CN203705667U - 无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，包括移动装置或固定装置，移动装置或固定装置上设置有STM32微控制器、降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路以及有害气体检测电路，STM32微控制器分别连接降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路和有害气体检测电路，STM32微控制器通过GPRS模块连接计算机，移动装置为遥控车或遥控船，本实用新型成本较低、自动化程度高，可以根据不同环境的测量要求，构建可应用到多种环境下的远程实时监测系统，通过搭载遥控车或遥控船和各种探测传感器，可对特殊情况的环境质量情况进行实时监控，从而实现固定和移动相结合。

Description

无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动监测装置，具体的说，涉及无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置。

背景技术

随着社会经济的发展，人民生活水平的不断提高，但环境的质量却在逐渐下降，近年来的气候也变得比较反常，在我国许多地区都出现洪水干旱等自然灾害，全球环境问题已成为了人们非常关注的问题，环境质量和气象工作与人们的生产生活息息相关。

目前，人们也对关键、重大、灾害性天气的监测和预报有了更高的要求，对大气质量探测的方法和信息的可靠程度也提出了很高的要求。如何有效的对环境质量和气象进行监测对于生产生活都有着不可或缺的作用。

现有的自动气象监测系统虽然己经作为了一种新的监测系统在全国得到了普遍启用，成为一种崭新的气象基本资料监测方法，但是气象监测系统是由硬件组装而成的一种专业测量仪器，其主要特点是其功能结构在仪器设计时已经明确按照用户的需求确定下来，其在使用过程中是难以进行修改或者扩充系统功能的，一个监控系统只检测一类参数，而且只能监测气象参数，为气象部门服务，而不能同时监测环境质量参数供环保部门参考。而且现有的监测系统均为固定式，不能移动，特别是当发生例如氯气泄露等特殊情况时，无法实现近距离、全方位的实时监控。

因此不仅在开发的时候会消耗大量的物力和财力，而且不利于升级和拓展，更不利于推广。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，由于STM32微控制器功能强大和拓展性好，前端数据采集及处理模块还有其他接口可用，在经费和时间允许的情况下，可根据不同的需求增加相应的传感器，即可实现对其他参数(例如时下较为热门的PM2.5浓度等参数)的检测，而且该系统不但能实现不同类参数的自动采集、处理、显示和存储，具有参数按类向所需部门分发等功能，而且能实现多点分布、移动式监测。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，包括移动装置或固定装置，所述移动装置或固定装置上设置有STM32微控制器、降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路以及有害气体检测电路，所述STM32微控制器分别连接降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路和有害气体检测电路，所述STM32微控制器通过GPRS模块连接计算机，所述移动装置为遥控车或遥控船。

进一步，降雨量检测电路包括对应量筒设置的超声波降雨量检测模块。

进一步，所述降雨量检测电路还包括雨滴传感器模块和设置在量筒底部的用于控制量筒底部排水孔开闭的电磁阀，所述雨滴传感器模块连接所述电磁阀。

进一步，所述温度检测电路包括DS18B20温度传感器。

进一步，所述湿度检测电路包括DHT11湿度传感器。

进一步，还包括CO检测电路和降雨量检测电路。

进一步，所述CO检测电路包括MQ7型CO传感器，所述有害气体检测电路包括MQ135型有害气体传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型成本较低、自动化程度较高，而且界面人性化功能齐全且易扩展，易上手使用，不但可以全天候无人值守地监测气象参数为气象部门服务，而且可以同时监测环境质量参数供环保部门参考。遥控车或遥控船搭载环境质量监控移动式系统的内容，如在发生例如氯气泄露等特殊情况时，可使用遥控车或遥控船搭载的环境质量监控系统，通过更换传感器，对事故发生周边，特别是特殊的地点或部位进行临时性的全方位实时监控，同时由于网络通信技术的的加入实现了数据的远程传输，让系统更加智能化。

系统可以实现多点对多点的数据传输，可设置多个数据采集点以形成分布式系统；系统各个模块的接口独立，当发生故障时不会相互影响，在系统拓展时也不会影响到已有的系统功能，具有良好的拓展性能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是本实用新型所述无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置的系统框图。

