CN203275680U

CN203275680U - 一种基于无线传感器网络的应急气象观测装置

Info

Publication number: CN203275680U
Application number: CN 201320231467
Authority: CN
Inventors: 杜景林; 罗希昌; 周杰
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-02

Abstract

本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，包括车载移动网关以及便携式观测节点装置，车载移动网关包括卫星通信装置、WSN通信装置、GPRS通信装置和网关主控芯片，便携式观测节点装置包括传感器装置、接口电路、数据处理与通信装置以及电源，传感器装置通过接口电路连接到数据处理与通信装置，WSN通信装置、卫星通信装置和GPRS通信装置均连接到网关主控芯片，电源连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。本实用新型装置架构简单，气象数据采集方便，数据传输效率高，准确性好。

Description

一种基于无线传感器网络的应急气象观测装置

技术领域

本实用新型涉及一种气象观测装置，特别是一种基于无线传感器网络的应急气象观测装置。

背景技术

在以下几种情况下，常常需要气象部门提供应急气象观测服务：第一、突发性灾害性天气来临时，如飓风、雾霾、暴雨等，气象部门需要对受灾区或者可能受灾区进行动态监测。第二、举办大型活动时，需要气象部门现场观测气象状况，提供气象保障服务。第三、在气象灾害、地质灾害之后，灾区的基础通讯设施遭到破坏不能正常工作的情况下，也迫切需要气象部门对灾区的天气状况进行跟踪观测。

目前，气象应急观测主要依靠车载气象台和移动式自动气象站。如公开号为CN300735656的专利公布了一种车载移动气象台，该移动气象台包括车体、车载气象传感器和车载卫星通讯模块，车载传感器采集的数据通过卫星通道传给气象监测中心。又如公开号为CN201392407Y的专利公开了一种移动气象站，该气象站由传感器、数据采集板、点对点模块和GPRS模块组成，该移动气象站便于携带，但是其远程通讯依赖于GPRS网络，其在GPRS网络未覆盖的区域无法进行远程气象数据传输。

随着通信技术、传感器技术和计算技术的发展，无线传感器网络技术得到了迅猛的发展，并在许多领域得到了广泛应用。此外，随着我国自主研发的北斗卫星定位导航通信装置的建成和不断完善，卫星数据通信业务也在不断的增加。这为气象观测装置的架设建立以及气象数据的实时传输提供了方便，以改善气象预警的精度和效率。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的应急气象观测装置，架构简单，使用方便，有效地提高了气象数据采集传输的精度和效率，从而提高了气象预警的覆盖率。

本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，包括车载移动网关以及便携式观测节点装置，所述车载移动网关包括卫星通信装置、WSN通信装置、GPRS通信装置和网关主控芯片，所述便携式观测节点装置包括传感器装置、接口电路、数据处理与通信装置以及电源，所述传感器装置通过接口电路连接到数据处理与通信装置，所述WSN通信装置、卫星通信装置和GPRS通信装置均连接到网关主控芯片，所述电源连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，架构简单，数据采集和观测节点分布广泛，提高了气象观测的精度和效率，同时具有了良好的数据传输效率，从而体了气象观测预警的准确性和及时性，覆盖面广，观测密度大，可靠性强，灵活度高。

本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置的一种改进，所述传感器装置包括温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器中的至少一种，所述温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器并联连接到电源。本改进通过设置的多种气象信息传感器，丰富了气象观测数据的种类，从而提高了气象观测的准确性和细致性。

本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置的又一种改进，所述电源还设置有电压转换装置，所述电压转换装置连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。本改进通过设置的电源转换装置，为传感器装置和数据处理与通信装置分别供电，不仅保证观测装置内各器件的安全供电，还有利于维持系统稳定，提高器件的工作效率。

本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，架构简单，使用方便，移动性好，同时具有良好的观测精度和数据采集传输效率，提高了气象观测预警的区域覆盖率，提高了气象预警的精度和效率，为人们的日常生活提供了方便。

附图说明

图1、本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置的系统结构图；

图2、本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置的便携式观测节点装置的结构示意图；

图3、本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置的车载移动网关的结构示意。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1至图3所示，本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，包括车载移动网关以及便携式观测节点装置，所述车载移动网关包括卫星通信装置、WSN通信装置、GPRS通信装置和网关主控芯片，所述便携式观测节点装置包括传感器装置、接口电路、数据处理与通信装置以及电源，所述传感器装置通过接口电路连接到数据处理与通信装置，所述WSN通信装置、卫星通信装置和GPRS通信装置均连接到网关主控芯片，所述电源连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。本实用新型公开的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，架构简单，数据采集和观测节点分布广泛，提高了气象观测的精度和效率，同时具有了良好的数据传输效率，从而体了气象观测预警的准确性和及时性，覆盖面广，观测密度大，可靠性强，灵活度高。

