专利名称：远程大气参数连续实时监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大气参数监测装置，具体为远程大气参数连续实时监测装置。
背景技术：
大气参数监测仪器有许多种类，已得到广泛的应用，但目前的监测仪器主要为单 一目标(如温度、湿度、302、0)2、粉尘、风速风向等)的监测功能，不能同时进行多要素大气 参数监测，而且也没有无线传输功能，难以实现在线连续自动监测，实时传输，存在工作效 率低、布点困难、携带不便等不足，限制了观测的时空密度和实时性。 重庆大学冯文江等发明的"多目标大气监测及采样远程无线测控系统"(专利公开 号CN 1598591A)，由测控主机和多个目标子机组成，形成多位一体的立体大气环境参数监 测及采样平台，能在短的时间内完成对多个目标点大气的监测和采样操作，通过对所得数 据和空气样本的分析处理，给出当前该区域的大气环境质量的统计特性，该测控系统的高 空目标点子机由氢气球搭载，根据需要人工放升气球进行高空布点。该系统能分析、计算、 存储、显示分析结果，其远程测控的距离为2公里。虽然该测控系统能在短的时间内完成对 多个目标点大气的监测和采样操作，通过对所得数据和空气样本的分析处理，给出当前该 区域的大气环境质量的统计特性，但无法实现连续的实时的大气参数的监测。
发明内容本实用新型为了解决现有大气参数监测装置不能同时进行多要素大气参数监测 以及无法实现连续、实时的大气参数监测的问题，提供一种远程大气参数连续实时监测装置。 本实用新型是采用如下技术方案实现的远程大气参数连续实时监测装置，包括 大气参数数据采集发射器和数据接收器，大气参数数据采集发射器包括中央处理器，电源 电路，至少一路模拟信号采集电路和至少一路数字信号采集电路，模拟信号采集电路由依 次相连的模拟信号传感器、接口电路、模数转换电路构成，数字信号采集电路由依次连接的 数字信号传感器、接口电路和计数器构成，模拟信号采集电路和数字信号采集电路的信号 输出端通过通道转换电路与中央处理器的信号输入端连接，数据采集发射器的中央处理器 连接有EEPROM存储器和显示器，数据采集发射器的中央处理器还连接有通讯模块；数据接 收器包括中央处理器，与中央处理器连接的EEPROM存储器、通讯模块、电平转换电路、电源 电路，以及与电平转换电路连接的电脑(计算机)。本实用新型所涉及的各种功能电路或部 件(如接口电路、通道转换电路、计数器等)、模块是现有公知产品或公知技术，或者直接购 买或者所属领域的技术人员容易构建，它们相互之间的具体连接也是所属领域的技术人员 容易实现的。 本实用新型所述的远程大气参数连续实时监测装置，采用了基于GSM网络以短消 息和GPRS兼容的方式传输数据，在数据采集发射器和接收器中，均采用了微处理为核心单 元的中央处理器、工业级嵌入式GSM通讯模块，以及内置的数据处理软件。通过电脑、通讯模块，借助GSM网络实现了数据采集发射器和接收器的实时通讯、信息传输、校时、参数设
置等功能。该远程大气参数连续实时监测装置具有如下有益效果1、由于数据采集发射器
中设置了多路模拟、数字信号采集电路，不但可随意选用各种模拟传感器、数字传感器，而
且通过各传感器的多层布置实现了一机对多层大气参数多要素(温度、湿度、S02、 0)2、粉 尘、风速风向等多物理化学参数)的同时监测，系统集成度高。2、具有短消息或GPRS通讯 模块，实现了无线远程数据传输功能，可在线连续自动监测。不需人工现场采集数据，省时 省力，能及时地反映大气环境变化的实际规律。3、可方便的把数据在任何时间发送到相关 人员办公室的电脑上进行实时分析和监视，大大提高了观测数据的时效性，为提高观测的 时空密度提供了可能。4、无论人员是否在线，均可及时获得监控信息。5、集传感技术、数据 存储采集技术、通讯技术和供电技术于一体，技术集成性强。携带方便、布点容易、工作效率 高。6、适用于有关大型建设项目的环境污染评价、火力发电厂空冷系统环境气象场分析设 计、风电场风能资源测量评估、环境监测等大气垂直梯度观测场合。
