CN204903787U - 一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站，属于气象勘测领域。所述实用新型包括酸雨-雨量传感器，以及带有酸雨-雨量传感器、风速-风向传感器、温湿度等传感器的气象站。本实用新型通过使用酸雨-雨量传感器，将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性，在酸雨和雨量统计方面，可以为环境保护部门、气象部门特别是文物保护部门提供实时实地可靠准确的环境信息，为大型古遗址保护和古建筑保护提供了更好的保护措施。

Description

一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站

技术领域

本实用新型涉及气象勘测领域，特别涉及一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站。

背景技术

我国西北地区的大型遗址古迹，由于长期处于极端复杂恶劣的气候环境之中，导致建筑坍塌、墙体腐蚀。其中酸雨腐蚀、雨水的冲刷、风沙的堆积更是加剧了建筑物的损坏速度，古遗址破坏已经成为西北地区大型土遗址保护中典型的环境工程问题之一。为了提高对遗址古迹的保护力度，常用的方式是建立实体强观测站。

气象站集合了多种传感器，包括酸雨-雨量、风速-风向、温湿度传感器，各个传感器可完成对目标信息的采集、处理、交换、存储、传输、显示，并通过无线模块将所采集环境信息传输到物联网路由器，由路由器发送到移动平台或远程计算机，实现基于物联网技术的野外大型古遗址群环境信息监测。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的气象站在进行雨量测量时，往往采用传统的量筒测量法，这样需要人工进行读数，无法实现雨量的自动测量，从而降低了野外雨量测量的便利性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站，所述一种酸雨-雨量传感器及带有酸雨-雨量传感器的气象站，包括：

一种酸雨-雨量传感器，所述酸雨-雨量传感器，包括：

红外测距传感器、收集漏斗、虹吸管、pH检测探头、pH检测槽。

一种带有酸雨和雨量传感器的气象站，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站，包括：

酸雨-雨量传感器，所述酸雨-雨量传感器至少包括红外测距传感器和pH检测探头；

温湿度传感器、风速-风向传感器、雨滴传感器、温度传感器、动力模块、通信模块、显示模块、加热模块、控制模块。

可选的，所述酸雨-雨量传感器，具体包括：

红外测距传感器、收集漏斗、虹吸管、pH检测探头、pH检测槽。

可选的，所述动力模块至少包括：

太阳能电池板、风力发电机、锂离子蓄电池。

可选的，所述控制模块，包括：

用于控制所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的AVRarduino单片机。

可选的，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站，还包括：

用于支撑所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的T型支架。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

通过使用酸雨-雨量传感器，将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性，在酸雨和雨量统计方面，可以为环境保护部门、气象部门特别是文物保护部门提供实时实地可靠准确的环境信息，为大型古遗址保护和古建筑保护提供了更好的保护措施。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中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本实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的一种带有酸雨和雨量传感器的气象站中酸雨-雨量传感器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种带有酸雨和雨量传感器的气象站的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种带有酸雨和雨量传感器的气象站的模块结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种带有酸雨和雨量传感器的气象站的部件的整体实施框架结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。

实施例一

本实用新型提供了一种带有酸雨和雨量传感器的气象站1，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站1，如图1所示，包括：

红外测距传感器11、收集漏斗12、虹吸管13、pH检测探头14、pH检测槽15。

在实施中，该酸雨-雨量传感器101的工作过程为：

收集雨水由收集漏斗进入pH检测槽，由pH检测探头将雨水的酸碱化学电信号转换为电压信号，再经滤波、高阻放大电路实现信号的调理，最后雨水pH值即可通过调理后信号表示。雨量测量是通过红外测距传感器测量液面高低变化实现，将红外测量传感器信号传输到单片机内计算实现雨量的测量。

进一步的，酸雨-雨量传感器101采用集成式传感器，且可以工作在低温环境下。气象站装置箱加有保温处理，采用圆柱体外形减少风阻，安装方式根据安装环境分为落地式安装、悬挂式安装和支架式安装等。

该酸雨-雨量传感器101将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性。酸雨传感器采用自调理电路和保温装置，电路具有滤波、高阻放大、温度补偿功能，酸雨传感器可工作在-30℃环境中。

尤其是其中的雨量传感器采用的是无接触、无机械机构带有虹吸功能的红外测量方法，采用信号调理电路将液面变化转化为液面高度，可以精确测量雨量值，且增加了该酸雨-雨量传感器的使用寿命。

本实施例中，通过使用酸雨-雨量传感器，实现了雨量的自动测量，并且将pH检测和雨量检测合二为一，实现了检测结构的简化，降低了酸雨和雨量测量的故障发生率。

实施例二

本实用新型提供了一种带有酸雨和雨量传感器的气象站1，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站1，如图2所示，包括：

