CN203465438U - 一种气象记录仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气象记录仪，包括由电源模块供电的控制处理模块、多个模拟数据采集模块、多个数字数据采集模块、移动存储模块、状态显示模块、通信接口模块、LCD显示模块和网络接口模块，所述多个模拟数据采集模块的输入端是模拟数据连接端，多个数字数据采集模块的输入端是数字数据连接端，多个模拟数据采集模块的输出端和多个数字数据采集模块的输出端分别与控制处理模块相应的输入端电连接，所述移动存储模块、通信接口模块和网络接口模块分别与控制处理模块通信连接，所述状态显示模块的输入端和LCD显示模块的输入端分别与控制处理模块相应的输出端电连接。本实用新型具有同时兼容市场上绝大多数传感器，集中采集各种数据，价格低廉等优点。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种用于采集并实时显示天气状况的气象记录仪。
背景技术
现有的用于检测天气状况的气象采集设备已普遍应用于各种特定场合（比如港口、机场、高速公路、海岛等地方）。气象采集设备诸多为各种气象传感器（如风速传感器、大气压传感器、湿度传感器等），但一些高精度的气象传感器其输出采集数据的接口并无同一标准，如RS485串口、RS232串口以及机械式的电平信号等等。目前用于处理气象传感器采集的数据的设备并不多，而且多是对特定气象传感器订做，若需要获得多种气象数据资料时，则必须在采购多种气象传感器的同时再采购多种相应的数据采集设备并且建设这些设备上传数据的通道，而且大量价格高昂的重复建设注定无法完成大范围的布置。
发明内容
本实用新型的目的是，提供一种同时兼容市场上绝大多数传感器，集中采集各种数据，且价格低廉的气象记录仪，以克服现有技术的不足。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种气象记录仪，包括电源模块、控制处理模块、多个模拟数据采集模块、多个数字数据采集模块、移动存储模块、状态显示模块、通信接口模块、LCD显示模块和网络接口模块，所述电源模块为控制处理模块、多个模拟数据采集模块、多个数字数据采集模块、移动存储模块、状态显示模块、通信接口模块、LCD显示模块和网络接口模块供电，所述多个模拟数据采集模块的输入端是模拟数据连接端，多个数字数据采集模块的输入端是数字数据连接端，多个模拟数据采集模块的输出端和多个数字数据采集模块的输出端分别与控制处理模块相应的输入端电连接，所述移动存储模块、通信接口模块和网络接口模块分别与控制处理模块通信连接，所述状态显示模块的输入端和LCD显示模块的输入端分别与控制处理模块相应的输出端电连接。
在上述技术方案中，所述控制处理模块包括微处理器、复位电路和烧写接口电路，所述复位电路和烧写接口电路分别与微处理器相应的连接端电连接。
在上述技术方案中，所述多个模拟数据采集模块包括风速模拟信号采集模块和风力模拟信号采集模块，多个数字数据采集模块包括能见度数字信号采集模块、湿度数字信号采集模块、温度数字信号采集模块和大气压数字信号采集模块。
在上述技术方案中，所述模拟数据采集模块是隔离保护电路，隔离保护电路包括隔离放大器U28、二极管D22、二极管D23、电容C57和电容C58，所述隔离放大器U28的电源端接电源，以及接地端接地，隔离放大器U28的输入端是模拟数据连接端，隔离放大器U28的输出端同时与二极管D22的负极、二极管D23的正极、电容C57的一端和电容C58的一端电连接，所述二极管D22的正极接地、二极管D23的负极接电源、电容C57的另一端与电容C58的另一端电连接且接地，隔离放大器U28的控制端与控制处理模块相应的输入端电连接。
在上述技术方案中，所述数字数据采集模块是光电耦合电路，光电耦合电路包括光电耦合器U34、隔离放大器JP6、电阻R64、电阻R65、电阻R66、电阻R70、电容C69、电容C70和二极管D13，所述光电耦合器U34内部二极管的负极同时与电容C70的一端和电阻R70的一端电连接并接电源，光电耦合器U34内部三极管的集电极与电阻R70的另一端电连接，光电耦合器U34内部三极管的发射极与电容C70的另一端电连接并接地，光电耦合器U34内部稳压二极管的正极同时与电阻R64的一端、电阻R65的一端、电阻R66的一端、二极管D13的负极和电容C69的一端电连接，光电耦合器U34内部稳压二极管的负极同时与电阻R64的一端、电阻R66的另一端、二极管D13的正极和电容C69的另一端电连接并与隔离放大器JP6的第一连接端电连接，电阻R65的另一端和电阻R66的另一端均是数字数据连接端，电阻R64的另一端与控制处理模块相应的输入端电连接，隔离放大器JP6的第二连接端接地。