图1为本实用新型所述的远程大气参数连续实时监测装置的数据采集发射器的 电路结构原理图； 图2为本实用新型所述的远程大气参数连续实时监测装置的数据接收器的电路 结构原理图； 图中1-模拟信号传感器，2-数字信号传感器，3-接口电路，4-接口电路，5-模 数转换电路，6-计数器，7-通道转换电路，8-中央处理器，9-EEPR0M存储器，10-显示器， 11-电平转换电路，12-供电模块，13-充电控制器，14-蓄电池，15-看门狗电路，16-稳压滤 波电路，17_通讯模块，18-通讯模块，19-中央处理器，20-￡ 肪1存储器，21-电平转换电 路，22-电源电路，23-电脑。
具体实施方式远程大气参数连续实时监测装置，包括大气参数数据采集发射器和数据接收器， 大气参数数据采集发射器包括中央处理器8，电源电路，至少一路模拟信号采集电路和至少 一路数字信号采集电路，模拟信号采集电路由依次相连的模拟信号传感器1、接口电路3、 模数转换电路5构成，数字信号采集电路由依次连接的数字信号传感器2、接口电路4和计 数器6构成，模拟信号采集电路和数字信号采集电路的信号输出端通过通道转换电路7与 中央处理器8的信号输入端连接，数据采集发射器的中央处理器8连接有EEPR0M存储器9 和显示器IO，数据采集发射器的中央处理器8还连接有通讯模块17 ;数据接收器包括中央 处理器19，与中央处理器19连接的EEPROM存储器20、通讯模块18、电平转换电路21、电源 电路22，以及与电平转换电路连接的电脑(计算机)23。大气参数数据采集发射器还包括 与其中央处理器8连接的电平转换电路11 ，使功能更完善、使用更方便，需要时存储在数据 采集器发射器EEPR0M存储器9上的数据可以近距离直接快速下载到笔记本电脑。大气参 数数据采集发射器和数据接收器的电源电路包括看门狗电路15，利用通道切换产生的秒脉 冲信号，不断进行计数器清零，当由于不可预知原因造成程序中断运行，计数器清零不能进 行，其数值累计达到某一额定值时，相关器件控制继电器切断总电源，间隔若干时间后再恢复供电，使整个系统重新加电启动。 具体实施时，数据采集发射器的核心部件中央处理器8、接收器核心部件中央处理 器19为低功耗高性能微处理器，在此微处理器上运行的程序控制数据采集单元和通讯单 元完成数据采集、计算、存储、发送、接收、远端指令发送接收处理、设备运行状态监控、故障 自动恢复等工作任务。模数转换器5采用16位高精度A/D转换器，这一高精度器件的使用 为采集器所采集的模拟量数据达到足够高的宽度、分辨率和准确度提供了基础保障。例如， 温度的分辨率可达士O.orC，准确度可达±0. rC，实际测量宽度可达+9(TC，-5(TC。通讯 模块17、18采用工业级嵌入式GSM模块作为核心器件，在充分理解GSM无线通讯网络短消 息协议和TCP/IP协议基础上，借助移动通讯网络，在相应软件支持下实现采集发射器和数 据接收机之间的远距离双向实时或准实时数字通讯。大气参数数据采集发射器的电源电路 除包括看门狗电路15外，还包括供电模块12、充电控制器13、蓄电池14、稳压滤波电路16， 这是电源电路的常规构成，供电模块12可以是交流电源，也可以是太阳能光伏电池，电源 电路是数据采集发射器的能源保障。充电控制器13内嵌智能芯片，能自动进行蓄电池的充 电和放电，能有效防止电池的过放电和过充电。电平转换电路11、21，提供标准的RS232接 口，用于数据采集发射器、数据接收器与电脑进行连接。LCD显示器IO，用于实时显示系统 时钟和传感器最近一次采集到的数据。 梯度观测的实现，一般是在垂直方向上设置多层模拟和数字信号传感器，由于数 据采集发射器采用了模块化通道切换技术，理论最多可支持连接16路模拟传感器和8路数 字传感器。可根据需要灵活设置传感器层数。 该监测装置的工作过程为当设备加电进入工作状态后，模拟量传感器信号1经 由接口电路3输入到模数转换器5 ;数字量传感器信号2经由光电隔离接口电路4输入至 计数器6。