作为一种优选，所述传感器装置包括温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器中的至少一种，所述温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器并联连接到电源。通过设置的多种气象信息传感器，丰富了气象观测数据的种类，从而提高了气象观测的准确性和细致性。

作为一种优选，所述电源还设置有电压转换装置，所述电压转换装置连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。通过设置的电源转换装置，为传感器装置和数据处理与通信装置分别供电，不仅保证观测装置内各器件的安全供电，还有利于维持系统稳定，提高器件的工作效率。

实施例

便携式观测节点装置的传感器装置包括温湿度传感器、气压传感器、风向风速传感器、降雨量传感器六种传感器。温湿度传感器、气压传感器采用铠装探头，风速风向传感器采用小型风杯和小型风标，雨量传感器采用轻型雨量筒。以上各气象传感器均带有RS485接口。传感器装置与数据处理与通信装置采用modbus总线协议进行通信，各个气象传感器通过RS485接口挂载在modbus总线上，并通过航空插头进行连接。便携式观测节点装置的数据处理与通信装置选用片上系统芯片CC2531，CC2531集成了一颗8051单片机和一颗CC2531射频芯片，CC2531射频芯片符合IEEE802.15.4协议物理层标准并且带有定位引擎，可以实现节点的精确定位。电源采用3.7V可充电锂电池组，并通过电压转换装置转换为3.3V和5V电压，供数据处理与通信装置和传感器装置使用。便携式观测节点装置组成对等的多跳网络，每个节点即担负数据采集任务又担负数据中转任务，该网络的实现基于TinyOS协议栈，协议栈的网络层使用Xmesh路由协议。车载移动网关的2.4G通信装置也采用CC2531模块，实现与便携式观测节点装置的通信，CC2531芯片通过第1串行口与数据处理与通信装置相连接。车载移动网关的主控芯片采用ARM处理器，ARM处理器的第1串行口与CC2531芯片连接，第2串行口与GPRS通信装置相连接，第3串行口与卫星通信装置相连接。车载移动网关的主控芯片预留了一个RS232接口，用于和车载数据管理平台相连接。车载移动网关的主控芯片采用如下控制方法对GPRS通信装置和卫星通信装置进行控制：发送数据时，优先使用GPRS通信装置进行通信，如果GPRS通信连接中断时间超过设定时间或者GPRS服务不可用，车载移动网关的主控芯片自动唤醒卫星通信装置，通过卫星通信方式传送气象数据，当车载移动网关使用卫星通信方式进行气象数据传送时，车载移动网关的主控芯片定时检测GPRS通信是否可用，如果检测到GPRS通信方式可用，在卫星通信发送完本次数据后，车载移动网关的主控芯片将系统的通信方式切换至GPRS通信方式。GPRS通信装置使用华为公司的GTM900C模块，通过第2串行口与车载移动网关的主控芯片通信，GTM900C完成数据的GPRS通信协议封装。卫星通信装置使用北斗卫星嵌入式数据通信模块，该模块与车载移动网关的主控芯片通过串行口3相连接，并将数据通过北斗卫星系统发送到气象信息监控中心。车载移动网关预留了一个RS232接口，用于连接车载数据管理平台，车载数据管理平台通过RS232口读取数据，所有便携式传观测节点装置进行监控，并把采集的数据进行存储。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于无线传感器网络的应急气象观测装置，其特征在于：包括车载移动网关以及便携式观测节点装置，所述车载移动网关包括卫星通信装置、WSN通信装置、GPRS通信装置和网关主控芯片，所述便携式观测节点装置包括传感器装置、接口电路、数据处理与通信装置以及电源，所述传感器装置通过接口电路连接到数据处理与通信装置，所述WSN通信装置、卫星通信装置和GPRS通信装置均连接到网关主控芯片，所述电源连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，其特征在于：所述传感器装置包括温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器中的至少一种，所述温湿度传感器或者气压传感器或者风速风向传感器或者降雨量传感器并联连接到电源。

3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络的应急气象观测装置，其特征在于：所述电源还设置有电压转换装置，所述电压转换装置连接到传感器装置以及数据处理与通信装置。