CN206741011U - 远程多功能环境参数监测装置 - Google Patents

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杨卓静
张建伟
袁爱军
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Abstract

本实用新型提供一种远程多功能环境参数监测装置，包括数据采集及传输单元及太阳能供电单元，数据采集及传输单元包括密封壳体、雨量测量机构、数据采集及传输模块；数据采集及传输模块包括主控芯片、风速风向传感器、气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器、土壤温湿度传感器、无线传输模块，各传感器的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接，无线传输模块的数据输入输出端与主控芯片的I/O端相连接；各传感器及雨量测量机构采集的各项环境参数，包括风速、风向、气温、气压、CO2浓度、地温、地湿、雨量等，通过无线传输模块传输至监测中心，以进行实时的数据监测及进一步的数据处理。本实用新型可采集多项环境参数，并具有远程传输功能。

Description

远程多功能环境参数监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种远程多功能环境参数监测装置，特别是涉及一种应用于环境地质调查领域、能够监测多项环境参数的远程多功能环境参数监测装置。
背景技术
目前，在环境地质调查工作中需要监测多项环境参数，常规的环境参数主要包括风速、风向、地温、地湿、气温、气压、雨量、CO2浓度等八项参数。现有的应用于环境参数监测的设备仅可监测其中的一项或几项参数，若需同时监测上述八项环境参数，需要配置多种类型的监测设备，而且，现有的监测设备一般局限于现场实时单点测试，无法实现监测数据的远程传输，难以实现区域统一时基的大规模、网络化监测。
实用新型内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种远程多功能环境参数监测装置，能够监测风速、风向、地温、地湿、气温、气压、雨量、CO2浓度八项环境参数，且监测数据可经无线传输模块传输至室内的监控中心，为环境参数监测网络建设提供设备支持。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种远程多功能环境参数监测装置，包括数据采集及传输单元及为其供电的供电单元，
数据采集及传输单元包括密封壳体、雨量测量机构、数据采集及传输模块；
该数据采集及传输模块包括主控芯片、风速风向传感器、气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器、土壤温湿度传感器、无线传输模块，各传感器的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接，无线传输模块的数据输入输出端与主控芯片的I/O端相连接；
雨量测量机构包括设置于密封壳体顶部的漏斗，具有入水口与两出水口的分雨器，漏斗出口与分雨器的入水口对应，分雨器的底部中央通过平衡调节机构与密封壳体相连接，分雨器可绕该平衡调节机构转动，分雨器的底部两端分别设有干簧管，两干簧管的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；密封壳体底部对应分雨器的位置固定有两平衡支架，两平衡支架上分别设有轨道，两轨道上分别通过弹簧与对应的排水容器、恒磁铁相连接，两恒磁铁与两干簧管一一对应，两排水容器与分雨器的两出水口一一对应；主控芯片包括用于记录干簧管状态变化信号的计数器电路。
所述供电单元为太阳能供电单元，其包括防水箱体，防水箱体顶部的太阳能板，防水箱体内部的电源转换电路、蓄电池，防水箱体侧壁设有电源插座，太阳能板的电能输出端通过电源转换电路与蓄电池的电能输入端相连接，蓄电池的电能输出端通过导线与电源插座电性连接。
所述排水容器底部设有排水阀。
所述风速风向传感器设于所述密封壳体外部顶端，所述气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器设于所述密封壳体内部侧壁上，
所述土壤温湿度传感器包括电性连接的感应探头和采集电路，该感应探头埋设于地下，该采集电路布设于所述密封壳体内，其信号输出端与所述主控芯片的信号输入端相连接。