在上述技术方案中，所述通信接口模块包括第一隔离电路、第二隔离电路、第三隔离电路、第一选择器、第二选择器、RS232通信模块和RS485通信模块，所述RS232通信模块和RS485通信模块分别与第一选择器和第二选择器相应的连接端通信连接，所述第一隔离电路的输入端与控制处理模块相应的输入端电连接，第二隔离电路的输出端与控制处理模块相应的连接端电连接，第三隔离电路的输入端与控制处理模块相应的连接端电连接，第三隔离电路的输出端与RS485通信模块相应的连接端电连接，所述第一选择器同时与第一隔离电路和第二隔离电路相应端口通信连接。
在上述技术方案中，所述移动存储模块包括SD集成芯片J3和静电防护集成芯片U0，所述SD集成芯片J3与静电防护集成芯片U0相应的连接端电连接，以及与控制处理模块相应的连接端通信连接。
在上述技术方案中，所述网络接口模块包括网络隔离变压器U36和网络接头J6，所述网络隔离变压器U36与网络接头J6电连接，且网络隔离变压器U36与控制处理模块相应的连接端通信连接。
本实用新型所具有的积极效果是：本实用新型的气象记录仪适用于港口或海岛上，将气象传感器（包括机械式气象传感器和数字式气象传感器）分别与多个模拟数据采集模块和多个数字数据采集模块电连接，以接收气象传感器采集的大气参数，包括风速、风向、能见度、湿度、大气压等，并通过转换以显而易懂的格式并以特定的方式显示在LCD显示模块上，用于显示实时天气状况、实时时间以及气象记录仪自检状态；移动存储模块用以保存采集的大气参数的文字信息，以备查询；与此同时，气象记录仪的网络接口模块通过连接的有线网络将采集的实时大气参数信息实时的通过网络发至服务器的气象监控系统软件以备使用与分析，且传输的数据比较稳定而不已丢失。本实用新型同时兼容市场上绝大多数传感器，集中采集各种数据，且价格低廉，主要使用于港口及海岛气象监控。
附图说明
图1是本实用新型一种具体实施的结构方框示意图；
图2是控制处理模块的电路原理图；
图3是模拟数据采集模块的电路原理图；
图4是数字数据采集模块的电路原理图；
图5是通信接口模块的电路原理图；
图6是移动存储模块和状态显示模块的电路原理图；
图7是网络接口模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。
如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种气象记录仪，包括电源模块1、控制处理模块2、多个模拟数据采集模块3、多个数字数据采集模块4、移动存储模块5、状态显示模块6、通信接口模块7、LCD显示模块8和网络接口模块9，所述电源模块1为控制处理模块2、多个模拟数据采集模块3、多个数字数据采集模块4、移动存储模块5、状态显示模块6、通信接口模块7、LCD显示模块8和网络接口模块9供电，所述多个模拟数据采集模块3的输入端是模拟数据连接端，多个数字数据采集模块4的输入端是数字数据连接端，多个模拟数据采集模块3的输出端和多个数字数据采集模块4的输出端分别与控制处理模块2相应的输入端电连接，所述移动存储模块5、通信接口模块7和网络接口模块9分别与控制处理模块2通信连接，所述状态显示模块6的输入端和LCD显示模块8的输入端分别与控制处理模块2相应的输出端电连接。
如图2所示，为了便于烧录程序，以及确保控制处理模块工作的稳定性，所述控制处理模块2包括微处理器2-1、复位电路2-2和烧写接口电路2-3，所述复位电路2-2和烧写接口电路2-3分别与微处理器2-1相应的连接端电连接。
本实用新型所述多个模拟数据采集模块3包括风速模拟信号采集模块和风力模拟信号采集模块，多个数字数据采集模块4包括能见度数字信号采集模块、湿度数字信号采集模块、温度数字信号采集模块和大气压数字信号采集模块。
如图3所示，为了便于检测模拟量的气象参数量度，如风速、风力等，所述模拟数据采集模块3是隔离保护电路，隔离保护电路3包括隔离放大器U28、二极管D22、二极管D23、电容C57和电容C58，所述隔离放大器U28的电源端接电源，以及接地端接地，隔离放大器U28的输入端是模拟数据连接端，隔离放大器U28的输出端同时与二极管D22的负极、二极管D23的正极、电容C57的一端和电容C58的一端电连接，所述二极管D22的正极接地、二极管D23的负极接电源、电容C57的另一端与电容C58的另一端电连接且接地，隔离放大器U28的控制端与控制处理模块2相应的输入端电连接。