酸雨-雨量传感器101，所述酸雨-雨量传感器101至少包括红外测距传感器和pH检测探头；

温湿度传感器102、风速-风向传感器103、雨滴传感器104、温度传感器105、动力模块106、通信模块107、显示模块108、加热模块109、控制模块110。

在实施中，酸雨-雨量传感器101用于收集雨水，并测量雨量以及雨水的pH值，温湿度传感器102用于测量该气象站外部环境的温度和湿度，风速-风向传感器103用于测量该气象站外部环境的风速和风向，雨滴传感器104用于测量该气象站外部环境是否有雨滴落下，温度传感器105用于检测该气象站内部的温度，动力模块106用于为该气象站的所有单元提供电力支持，通信模块包含无线网卡，用于将上述众多传感器采集到的数据进行无线传输，显示模块108则用于将上述众多传感器采集到的数据在液晶屏上进行显示，加热模块则用于在外部环境过低时为该气象站提供加热，防止内部元件由于低温导致损坏。

在上述众多传感器以及模块中，如图3所示，酸雨-雨量传感器101、温湿度传感器102、风速-风向传感器103、雨滴传感器104、温度传感器105作为输入模块与控制模块110相连，显示模块108作为输出模块，使得控制模块110在根据输入模块的数据下，将获取到的数据输出至显示模块108上，并且动力模块106和通信模块107、加热模块109，根据控制模块110，在需要进行能源切换以及指令接收、数据发送时，进行相关操作。

本实施例提供的带有酸雨和雨量传感器的气象站，包括酸雨-雨量传感器101、风速-风向传感器103、温湿度等传感器102，通过使用酸雨-雨量传感器101，将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性，在酸雨和雨量统计方面，可以为环境保护部门、气象部门特别是文物保护部门提供实时实地可靠准确的环境信息，为大型古遗址保护和古建筑保护提供了更好的保护措施。

可选的，所述酸雨-雨量传感器101，如图1所示，具体包括：

红外测距传感器11、收集漏斗12、虹吸管13、pH检测探头14、pH检测槽15。

在实施中，该酸雨-雨量传感器101的工作过程为：

收集雨水由收集漏斗进入pH检测槽，由pH检测探头将雨水的酸碱化学电信号转换为电压信号，再经滤波、高阻放大电路实现信号的调理，最后雨水pH值即可通过调理后信号表示。雨量测量是通过红外测距传感器测量液面高低变化实现，将红外测量传感器信号传输到单片机内计算实现雨量的测量。

进一步的，酸雨-雨量传感器101采用集成式传感器，且可以工作在低温环境下。气象站装置箱加有保温处理，采用圆柱体外形减少风阻，安装方式根据安装环境分为落地式安装、悬挂式安装和支架式安装等。

该酸雨-雨量传感器101将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性。酸雨传感器采用自调理电路和保温装置，电路具有滤波、高阻放大、温度补偿功能，酸雨传感器可工作在-30℃环境中。

尤其是其中的雨量传感器采用的是无接触、无机械机构带有虹吸功能的红外测量方法，采用信号调理电路将液面变化转化为液面高度，可以精确测量雨量值，且增加了该酸雨-雨量传感器的使用寿命。

可选的，所述动力模块106至少包括：

太阳能电池板、风力发电机、锂离子蓄电池。

在实施中，供电采用太阳能电池板和风力发电机。当有风或者有阳光的时候由太阳能电池板和风力发电机给系统供电，多余电量将存储到锂离子蓄电池，没有阳光也没有风时候就由锂离子蓄电池给整个系统供电。气象站采用自动温度调控，当温度低于传感器损坏温度时加热模块109会自动开启。

可选的，所述控制模块110，包括：

用于控制所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的AVRarduino单片机111。

在实施中，当雨滴传感器104检测到雨水唤醒AVRarduino单片机111，酸雨-雨量传感器101、风速-风向传感器103采集的信号经调理电路变换后送入AVRarduino单片机111进行A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换，AVRarduino单片机采集温湿度传感器102、温度传感器105信号判断传感器内部温度和外部温度开启或关闭陶策加热片109、加热模块109。数据处理完成后，AVRarduino单片机111将采集到的信号显示到显示模块108中的液晶显示器上，当上位机发来请求信号时将采集到的所有信号数据经无线通信模块107发送到网关，研究人员则可通过移动终端或计算机客户端访问远程数据服务器来获取野外大型古遗址群周边环境的各项气象数据信息。

基于该AVRarduino单片机111，由电压比较电路和梳状雨滴传感板组成的雨滴传感器104，当没有降雨时返回高电平，有降雨时返回低电平，雨滴信号通过数据线传送到AVRarduino单片机。当有降雨时，雨水由集雨器收集流入酸雨-雨量传感器101测量酸雨值和雨量值。

