一种便携式自动气象观测站故障检测仪的制作方法

本实用新型涉及检测仪领域，尤其涉及一种便携式自动气象观测站故障检测仪。

背景技术：

自我国开始建设自动气象观测站以来，已在全国布设国家级自动气象观测站约2300套，区域加密自动观测站约53800套。一套完整的自动气象站主要由采集器、传感器和线缆组成。在实际使用中，除了采集器的故障外，传感器和连接线缆等也会出现问题，如线缆被老鼠咬断导致短路或断路，风向风速传感器遭雷击损坏等。目前，采集器故障检测一般采用移动电脑读取RS232接口的数据检查判断；传感器故障基本靠经验或者使用新传感器替换等方法判断；特别是线缆检测最为复杂，不仅要判断每一根是否断路，而且要保障所有电线之间没有因绝缘皮损坏导致的短路情况，线缆检测一般需两人配合，一根一根用万用表测量，每测一根，还要用手机或对讲机或大声喊叫联系，再换另一根，效率非常低。而且需要知道线缆接头所用航空插头中每一个针孔的对应关系，用万用表测量时非常不方便。

目前，市场上还没有用于检测自动气象观测站的专业设备，随着加密随着加密自动站数量越来越多，各地的维护维修工作日渐繁忙，在维修过程中如何快速判断故障点和故障原因成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便携式自动气象观测站故障检测仪。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种便携式自动气象观测站故障检测仪，包括主机和副机,所述主机与所述副机连接；所述主机包括MCU控制器、通道选择电路、采集处理电路、线缆检测电路、第一LED指示灯以及第一光纤检测电路，所述通道选择电路、采集处理电路、线缆检测电路以及第一光纤检测电路均与所述MCU控制器连接，所述通道选择电路和所述采集处理电路连接，所述线缆检测电路与所述第一LED指示灯连接；所述副机包括第二光纤检测电路和第二LED指示灯，所述第二光纤检测电路与所述第一光纤检测电路通过被测光纤有线连接，所述第二光纤检测电路还与所述第二LED指示灯连接，所述第二LED指示灯与所述第一LED指示灯通过被测线缆有线连接。

本实用新型的有益效果是：便携式自动气象观测站故障检测仪通过通道选择电路可以选择性的连通所需的采集处理电路，经过采集处理电路对故障传感器和采集器发出的电信号进行采集处理后，由MCU控制器对数据进行解析，判断故障，检测仪的智能化程度高，能快速判断故障点和故障原因，从而缩短系统故障检修时间。便携式自动气象观测站故障检测仪还可以检测光纤故障，第一光纤检测电路发出光信号，第二光纤检测电路接收到光信号后转换为电信号，并通过第二LED指示灯的亮灭情况判断光纤的通断。另外，便携式自动气象观测站故障检测仪还可以检测线缆故障，线缆检测电路将电信号进行分频，检修人员通过观察第一LED指示灯与第二LED指示灯的亮灭情况，即可快速判断线缆断路和短路故障。便携式自动气象观测站故障检测仪的检测要素多样化，并能快速有效的判断传感器、采集器、线缆和光纤故障，提高了检修人员的检修效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，所述主机还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述MCU控制器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用人机交互模块，使用快捷方便，且人机交互界面美观，功能齐全，可视化好。

进一步，所述采集处理电路包括温度采集处理电路、湿度采集处理电路、雨量采集处理电路、风向采集处理电路、风速采集处理电路、气压采集处理电路、蒸发采集处理电路、能见度采集处理电路以及采集器采集处理电路中的一种或多种，所述温度采集处理电路、湿度采集处理电路、雨量采集处理电路、风向采集处理电路、风速采集处理电路、气压采集处理电路、蒸发采集处理电路、能见度采集处理电路以及采集器采集处理电路均与所述通道选择电路和MCU控制器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：便携式自动气象观测站故障检测仪中的采集处理电路将故障传感器和故障采集器输出的电信号进行采集处理，由MCU控制器进行解析后，将解析结果与实际检测要素进行比较，进而判断传感器和采集器故障，智能化程度高，能快速判断故障原因，找出故障点。便携式自动气象观测站故障检测仪支持传感器和采集器故障检测，且传感器故障检测功能齐全，支持温度、湿度、雨量、风向、风速、气压、蒸发、能见度等多种要素的传感器的故障检测。

