208 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100512 |