CN217767593U - 一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，包括壳体，壳体的上端开设用于放置定位模块天线的第一凹槽，以及用于放置短信模块天线的第二凹槽，壳体的下端设有充电线接口和出声孔；壳体的正面开设用于放置显示模块的第三凹槽，第三凹槽的下方设置按键，壳体的一侧侧面上设有一个SIM卡插口，SIM卡插口的下方开设用于放置电场强度传感器模块的第四凹槽。本实用新型具有灵敏度高的优点，可检测微小电场强度；本实用新型通过检测空气中的电场强度对极端天气进行预测，当可能出现极端天气时使用语音、文字主动提醒用户，并发送包含位置信息的求助短信给预留号码，使求助过程自动化和更加快速，提高了户外活动者的安全性。

Description

一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置

技术领域

本实用新型涉及户外活动安全技术领域，尤其是一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，居民收入水平不断提高，人们在满足温饱之余，追求有益于身心健康的户外运动，登山、山地马拉松等山地运动也越来越为年轻人所青睐。对于户外活动，极端天气预警应实时进行，人员的求救操作也应自动化，以更好的保护活动人员。

目前市场上有类似的产品即小型气象站，例如：风途品牌的WQX5型号，该装置可测量空气湿度，空气温度，风速风向与大气压力。其中，空气温度的量程为-40℃至60℃，分辨率为0.01℃，准确度±0.3℃；空气湿度的量程为0 至100％RH，分辨率为0.1％，准确度为±3％RH；风速的量程为0至60m/s，分辨率为0.01m/s，准确度为±0.1m/s；风向的量程为0至360°，分辨率为1°，准确度为±2°；大气压力的量程为30至110Kpa，分辨率为0.1Kpa，准确度为±0.25％。另外，还有德申智造品牌的便携式气象站，型号为移动式，可测量风向，风速，湿温度，空气温度的量程为-50℃至150℃，分辨率为0.1℃，准确度±0.2℃；空气湿度的量程为0至100％RH，分辨率为0.1％，准确度为±3％RH；大气压力的量程为10至110Kpa，分辨率为0.1Kpa，准确度为±0.3％。上述两种产品的缺陷如下：第一，体积大、重量大，携带不便；第二，操作复杂，要求用户对气象数据进行分析，对用户的气象专业知识要求较高，难以服务户外运动者；第三，不具备自动发送位置信息求救的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够实现天气状况的实时监测和危险警告，并在遭遇极端天气时触发语音提醒、文字提醒、自动发送包含地理位置的求救信息的基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，包括壳体以及设置在壳体内部的报警模块，所述壳体的形状为长方体，壳体的上端开设用于放置定位模块天线的第一凹槽，以及用于放置短信模块天线的第二凹槽，壳体的下端设有充电线接口和出声孔；壳体的正面开设用于放置显示模块的第三凹槽，第三凹槽的下方设置按键，壳体的一侧侧面上设有一个SIM卡插口，SIM卡插口的下方开设用于放置电场强度传感器模块的第四凹槽。

所述报警模块包括电场强度传感器模块、定位模块、短信模块、语音播报模块、控制模块和供电模块，所述控制模块的第一、二、三、四信号输入端分别与电场强度传感器模块、按键、定位模块、供电模块的输出端一一对应相连，所述控制模块的第一、二、三信号输出端分别与显示模块、语音播报模块、短信模块一一对应相连。

所述电场强度传感器模块采用一个电极，所述电极由第一层导电钛片、第一层石墨烯气凝胶、H₂SO₄-PVA载体、第二层石墨烯气凝胶、第二层导电钛片组成，所述第一层导电钛片、第一层石墨烯气凝胶、H₂SO₄-PVA载体、第二层石墨烯气凝胶、第二层导电钛片从左到右依次排列。

