CN217305580U - 一种小型自动雨量站及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物联网技术领域，具体涉及一种小型自动雨量站，包括：控制芯片以及与所述控制芯片电连接的SL3‑1型翻斗式SL3‑1型翻斗式雨量传感器和供电单元；所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3‑1型翻斗式SL3‑1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3‑1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。运用物联网信息技术，实现雨量站供电、采集、传输一体化。能够有助于自动雨量站快速安装部署，降低建设成本，同时为气象传感器智能化提供技术储备。

Description

一种小型自动雨量站及系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其是涉及一种小型自动雨量站。

背景技术

目前气象业务普遍采用的自动雨量站的基本系统结构由数据采集器、翻斗式雨量传感器和无线通信模组构成。当有降水发生时，翻斗式雨量传感器输出为脉冲信号，数据采集器通过接收翻斗式雨量传感器的脉冲信号，进行信号处理，完成雨量数据的采集。数据采集器通过通信模组实现与中心站的数据传输。中心站接到雨量数据后，进行质量控制，数据分发。

由于现用自动雨量站整个系统结构复杂，数据采集器供电电压要求较高，在没有市电的野外环境需要通过外接较大功率的太阳能供电设备。在自动雨量站安装部署工作中，除了需要浇筑雨量筒基座外，同时需要浇铸采集箱及太阳能电池板的基座。不能实现快速部署，可扩展性较差，便携式不够等问题，同时建设成本也较高。

随着物联网信息技术的不断发展，万物互联已成为发展趋势。传统的自动雨量站技术已经不能够满足社会发展特别是智慧城市的需求。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供了以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种小型自动雨量站，包括：控制芯片以及与所述控制芯片电连接的SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器和供电单元；

所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；

所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3-1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。

进一步地，所述控制芯片型号为ESP8266芯片，所述ESP8266芯片的GPIO5与SL3-1型翻斗式雨量传感器的红接线柱连接，所述ESP8266芯片的GND引脚与所述SL3-1型翻斗式雨量传感器的黑接线柱连接，所述GPIO5引脚配置为输入模式，用于SL3-1型翻斗式雨量传感器脉冲信号的采样、处理和运算。

进一步地，还包括服务器端，所述控制芯片与所述服务器端无线连接。

进一步地，所述控制芯片通过WIFI与所述服务器端无线连接。

进一步地，所述锂电池包为10000mAh锂电池包，用于为所述小型自动雨量站供电。

进一步地，还包括指示灯，所述指示灯与所述控制芯片连接，用于指示WiFi是否连接成功。

进一步地，所述太阳能电池板功率为10w柔性薄膜太阳能板。

第二方面，本申请提供一种小型自动雨量站系统，包括如第一方面所述的小型自动雨量站。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本实用新型提供的一种小型自动雨量站，包括：控制芯片以及与所述控制芯片电连接的SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器和供电单元；所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3-1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。运用物联网信息技术，实现雨量站供电、采集、传输一体化。能够有助于自动雨量站快速安装部署，降低建设成本，同时为气象传感器智能化提供技术储备。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中一种小型自动雨量站结构框图。

图2为本实用新型一个实施例中SL3-1型翻斗式雨量传感器结构示意图。

图3为本实用新型另一个实施例中一种小型自动雨量站结构框图。

图4为本实用新型一个实施例中10小时降水数据对比图。

图中：

1.承水器；2.网罩；3.漏斗；4.上翻斗；5.汇集漏斗；6.记数翻斗；7.水平泡；8.调整六角螺钉；9.底盘；10.干簧管；11.红黑接线柱；12.计量翻斗；13.容量调节螺钉；14.定位螺钉；15.清洗拆卸螺帽；16.筒身；17.排水漏斗。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。

本实用新型未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

针对相关技术，现有自动雨量站整个系统结构复杂，数据采集器供电电压要求较高，在没有市电的野外环境需要通过外接较大功率的太阳能供电设备。在自动雨量站安装部署工作中，除了需要浇筑雨量筒基座外，同时需要浇铸采集箱及太阳能电池板的基座。不能实现快速部署，可扩展性较差，便携式不够等问题，同时建设成本也较高的问题。本实用新型提供一种小型自动雨量站，图1为本实用新型一个实施例中一种小型自动雨量站框图，如图1所示，包括：