所述风速风向传感器包括支架、感应扇叶及处理电路，该支架安装在所述密封壳体的外侧顶部，与地面垂直，该感应扇叶与地面平行。
所述密封壳体的侧壁上设有换气阀，该换气阀的控制端与所述主控芯片的控制信号输出端相连接。
所述密封壳体的侧壁上设有电源接口，用于通过电源线与所述太阳能供电单元的电源插座相连接。
所述防水箱体采用硬质塑料制成。
所述密封壳体是由不锈钢板制成的圆柱形桶体。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型能够实现风速、风向、地温、地湿、气温、气压、雨量、CO2浓度等八项环境参数的监测，且监测数据可经无线传输模块传输至远程的监控中心，为各类矿区、CO2地质存储区等典型地区的环境参数监测网络建设提供设备支持；
2、本实用新型将多种数据采集仪器布设于同一密封壳体内，整个装置安装与布设方便；
3、本实用新型使用太阳能板供电，节能环保，能够实现长期、稳定可靠的实时监测功能；
4、在本实用新型的装置基础上，易于根据需要进行功能性扩展，通用性强。
附图说明
图1是本实用新型的太阳能供电单元的结构示意图。
图2是本实用新型的数据采集及传输单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型公开的远程多功能环境参数监测装置，包括太阳能供电单元、数据采集及传输单元。
太阳能供电单元包括防水箱体2，防水箱体顶部的太阳能板1，防水箱体内部的电源转换电路5、蓄电池4等，防水箱体侧壁设有电源插座3，太阳能板1的电能输出端通过电源转换电路5与蓄电池4的电能输入端相连接，蓄电池4的电能输出端通过导线与电源插座3电性连接，电源转换电路5用于实现稳压及对蓄电池4的充放电功能。
数据采集及传输单元包括密封壳体6、雨量测量机构、数据采集及传输模块等。
数据采集及传输模块包括主控芯片7、风速风向传感器8、气温传感器、气压传感器22、CO2浓度传感器21、土壤温湿度传感器、无线传输模块等，各传感器的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接，无线传输模块的数据输入输出端与主控芯片的I/O端相连接。其中，风速风向传感器8设于密封壳体6外部顶端，气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器设于密封壳体6内部侧壁上，土壤温湿度传感器包括电性连接的感应探头91和采集电路92，感应探头91埋设于地下，采集电路92布设于密封壳体6内，其信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；各传感器采集的各项环境参数，包括风速、风向、气温、气压、CO2浓度、地温、地湿等，均通过无线传输模块传输至监测中心，以进行实时的数据监测及进一步的数据处理。
雨量测量机构包括设置于密封壳体6顶部的用于接收雨水的漏斗10，漏斗的出口与分雨器11相对应，分雨器11为两端及侧壁开口的圆柱体，分雨器11的两端开口为出水口111，分雨器11的侧壁开口为入水口112，漏斗的出口与分雨器的入水口112相对应，分雨器11的底部正中央通过平衡调节机构12与密封壳体6相连接，分雨器11可绕平衡调节机构12转动，分雨器11的底部两端分别设有干簧管13，两干簧管13的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；密封壳体6底部对应分雨器11的位置固定有两平衡支架14，两平衡支架14上分别设有轨道，两轨道上分别通过弹簧与对应的排水容器15、恒磁铁16相连接，两恒磁铁16与两干簧管13一一对应。
雨量测量机构的工作原理是：雨水经漏斗10流入分雨器11，分雨器11位置下降，其底端的干簧管13与对应的恒磁铁16吸合(两个干簧管分别与对应的恒磁铁吸合，或是分雨器倾斜，其中一个干簧管与其对应的恒磁铁吸合)，雨水经分雨器11的出水口111流入相对应的排水容器15，当排水容器15中的雨水达到一预定容量时，排水容器15位置下降，干簧管13与恒磁铁16分离，排水容器15底部的自动排水阀17打开，雨水排出，排水容器15受弹簧回复力的作用上升到初始位置；这样，干簧管13从与恒磁铁16吸合到分离，其状态变化的信号传输至主控芯片，主控芯片根据该状态变化信号，利用一计数器电路计数，状态每变化一次计数器加一，测量结束后，根据计数器的计数结果及排水容器的预定容量，计算得到总的雨量值，计算得到的雨量值参数经无线传输模块传输至监测中心。
密封壳体6的侧壁上设有换气阀18，换气阀18的控制端与主控芯片的控制信号输出端相连接，监测装置使用之前，通过控制换气阀18实现密封壳体6内部与外界环境的换气，提高CO2浓度参数的监测准确度。