所述定位模块采用GPS定位系统和北斗卫星定位系统，定位模块外接一根定位模块天线。

所述短信模块采用GSM/GPRS通信系统，短信模块外接一根短信模块天线。

所述显示模块采用LCD显示屏。

所述语音播报模块采用SYN6288语音合成芯片，外接一个扬声器。

所述按键模块采用三个独立按键，外部连接三个自锁式按键，分别为电源按键、短信按键和语音按键。

所述控制模块采用微型单片机，微型单片机采用STM32F103ZET6芯片。

所述供电模块采用锂电池，为控制模块供电。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过电场强度传感器模块实时监测空气中的电场强度，当电场强度出现异常时通过语音播报和LCD显示屏显示提醒用户，并且自动发送用户的地理位置信息给预留手机号码，并且用户可以通过按键来控制装置的工作状态；本实用新型中电场强度传感器模块的电极，具有灵敏度高的优点，可检测微小电场强度；本实用新型通过检测空气中的电场强度对极端天气进行预测，当可能出现极端天气时使用语音、文字主动提醒用户，并发送包含位置信息的求助短信给预留号码，使求助过程自动化和更加快速，提高了户外活动者的安全性。

附图说明

图1为本实用新型中电场强度传感器模块的结构示意图；

图2为本实用新型的电路框图；

图3、4、5均为本实用新型的外观示意图。

具体实施方式

如图3、4、5所示，一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，包括壳体以及设置在壳体内部的报警模块，所述壳体的形状为长方体，壳体的上端开设用于放置定位模块天线6的第一凹槽，以及用于放置短信模块天线7的第二凹槽，壳体的下端设有充电线接口13和出声孔12；壳体的正面开设用于放置显示模块的第三凹槽，第三凹槽的下方设置按键11，壳体的一侧侧面上设有一个SIM卡插口8，SIM卡插口8的下方开设用于放置电场强度传感器模块的第四凹槽10。

如图2所示，所述报警模块包括电场强度传感器模块、定位模块、短信模块、语音播报模块、控制模块和供电模块，所述控制模块的第一、二、三、四信号输入端分别与电场强度传感器模块、按键11、定位模块、供电模块的输出端一一对应相连，所述控制模块的第一、二、三信号输出端分别与显示模块、语音播报模块、短信模块一一对应相连。

如图1所示，所述电场强度传感器模块采用一个电极，所述电极由第一层导电钛片1、第一层石墨烯气凝胶2、H₂SO₄-PVA载体3、第二层石墨烯气凝胶4、第二层导电钛片5组成，所述第一层导电钛片1、第一层石墨烯气凝胶2、 H₂SO₄-PVA载体3、第二层石墨烯气凝胶4、第二层导电钛片5从左到右依次排列。电场强度传感器模块实现感应电场并在两端钛片形成电压功能，并将电压通过模数转换器转换为数字信号，发送给控制模块。

所述定位模块采用GPS定位系统和北斗卫星定位系统，定位模块外接一根定位模块天线6，实现更新位置信息的功能，并将位置信息发送给控制模块。所述短信模块采用GSM/GPRS通信系统，短信模块外接一根短信模块天线7，由控制模块将位置信息发送给短信模块，并由短信模块通过短信的形式发出，实现发送位置信息给预留手机号码的功能。所述显示模块采用LCD显示屏9，接收控制模块发送的信息，实现显示提示信息的功能。所述语音播报模块采用 SYN6288语音合成芯片，外接一个扬声器，接收控制模块发送的信息，实现语音提醒的功能。所述按键11模块采用三个独立按键，外部连接三个自锁式按键，分别为电源按键、短信按键和语音按键，将按键状态发送给控制模块，实现用户对装置的操作功能。所述控制模块采用微型单片机，使用串口通信电路，微型单片机采用STM32F103ZET6芯片。所述供电模块采用锂电池，为控制模块供电。

以下结合图1至5对本实用新型作进一步的说明。

控制模块采用微型单片机，使用串口通信电路，用于接受并处理电场强度传感器模块、按键11、定位模块发送的信息，并将处理后的信息发送给短信模块、显示模块、语音播报模块，实现协调控制各模块的功能，并分配电压，为各模块供电。