进一步，所述线缆检测电路包括脉冲信号分频电路，所述脉冲信号分频电路分别与所述MCU控制器和第一LED指示灯连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：在进行线缆检测时，脉冲信号分频电路可对电信号进行分频，通过观察第一LED指示灯的亮灭情况，可以方便快捷的判断线缆断路、短路以及其与屏蔽层之间短路的故障情况。

进一步，所述第一光纤检测电路包括电光转换电路和光信号发射器，所述电光转换电路与所述MCU控制器连接，所述光信号发射器分别与所述电光转换电路和第二光纤检测电路连接。

进一步，所述第二光纤检测电路包括光信号接收器与光电转换电路，所述光信号接收器通过被测光纤与所述光信号发射器有线连接，所述光电转换电路分别与所述光信号接收器和第二LED指示灯连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：光纤检测时，通过电光转换电路可以将电信号转换为光信号，通过光信号发射器将光信号通过被测光纤传输给光信号接收器，通过光电转换电路将光信号转换为电信号，并通过观察第二LED指示灯的亮灭情况，可以方便快速的判断光纤的通断故障。

进一步，所述主机采用金属箱体封装，所述副机采用塑料盒式封装。

采用上述进一步方案的有益效果是：主机和副机都采用箱体设计，重量轻，方便携带。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的便携式自动气象观测站故障检测仪的结构示意图；

图2为本实用新型一种采集处理电路的结构示意图；

图3为本实用新型一种温度采集处理电路的电路原理图；

图4为本实用新型另一实施例提供的便携式自动气象观测站故障检测仪的结构示意图；

图5为本实用新型一种线缆检测电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型一种便携式自动气象观测站故障检测仪的结构示意图。如图1所示，便携式自动气象观测站故障检测仪包括主机和副机，所述主机与所述副机连接；所述主机包括MCU控制器、通道选择电路、采集处理电路、线缆检测电路、第一LED指示灯以及第一光纤检测电路，所述通道选择电路、采集处理电路、线缆检测电路以及第一光纤检测电路均与所述MCU控制器连接，所述通道选择电路和所述采集处理电路连接，所述线缆检测电路与所述第一LED指示灯连接；所述副机包括第二光纤检测电路和第二LED指示灯，所述第二光纤检测电路与所述第一光纤检测电路通过被测光纤有线连接，所述第二光纤检测电路还与所述第二LED指示灯连接，所述第二LED指示灯与所述第一LED指示灯通过被测线缆有线连接。

本实施例提供的一种便携式自动气象观测站故障检测仪，可以检测传感器、采集器、光纤和线缆故障，智能化程度高，能快速判断故障点和故障原因，从而缩短系统故障检修时间。具体的，检测仪通过通道选择电路可以选择性的连通所需的采集处理电路，采集处理电路对故障传感器和采集器发出的电信号进行采集处理后，由MCU控制器对数据进行解析，判断故障，检测仪的智能化程度高，能快速判断故障点和故障原因，从而缩短系统故障检修时间。故障检测仪还可以检测光纤故障，具体的，第一光纤检测电路发出光信号，第二光纤检测电路接收到光信号后转换为电信号，并通过第二LED指示灯的亮灭情况判断光纤的通断。另外，故障检测仪还可以检测线缆故障，具体的，线缆检测电路将电信号进行分频，检修人员通过观察第一LED指示灯与第二LED指示灯的亮灭情况，可以快速判断线缆故障。便携式自动气象观测站故障检测仪检测要素多样化，并能快速有效的判断线缆和光纤故障，提高检修人员的检修效率。

需要指出的是，第一LED指示灯与第二LED指示灯中均包括有多个二极管。

优选的，本实施例中，便携式自动气象观测站故障检测仪的主机还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述MCU控制器连接。所述人机交互模块具体为触摸屏、输入键盘和液晶显示器的一种或多种，通过采用人机交互模块，使用快捷方便，且人机交互界面美观，功能齐全，可视化好。