密封壳体6的侧壁上还设有电源接口19，用于通过电源线与太阳能供电单元的电源插座3相连接，通过太阳能供电单元为数据采集及传输模块供电。
风速风向传感器8包括支架、感应扇叶及处理电路20，支架安装在密封壳体6外侧顶部，与地面垂直，感应扇叶与地面平行。
于一具体实施例中，太阳能板采用以多晶硅板、封装玻璃、极板玻璃为主要材料，利用光电转换技术，制成规格为1200*450*30mm的太阳能电池板，其输出功率为100W，输出电压为19V，转换效率为18％。
蓄电池的规格为：输出电压为12V，容量为55AH，体积为长*宽*高＝22*10*17。
防水箱体2为采用硬质塑料制成的密闭防水箱体，能够有效起到电气隔离作用，同时保护内部电源转换电路及蓄电池等部件。
密封壳体6是由不锈钢板制成的圆柱形桶体。
以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，包括数据采集及传输单元及为其供电的供电单元，
数据采集及传输单元包括密封壳体、雨量测量机构、数据采集及传输模块；
该数据采集及传输模块包括主控芯片、风速风向传感器、气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器、土壤温湿度传感器、无线传输模块，各传感器的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接，无线传输模块的数据输入输出端与主控芯片的I/O端相连接；
雨量测量机构包括设置于密封壳体顶部的漏斗，具有入水口与两出水口的分雨器，漏斗出口与分雨器的入水口对应，分雨器的底部中央通过平衡调节机构与密封壳体相连接，分雨器可绕该平衡调节机构转动，分雨器的底部两端分别设有干簧管，两干簧管的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；密封壳体底部对应分雨器的位置固定有两平衡支架，两平衡支架上分别设有轨道，两轨道上分别通过弹簧与对应的排水容器、恒磁铁相连接，两恒磁铁与两干簧管一一对应，两排水容器与分雨器的两出水口一一对应；主控芯片包括用于记录干簧管状态变化信号的计数器电路。
2.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述供电单元为太阳能供电单元，其包括防水箱体，防水箱体顶部的太阳能板，防水箱体内部的电源转换电路、蓄电池，防水箱体侧壁设有电源插座，太阳能板的电能输出端通过电源转换电路与蓄电池的电能输入端相连接，蓄电池的电能输出端通过导线与电源插座电性连接。
3.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述排水容器底部设有排水阀。
4.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述风速风向传感器设于所述密封壳体外部顶端，所述气温传感器、气压传感器、CO2浓度传感器设于所述密封壳体内部侧壁上。
5.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述土壤温湿度传感器包括电性连接的感应探头和采集电路，该感应探头埋设于地下，该采集电路布设于所述密封壳体内，其信号输出端与所述主控芯片的信号输入端相连接。
6.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述风速风向传感器包括支架、感应扇叶及处理电路，该支架安装在所述密封 壳体的外侧顶部，与地面垂直，该感应扇叶与地面平行。
7.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述密封壳体的侧壁上设有换气阀，该换气阀的控制端与所述主控芯片的控制信号输出端相连接。
8.根据权利要求2所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述密封壳体的侧壁上设有电源接口，用于通过电源线与所述太阳能供电单元的电源插座相连接。
9.根据权利要求2所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述防水箱体采用硬质塑料制成。
10.根据权利要求1所述的远程多功能环境参数监测装置，其特征在于，所述密封壳体是由不锈钢板制成的圆柱形桶体。
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