工作时，供电模块向控制模块供电，控制模块进行分配电压，驱动其他模块。电场强度传感器模块测量空气中的电场强度，并在第一层导电钛片1和第二层导电钛片5上形成电压，将结果发送至控制模块判断是否出现异常。若电场强度异常，控制模块将通过语音播报模块进行语音提醒，通过显示模块进行文字提醒，通过短信模块发送定位模块获取的位置信息给预留手机号码。用户可通过按键控制供电模块供电或不供电，控制短信模块发送短信或不发送短信，控制语音播报模块播报或不播报危险信息。

电场强度传感采用一种多层电极进行电场强度测量，当电极处于电场中时，第一层导电钛片1和第二层导电钛片2上会积累电荷产生电压。测量电极两侧的电压值可计算出对应的电场强度。所述电场强度传感器模块具有灵敏度高的优点，可检测到微小电场强度，实现对空气中场强的检测。

定位模块使用定位模块天线6加强信号，提高收发信号的稳定性。短信模块使用短信模块天线7加强信号，提高发送信号的稳定性。定位模块天线6和短信模块天线7可收入第一凹槽和第二凹槽中，以提高便携性。

当按下电源按键后，装置开始工作，电场强度传感器模块的电压传递到控制模块后会转换为相应的电场强度值。当检测到空气中的电场强度高于电场强度阈值时，若短信按键处于按下状态，通过短信模块发送定位模块获取的位置信息给预留手机号码，从而实现自动求助功能；若语音按键处于按下状态，控制模块将通过语音播报模块通过内置扬声器进行语音提醒；控制模块控制显示模块在LCD显示屏9上进行文字提醒。

综上所述，本实用新型中电场强度传感器模块的电极，具有灵敏度高的优点，可检测微小电场强度；本实用新型通过检测空气中的电场强度对极端天气进行预测，当可能出现极端天气时使用语音、文字主动提醒用户，并发送包含位置信息的求助短信给预留号码，使求助过程自动化和更加快速，提高了户外活动者的安全性。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：包括壳体以及设置在壳体内部的报警模块，所述壳体的形状为长方体，壳体的上端开设用于放置定位模块天线(6)的第一凹槽，以及用于放置短信模块天线(7)的第二凹槽，壳体的下端设有充电线接口(13)和出声孔(12)；壳体的正面开设用于放置显示模块的第三凹槽，第三凹槽的下方设置按键(11)，壳体的一侧侧面上设有一个SIM卡插口(8)，SIM卡插口(8)的下方开设用于放置电场强度传感器模块的第四凹槽(10)。

2.根据权利要求1所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述报警模块包括电场强度传感器模块、定位模块、短信模块、语音播报模块、控制模块和供电模块，所述控制模块的第一、二、三、四信号输入端分别与电场强度传感器模块、按键(11)、定位模块、供电模块的输出端一一对应相连，所述控制模块的第一、二、三信号输出端分别与显示模块、语音播报模块、短信模块一一对应相连。

3.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述电场强度传感器模块采用一个电极，所述电极由第一层导电钛片(1)、第一层石墨烯气凝胶(2)、H₂SO₄-PVA载体(3)、第二层石墨烯气凝胶(4)、第二层导电钛片(5)组成，所述第一层导电钛片(1)、第一层石墨烯气凝胶(2)、H₂SO₄-PVA载体(3)、第二层石墨烯气凝胶(4)、第二层导电钛片(5)从左到右依次排列。

4.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述定位模块采用GPS定位系统和北斗卫星定位系统，定位模块外接一根定位模块天线(6)。

5.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述短信模块采用GSM/GPRS通信系统，短信模块外接一根短信模块天线(7)。

6.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏(9)。

7.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述语音播报模块采用SYN6288语音合成芯片，外接一个扬声器。

8.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述按键(11)模块采用三个独立按键(11)，外部连接三个自锁式按键(11)，分别为电源按键(11)、短信按键(11)和语音按键(11)。

9.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述控制模块采用微型单片机，微型单片机采用STM32F103ZET6芯片。

10.根据权利要求2所述基于石墨烯气凝胶的电场监测式极端天气预警报警装置，其特征在于：所述供电模块采用锂电池，为控制模块供电。

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