其中，基于该AVRarduino单片机111，如果酸雨-雨量传感器101的酸雨测量采用在线pH探头采集电荷信号经以3140EZ芯片为核心的调理电路滤波、放大、温度补偿后传输到AVRarduino的A/D，再经运算可得到酸雨的酸碱度。雨量测量，采用带自校准、筒状电容测量方式，雨水进入酸雨-雨量传感器101液面发生变化改变了电容大小，将电容转换为电压后接入AVRarduino单片机111的A/D进行数据处理即可得到雨量值。

同样的，基于该AVRarduino单片机111，风速-风向传感器103产生模拟量直接进入AVRarduino的A/D，可根据电压值得到风速-风向值。温湿度传感器102和温度传感器105采集的数字信号直接进入AVRarduino207。当温湿度传感器102温度低于0℃且雨滴传感器104检测到信号开启加热模块，可以将雪融化变为雨水测量，当温度传感器105采集温度低于5℃开启加热模块，以防止传感器测量样品结冰，保障酸雨、雨量测量正常。

由此可见，在使用AVRarduino单片机111后，结合上述传感器，能够实现雨滴检测、酸雨-雨量检测、风速风向检测等功能，以及将上述传感器采集到的数据进行传输的操作，这为野外无人值守的气象站实现长期工作提供了技术基础。并且在以AVRarduino单片机111为例的控制模块110的控制下，控制模块仅仅将酸雨-雨量传感器101、温湿度传感器102、风速-风向传感器103、雨滴传感器104、温度传感器105等输入模块采集到的数据进行获取，并将获取到的数据输出至显示模块进行输出，在该过程中，控制模块110没有进行额外的数据处理，也就是控制模块110相对于现有技术中也仅仅是增加了酸雨-雨量传感器101的数据输入，以及向该传感器的数据进行输出之外，没有增加其余的功能，在此进行说明。

可选的，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站，还包括：

用于支撑所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的T型支架111。

基于该T型支架，具体实现如图4，为整体实施框架结构。该带有酸雨和雨量测试功能的气象站的传感器放置在T型支架111上，左端是风力发电机21，中间是显示模块中的108中的液晶显示器22和传感器筒体23。集雨器24放置在传感器筒体23的顶部，集雨器24顶部放置雨滴传感器104外侧放置加热模块109。传感器筒体内主要放置动力模块中的锂离子电池26、酸雨-雨量传感器101、温度传感器105、加热模块109、AVRarduino单片机109等。右端放置动力模块106中的太阳能电池板25，T型支架111下端放置风速-风向传感器103和温湿度传感器102。

本实施例提供的带有酸雨和雨量传感器的气象站，包括酸雨-雨量传感器101、风速-风向传感器103、温湿度等传感器102，通过使用酸雨-雨量传感器101，将酸雨测量与雨量测量集成为一体，可以保证酸雨-雨量数据的一致性、准确性和可靠性，在酸雨和雨量统计方面，可以为环境保护部门、气象部门特别是文物保护部门提供实时实地可靠准确的环境信息，为大型古遗址保护和古建筑保护提供了更好的保护措施。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中得先后顺序。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，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 (6)

1.一种酸雨-雨量传感器，其特征在于，所述酸雨-雨量传感器，包括：

红外测距传感器、收集漏斗、虹吸管、pH检测探头、pH检测槽；其中，所述虹吸管安装在pH检测槽上；所述收集漏斗下端连接所述pH检测槽，所述pH检测探头位于pH检测槽内；所述红外测距传感器用于测量pH检测槽中液面高度。

2.一种带有酸雨和雨量传感器的气象站，其特征在于，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站，包括：

酸雨-雨量传感器，所述酸雨-雨量传感器至少包括红外测距传感器和pH检测探头；

温湿度传感器、风速-风向传感器、雨滴传感器、温度传感器、动力模块、通信模块、显示模块、加热模块、控制模块；

其中，所述酸雨-雨量传感器、温湿度传感器、风速-风向传感器、雨滴传感器、温度传感器作为输入模块与控制模块相连。

3.根据权利要求2所述的带有酸雨和雨量传感器的气象站，其特征在于，所述酸雨-雨量传感器，具体包括：

红外测距传感器、收集漏斗、虹吸管、pH检测探头、pH检测槽。

4.根据权利要求2所述的带有酸雨和雨量传感器的气象站，其特征在于，所述动力模块至少包括：

太阳能电池板、风力发电机、锂离子蓄电池。

5.根据权利要求2所述的带有酸雨和雨量传感器的气象站，其特征在于，所述控制模块，包括：

用于控制所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的AVRarduino单片机。

6.根据权利要求2所述的带有酸雨和雨量传感器的气象站，其特征在于，所述带有酸雨和雨量传感器的气象站，还包括：

用于支撑所述带有酸雨和雨量传感器的气象站工作的T型支架。