如图4所示，为了便于检测数字量的气象参数量度，如能见度、温度、湿度和大气压等，所述数字数据采集模块4是光电耦合电路，光电耦合电路4包括光电耦合器U34、隔离放大器JP6、电阻R64、电阻R65、电阻R66、电阻R70、电容C69、电容C70和二极管D13，所述光电耦合器U34内部二极管的负极同时与电容C70的一端和电阻R70的一端电连接并接电源，光电耦合器U34内部三极管的集电极与电阻R70的另一端电连接，光电耦合器U34内部三极管的发射极与电容C70的另一端电连接并接地，光电耦合器U34内部稳压二极管的正极同时与电阻R64的一端、电阻R65的一端、电阻R66的一端、二极管D13的负极和电容C69的一端电连接，光电耦合器U34内部稳压二极管的负极同时与电阻R64的一端、电阻R66的另一端、二极管D13的正极和电容C69的另一端电连接并与隔离放大器JP6的第一连接端电连接，电阻R65的另一端和电阻R66的另一端均是数字数据连接端，电阻R64的另一端与控制处理模块2相应的输入端电连接，隔离放大器JP6的第二连接端接地。
如图5所示，为了能够兼容RS232串口和RS485串口的不同通信方式，使得本实用新型能够适用于不同通信串口，所述通信接口模块7包括第一隔离电路7-1、第二隔离电路7-2、第三隔离电路7-3、第一选择器7-4、第二选择器7-5、RS232通信模块7-6和RS485通信模块7-7，所述RS232通信模块7-6和RS485通信模块7-7分别与第一选择器7-4和第二选择器7-5相应的连接端通信连接，所述第一隔离电路7-1的输入端与控制处理模块2相应的输入端电连接，第二隔离电路7-2的输出端与控制处理模块2相应的连接端电连接，第三隔离电路7-3的输入端与控制处理模块2相应的连接端电连接，第三隔离电路7-3的输出端与RS485通信模块7-7相应的连接端电连接，所述第一选择器7-4同时与第一隔离电路7-1和第二隔离电路7-2相应端口通信连接，所述第二选择器7-5与外部数字数据连接端相连接。
如图6所示，为了便于存储实时采集的大气参数对应的文字信息，以及对应的时间等，以备查询与分析，所述移动存储模块5包括SD集成芯片J3和静电防护集成芯片U0，所述SD集成芯片J3与静电防护集成芯片U0相应的连接端电连接，以及与控制处理模块2相应的连接端通信连接。
如图6所示，为了便于监测本实用新型的工作情况，以及便于维护，本实用新型所述状态显示模块6包括由红绿双色LED指示灯构成的4组状态显示电路，其一闪烁红色以显示当前工作正常，其二、三、四则均是以闪烁红色或绿色以显示本实用新型的数字数据采集模块4的各个接口的工作状态。
如图7所示，为了便于连接有线网络，将采集的实时大气参数信息实时的通过网络发至服务器的气象监控系统软件以备使用与分析，且传输的数据比较稳定而不已丢失，所述网络接口模块9包括网络隔离变压器U36和网络接头J6，所述网络隔离变压器U36与网络接头J6电连接，且网络隔离变压器U36与控制处理模块2相应的连接端通信连接。
本实用新型的控制处理模块2以动态方式在LCD显示模块8上显示实时的天气信息。而LCD显示模块8显示了各大气参数，如：风速、风向、能见度、湿度、大气压以及年月日时分秒等信息等，并显示气象记录仪的自检状态。见表1，本实用新型的LCD显示模块8为市售品。
表1是LCD模块大气参数图显格式：
| 项目 | 单位 | 备注 |
| Wind Speed | m/s | |
| Wind Direction | ° | 以正东方向为0° |
| Visibility | m | |
| Humidity | % | 空气中水分的百分比 |
| Pressure | KPa |
注：1、表1中的大气参数显示的数值范围均以使用的气象传感器的参数相关。所述采集的大气参数以分块显示在LCD显示器上。
2、风速参数则是显示当前风速值，其单位是米每秒（m/s），以供人们判断此时室外作业是否合适。
3、方向风向参数则是显示当前风向，显示为偏移度（以正东方向为0°）。
4、能见度参数则是显示当前可见距离数值，其单位是米（m）。
5、湿度参数则是显示当前空气中水分的百分比。
6、大气压参数则是显示当前地区的气压值，其单位是KPa。
Claims (8)
1.一种气象记录仪，其特征在于：包括电源模块（1）、控制处理模块（2）、多个模拟数据采集模块（3）、多个数字数据采集模块（4）、移动存储模块（5）、状态显示模块（6）、通信接口模块（7）、LCD显示模块（8）和网络接口模块（9），所述电源模块（1）为控制处理模块（2）、多个模拟数据采集模块（3）、多个数字数据采集模块（4）、移动存储模块（5）、状态显示模块（6）、通信接口模块（7）、LCD显示模块（8）和网络接口模块（9）供电，所述多个模拟数据采集模块（3）的输入端是模拟数据连接端，多个数字数据采集模块（4）的输入端是数字数据连接端，多个模拟数据采集模块（3）的输出端和多个数字数据采集模块（4）的输出端分别与控制处理模块（2）相应的输入端电连接，所述移动存储模块（5）、通信接口模块（7）和网络接口模块（9）分别与控制处理模块（2）通信连接，所述状态显示模块（6）的输入端和LCD显示模块（8）的输入端分别与控制处理模块（2）相应的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述控制处理模块（2）包括微处理器（2-1）、复位电路（2-2）和烧写接口电路（2-3），所述复位电路（2-2）和烧写接口电路（2-3）分别与微处理器（2-1）相应的连接端电连接。