中央处理器8定时通过通道转换电路7，读取各通道(层)计数器6和模数转换 器5之数值，在相应软件的支持下，计算出相应的要素值(样本)，并将其记录于RAM中并发 送到LCD显示器接口。当主时钟到达预先设定的时间时，中央处理器8内置的主板程序启 动数据整理模块程序，此程序按照有关数据存储格式规定，将RAM存储器中存储的数据整 理出来，再存入EEPR0M存储器9。当主板时钟到达预先设定的时间和状态时，中央处理器8 根据事先设定的有关通讯参数，从EEPROM存储器9调用测量参数，主板程序启动数据发放 模块，通讯模块17借助GSM网络将数据发送到GSM信号覆盖的任何目的地址。 数据接收器通讯模块18适时接收来自数据采集发射器通讯模块17发出的短消 息，接收器中央处理器19内置的主板程序自动将所收到的数据解压縮处理，并存在本地 EEPROM存储器20。在需要的时候，通过电平转换电路21将电脑与接收器相连，通过电脑23 安装的数据接收处理软件，向接收器发出下载数据的指令，中央处理器19调用EEPROM存储 器20内存储的数据，并通过电平转换电路21传输至电脑软件进行处理，最后保存为Access 数据库。 通过数据采集发射器和接收器的通讯模块17、18，可以实现相互的信息和指令传 输，以实现双向通讯。数据接收器可以发送指令随时获取数据采集发射器的各种数据，并能 在控制软件的控制下向数据采集发射器发送控制和设置参数指令，控制采集发射器的工作 状态和修改各种参数。有关采集发射器运行所必须的诸如短信中心号码、IP地址和端口号、 数据收集中心号码、实时时钟对时等参数设置工作，均可在远端实现。[0016] 数据采集发射器的中央处理器8接收传感器1、2采集的参数，并进行分析判断，当 检测到各传感器失效或存在故障时，立即启动数据发送模块，按定量传输方式及时发出信 息，通知相关人员。
权利要求一种远程大气参数连续实时监测装置，其特征为包括大气参数数据采集发射器和数据接收器，大气参数数据采集发射器包括中央处理器(8)，电源电路，至少一路模拟信号采集电路和至少一路数字信号采集电路，模拟信号采集电路由依次相连的模拟信号传感器(1)、接口电路(3)、模数转换电路(5)构成，数字信号采集电路由依次连接的数字信号传感器(2)、接口电路(4)和计数器(6)构成，模拟信号采集电路和数字信号采集电路的信号输出端通过通道转换电路(7)与中央处理器(8)的信号输入端连接，数据采集发射器的中央处理器(8)连接有EEPROM存储器(9)和显示器(10)，数据采集发射器的中央处理器(8)还连接有通讯模块(17)；数据接收器包括中央处理器(19)，与中央处理器(19)连接的EEPROM存储器(20)、通讯模块(18)、电平转换电路(21)、电源电路(22)，以及与电平转换电路连接的电脑(23)。
2. 如权利要求1所述的远程大气参数连续实时监测装置，其特征为大气参数数据采 集发射器还包括与其中央处理器(8)连接的电平转换电路(11)。
3. 如权利要求1或2所述的远程大气参数连续实时监测装置，其特征为大气参数数 据采集发射器和数据接收器的电源电路包括看门狗电路(15)。
专利摘要本实用新型涉及大气参数监测装置，具体为远程大气参数连续实时监测装置。解决现有大气参数监测装置不能同时进行多要素大气参数监测以及无法实现连续、实时的大气参数监测的问题。包括大气参数数据采集发射器和数据接收器，大气参数数据采集发射器包括中央处理器，至少一路模拟信号采集电路和至少一路数字信号采集电路，模拟信号采集电路和数字信号采集电路的信号输出端通过通道转换电路与中央处理器的信号输入端连接，数据采集发射器的中央处理器连接有EEPROM存储器和显示器以及通讯模块；数据接收器包括中央处理器，与中央处理器连接的EEPROM存储器、通讯模块、电平转换电路、电源电路，以及与电平转换电路连接的电脑。
文档编号G01W1/02GK201522555SQ200920254489
公开日2010年7月7日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者卢海兵, 梁都锁, 王继明, 陈亚楠, 陈王波 申请人:太原波峰科技有限公司