其中，1——STM32微控制器；  2——降雨量检测电路；

      3——温度检测电路；   4——湿度检测电路；

      5——PM2.5检测电路；  6——有害气体检测电路；

      7——GPRS模块；       8——计算机；

      9——CO检测电路；     10——显示屏。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，包括移动装置或固定装置，移动装置或固定装置上设置有STM32微控制器1、降雨量检测电路2、温度检测电路3、湿度检测电路4、PM2.5检测电路5以及有害气体检测电路6，STM32微控制器1分别连接温度检测电路3、PM2.5检测电路5和有害气体检测电路6，STM32微控制器通过GPRS模块7连接计算机8，移动装置为无人机或遥控车，通过GPRS模块7来实现远程传输数据的功能，能够做到实时采集、实时监测、实时分析和历史回查等功能。可以实现固定和移动相结合的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置

STM32是基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器，具有杰出的功耗控制以及众多的外设，最重要的是其性价比，STM32微控制器1具有价格低、功能强、使用简单、开发方便等几个很有利的优势，STM32的特点：

⑴复用I/O口重映射功能

由于有些复用功能可以重映射，使得在STM32的PCB设计的时候，方便很多。

⑵全部引脚都可以作为中断输入。

全部I/O口都可以作为中断输入，这点比很多ARM好，当要使用中断的时候，随便哪个I/O口都可以，而不需要接到特定的几个脚上，这样极大的方便了设计，不论原理图设计还是PCB设计。

⑶SWD调试支持

STM32支持SWD调试，只需要2根I/O线，就可以用来调试和下载代码，对引脚不多的型号尤其适用。

⑷串口下载程序

很多ARM都具有串口下载代码这个功能，STM32也保留了这一优秀设计，极大的降低了开发成本（不需要什么JLINK、ULINK之类的了，也不需要专门的下载器）。

STM32微控制器1连接显示屏10，采用TFT液晶显示屏10对系统的日期、时间以及系统检测的参数进行实时显示，液晶屏被设置为滚动形式，根据采集到的信号而变化显示，以确保数据的更新，在实际应用中可用液晶屏来模拟路边悬挂的屏幕显示。

温度检测电路3包括DS18B20温度传感器，DS18B20支持“一线总线”接口，测量范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5℃。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

湿度检测电路4包括DHT11湿度传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点，每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷，超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装，连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

CO检测电路9包括MQ7型CO传感器，其具有特点：信号输出指示和双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出），TTL输出有效信号为低电平，可直接接单片机；模拟量输出0～5V电压，浓度越高电压越高；对一氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性；具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；快速的响应恢复特性。

有害气体检测电路6可检测SO₂等有害气体，包括MQ135型有害气体传感器，具有的特点有：信号输出指示灯指示和双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）；TTL输出有效信号为低电平；（输出低电平时信号灯亮，可接单片机IO口）模拟量输出随浓度增加而增加，浓度越高电压越高；对硫化物、苯系蒸汽、烟雾等有害气体具有很高的灵敏度；具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；快速的响应恢复特性；带安装孔，方便固定安装；探头可以插拔设计，方便试验。

降雨量检测电路2包括超声波降雨量检测模块，对于降雨量测量采用超声波测距的方法来获得量筒中雨量的高度，只要我们知道了量筒的底面积即可通过雨水的高度计算出降雨量的大小，同时为了避免没下雨时，超声波模块也对量筒中的水进行测量而导致误测，在量筒底部开一排水孔接电磁阀，并增加了雨滴传感器模块，当雨滴传感器没有检测到雨滴时，电磁阀开，呈放水状态，当检测到雨滴时电磁阀关闭，此时检测即可通过检测量筒中雨水的高度来计算出降雨量。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：包括移动装置或固定装置，所述移动装置或固定装置上设置有STM32微控制器、降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路以及有害气体检测电路，所述STM32微控制器分别连接降雨量检测电路、温度检测电路、湿度检测电路、PM2.5检测电路和有害气体检测电路，所述STM32微控制器通过GPRS模块连接计算机，所述移动装置为遥控车或遥控船。 

2.根据权利要求1所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：所述降雨量检测电路包括对应量筒设置的超声波降雨量检测模块。 

3.根据权利要求2所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：所述降雨量检测电路还包括雨滴传感器模块和设置在量筒底部的用于控制量筒底部排水孔开闭的电磁阀，所述雨滴传感器模块连接所述电磁阀。 

4.根据权利要求1所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：所述温度检测电路包括DS18B20温度传感器。 

5.根据权利要求1所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：所述湿度检测电路包括DHT11湿度传感器。 

6.根据权利要求1所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：还包括CO检测电路和降雨量检测电路。 

7.根据权利要求6所述的无人值守基站的环境质量和气象参数自动监测装置，其特征在于：所述CO检测电路包括MQ7型CO传感器，所述有害气体检测电路包括MQ135型有害气体传感器。