3.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述多个模拟数据采集模块（3）包括风速模拟信号采集模块和风力模拟信号采集模块，多个数字数据采集模块（4）包括能见度数字信号采集模块、湿度数字信号采集模块、温度数字信号采集模块和大气压数字信号采集模块。
4.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述模拟数据采集模块（3）是隔离保护电路，隔离保护电路（3）包括隔离放大器U28、二极管D22、二极管D23、电容C57和电容C58，所述隔离放大器U28的电源端接电源，以及接地端接地，隔离放大器U28的输入端是模拟数据连接端，隔离放大器U28的输出端同时与二极管D22的负极、二极管D23的正极、电容C57的一端和电容C58的一端电连接，所述二极管D22的正极接地、二极管D23的负极接电源、电容C57的另一端与电容C58的另一端电连接且接地，隔离放大器U28的控制端与控制处理模块（2）相应的输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述数字数据采集模块（4）是光电耦合电路，光电耦合电路（4）包括光电耦合器U34、隔离放大器JP6、电阻R64、电阻R65、电阻R66、电阻R70、电容C69、电容C70和二极管D13，所述光电耦合器U34内部二极管的负极同时与电容C70的一端和电阻R70的一端电连接并接电源，光电耦合器U34内部三极管的集电极与电阻R70的另一端电连接，光电耦合器U34内部三极管的发射极与电容C70的另一端电连接并接地，光电耦合器U34内部稳压二极管的正极同时与电阻R64的一端、电阻R65的一端、电阻R66的一端、二极管D13的负极和电容C69的一端电连接，光电耦合器U34内部稳压二极管的负极同时与电阻R64的一端、电阻R66的另一端、二极管D13的正极和电容C69的另一端电连接并与隔离放大器JP6的第一连接端电连接，电阻R65的另一端和电阻R66的另一端均是数字数据连接端，电阻R64的另一端与控制处理模块（2）相应的输入端电连接，隔离放大器JP6的第二连接端接地。
6.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述通信接口模块（7）包括第一隔离电路（7-1）、第二隔离电路（7-2）、第三隔离电路（7-3）、第一选择器（7-4）、第二选择器（7-5）、RS232通信模块（7-6）和RS485通信模块（7-7），所述RS232通信模块（7-6）和RS485通信模块（7-7）分别与第一选择器（7-4）和第二选择器（7-5）相应的连接端通信连接，所述第一隔离电路（7-1）的输入端与控制处理模块（2）相应的输入端电连接，第二隔离电路（7-2）的输出端与控制处理模块（2）相应的连接端电连接，第三隔离电路（7-3）的输入端与控制处理模块（2）相应的连接端电连接，第三隔离电路（7-3）的输出端与RS485通信模块（7-7）相应的连接端电连接，所述第一选择器（7-4）同时与第一隔离电路（7-1）和第二隔离电路（7-2）相应端口通信连接。
7.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述移动存储模块（5）包括SD集成芯片J3和静电防护集成芯片U0，所述SD集成芯片J3与静电防护集成芯片U0相应的连接端电连接，以及与控制处理模块（2）相应的连接端通信连接。
8.根据权利要求1所述的气象记录仪，其特征在于：所述网络接口模块（9）包括网络隔离变压器U36和网络接头J6，所述网络隔离变压器U36与网络接头J6电连接，且网络隔离变压器U36与控制处理模块（2）相应的连接端通信连接。
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| CN106324704A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-11 | 天津天大求实电力新技术股份有限公司 | 一种风力发电场气象检测系统 |
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