控制芯片101以及与所述控制芯片电连接的SL3-1型翻斗式雨量传感器102和供电单元103；

具体地，SL3-1型翻斗式雨量传感器102是一种实时测量地面降雨量数据的雨量观测仪器。通过利用翻斗间歇性的翻倒动作，带动干簧管开关，发出一个个脉冲信号，从而将非电量转换成电量输出。此外，该传感器采用机械式翻斗设计，通过上翻斗的缓冲，可有效减少计量翻斗翻动过程中的降雨损失，提高测量准确度。

具体地，请参阅图2，图2是本实用新型一个实施例提供的SL3-1型翻斗式雨量传感器结构示意图。

所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；

所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3-1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。

可以理解为，本实用新型提供的一种小型自动雨量站，包括：控制芯片以及与所述控制芯片电连接的SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器和供电单元；所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3-1型翻斗式SL3-1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3-1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。运用物联网信息技术，实现雨量站供电、采集、传输一体化。能够有助于自动雨量站快速安装部署，降低建设成本，同时为气象传感器智能化提供技术储备。

在一个实施例中，所述控制芯片型号为ESP8266芯片，所述ESP8266芯片的GPIO5与SL3-1型翻斗式雨量传感器的红接线柱连接，所述ESP8266芯片的GND引脚与所述SL3-1型翻斗式雨量传感器的黑接线柱连接，所述GPIO5引脚配置为输入模式，用于SL3-1型翻斗式雨量传感器脉冲信号的采样、处理和运算。

ESP8266是一块高度集成的超低功耗的Wi-Fi芯片，最小封装尺寸仅为5mm x 5mm。需要很少的外围电路。芯片内置了一块Tensilica L106 32位微型控制器(MCU)，具有超低功耗和16位RSIC，时钟速度最高可达160MHz。支持实时操作系统(RTOS)，目前Wi-Fi协议栈只用了20％的MIPS，其他均可用于用户编程和开发。ESP8266专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而设计，最低功耗。其典型工作电压为3.3v，平均工作电流仅有80ma，通过独特的节能模式、休眠技术可进一步降低功耗。由于电路集成度高，以ESP8266为主控芯片的整个模块仅有一枚一元硬币大小。同时芯片内部具有GPIO、UART、SPI、IIS、SDIO、HSPI、PWM、ADC等众多GPIO接口。通过GPIO接口，完全能够实现对雨量传感器的脉冲信号进行A/D转换及计算，并对数字量信号进行计数统计，完成雨量数据的采集。通过前端Wi-Fi对外发送。

具体地，ESP8266芯片共有17个GPIO管脚，通过配置适当的寄存器可以给它们分配不同的功能。每个GPIO PAD都可使能内部上拉/下拉，也可配置为输出高阻。当被配置为输入时，可通过读取寄存器获取输入值；输入也可以被设置为边缘触发或电平触发来产生CPU中断。通过配置芯片的GPIO5引脚为输入模式，GPIO5和SL3-1型翻斗式雨量传感器的红接线柱连接，GND引脚与SL3-1型翻斗式雨量传感器的黑线接线柱连接，实现雨量传感器脉冲信号的采样、处理和运算，并经芯片集成的Wi-Fi功能，实现数据传输。

在一个实施例中，请参阅图3，图3是本申请一个实施例中一种小型自动雨量站结构示意图，如图3所示，还包括服务器端104，所述控制芯片与所述服务器端104无线连接。

具体地，所述控制芯片通过WIFI与所述服务器端无线连接。

WIFI的连接通过串口调试助手进行网络参数设置：以开头*@和结尾#为标识符，分别为wifi热点、密码、服务器ip、服务器端口，以“；”间隔(*@G123；12345678；192.168.1.102；8080#)。

在一个实施例中，本实用新型提供的小型自动雨量站还包括指示灯，所述指示灯与所述控制芯片连接，用于指示WiFi是否连接成功。

WIFI连接成功后，与服务器进行连接，连接成功后指示灯绿灯点亮。

服务连接成功后，可以对小型自动雨量站进行OTA升级判断，发现有新版本程序，进行下载更新。

OTA升级判断结束后。计数模式开启。计数模式开始后，计数周期为1分钟，1分钟后重新计数。每分钟向服务器发送雨量计数数据，数据样式为：降雨量2mm/min。

在一个实施例中，本申请提供的小型自动雨量站还包括串口，首次运行需要通过厂商提供的软件通过串口下载程序。

一些实施例中，本申请所提供的小型自动雨量，所述锂电池包为10000mAh锂电池包，用于为所述小型自动雨量站供电。

由于ESP8266的低功耗特性，当设备运行于Modem-sleep模式下，功耗仅为25mA左右。通过一个10000mAh锂电池包能够实现整个系统稳定运行。所述太阳能电池板功率为10w柔性薄膜太阳能板用于为锂电池包充电。

在实际使用中，本申请提供了系统运行情况数据。如表1所示，为雨量观测表。在青浦国家气象观测站内自8月开始进行测试以来系统运行稳定。2021年9月12日09时至14日08时青浦区出现一次降水天气过程。

表1雨量观测表

请参阅图4，图4是10小时降水数据对比图。如图所示，青浦国家气象观测站(站号58461)降水量合计值为47.7毫米，本申请所体用的小型自动雨量站结果为45.7毫米，误差绝对值为4％。同时对比两者小时降水数据，降水强弱分布一致。

本实用新型所提供的小型自动雨量站以ESP8266为主控芯片，结合传统的雨量传感器，运用物联网信息技术，实现雨量站供电、采集、传输一体化。能够有助于自动雨量站快速安装部署，降低建设成本，同时为气象传感器智能化提供技术储备。由于设备软件开发难度较大，如需业务化运行还需专业软件人员对程序进一步优化和完善。

本申请还提供了一种小型自动雨量站系统，包括如上所述的小型自动雨量站。

传感器的智能化是物联网技术的基层。智能化传感器就是通过运用嵌入式技术将传感器与微处理器集成为一体，使其成为具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通信功能的智能数据终端设备。本申请以ESP8266为主控芯片，结合传统的雨量传感器，运用物联网信息技术，实现雨量站供电、采集、传输一体化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“具体示例”、或“一部分实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种小型自动雨量站，其特征在于，包括：控制芯片以及与所述控制芯片电连接的SL3-1型翻斗式雨量传感器和供电单元；

所述控制芯片通过GPIO接口与所述SL3-1型翻斗式雨量传感器的接线柱连接；

所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池包，所述太阳能电池板与所述锂电池包连接，所述太阳能电池板贴附于SL3-1型翻斗式雨量传感器筒壁上，所述太阳能电池板用于为所述锂电池包充电。

2.根据权利要求1所述的小型自动雨量站，其特征在于，所述控制芯片型号为ESP8266芯片，所述ESP8266芯片的GPIO5与SL3-1型翻斗式雨量传感器的红接线柱连接，所述ESP8266芯片的GND引脚与所述SL3-1型翻斗式雨量传感器的黑接线柱连接，所述GPIO5引脚配置为输入模式，用于SL3-1型翻斗式雨量传感器脉冲信号的采样、处理和运算。

3.根据权利要求1所述的小型自动雨量站，其特征在于，还包括服务器端，所述控制芯片与所述服务器端无线连接。

4.根据权利要求3所述的小型自动雨量站，其特征在于，所述控制芯片通过WIFI与所述服务器端无线连接。

5.根据权利要求1所述的小型自动雨量站，其特征在于，所述锂电池包为10000mAh锂电池包，用于为所述小型自动雨量站供电。

6.根据权利要求3所述的小型自动雨量站，其特征在于，还包括指示灯，所述指示灯与所述控制芯片连接，用于指示WiFi是否连接成功。

7.根据权利要求1所述的小型自动雨量站，其特征在于，所述太阳能电池板功率为10w柔性薄膜太阳能板。

8.一种小型自动雨量站系统，其特征在于，包括如权利要求1-7所述的小型自动雨量站。

Images