如图2所示，为本实用新型一种采集处理电路的结构示意图。所述采集处理电路包括温度采集处理电路、湿度采集处理电路、雨量采集处理电路、风向采集处理电路、风速采集处理电路、气压采集处理电路、蒸发采集处理电路、能见度采集处理电路以及采集器采集处理电路中的一种或多种，所述温度采集处理电路、湿度采集处理电路、雨量采集处理电路、风向采集处理电路、风速采集处理电路、气压采集处理电路、蒸发采集处理电路、能见度采集处理电路以及采集器采集处理电路均与所述通道选择电路和MCU控制器连接。

便携式自动气象观测站故障检测仪支持传感器以及采集器故障检测，传感器故障检测功能齐全，支持温度、湿度、雨量、风向、风速、气压、蒸发、能见度等多种要素传感器故障的检测，智能化程度高。在本实施例中，便携式自动气象观测站故障检测仪中的采集处理电路可以将故障传感器和采集器输出的电信号进行采集处理，由MCU控制器对数据进行分析，判断传感器和采集器故障，快速找出故障点。

如图3所示，一种温度采集处理电路的电路原理图。所述温度采集处理电路主要由信号测量电路、信号放大电路以及A/D转换电路组成，信号测量电路采用2.5V精密电压基准源MC1403、运放LF353与相关阻容元器件组成恒流源，作为Pt100铂电阻型温度传感器的激励电源，连接温度传感器的两端，即图中的TE1端子和TE4端子，起到电阻/电压转换的目的，将温度/电阻量变化转变为温度/电压量变化；信号放大电路主要由由一块LM124以及周围的电阻电感组成，LM124内含四个运算放大器，组成二级差分放大电路，信号放大电路与Pt100铂电阻的两端连接，即图中的TE2端子和TE3端子，当温度从-50℃～+80℃变化时，在Pt100铂电阻的两端产生的电压信号大约在0～150mV之间变化，信号放大电路的作用是将该电压信号放大到0～5V，最后经过A/D转换电路转换成数字信号后，由MCU控制器进行分析处理。

优选的，所述湿度采集处理电路采用双运算放大器LM358对湿度传感器输出的电压信号进行4倍信号放大，然后进行A/D采样处理。

优选的，所述雨量采集处理电路采用与门电路SN54S08，将双翻斗雨量传感器输出的开关信号进行脉冲整形，经整形后的开关信号会触发中断，并由MCU控制器处理该中断信号。

优选的，所述风向采集处理电路采用驱动器74HC244，用于隔离MCU控制器中I/O口与风向传感器的并口输出端，MCU控制器读取风向传感器的7位格雷码的输出电压，进行分析处理。

优选的，所述风速采集处理电路采用与门电路SN54S08，将风速传感器输出的脉冲信号进行波形矫正，并由MCU控制器进行脉冲频率测量和风速换算。

优选的，所述蒸发采集处理电路在蒸发传感器的信号输出端与地之间串一个200Ω的精密电阻，将4mA—20mA的电流信号转化为0.8V—4V的电压信号，然后进行AD采样处理。

优选的，所述气压采集处理电路、能见度采集处理电路和采集器采集处理电路均采用接口电路MAX232N直接读取气压智能传感器、能见度智能传感器以及采集器中的数据，并由MCU控制器进行分析处理。

在另一优选实施例中，如图4所示，所述第一光纤检测电路包括电光转换电路和光信号发射器，所述电光转换电路与所述MCU控制器连接，所述光信号发射器分别与所述电光转换电路和第二光纤检测电路连接。

优选的，所述第二光纤检测电路包括光信号接收器与光电转换电路，所述光信号接收器通过被测光纤与所述光信号发射器有线连接，所述光电转换电路分别与所述光信号接收器和第二LED指示灯连接。

便携式自动气象观测站故障检测仪在进行光纤检测时，通过电光转换电路可以将电信号转换为光信号，通过光信号发射器将光信号通过被测光纤传输给光信号接收器，通过光电转换电路将光信号转换为电信号，并通过观察第二LED指示灯的亮灭情况，可以方便快速的判断光纤的通断故障。

具体的，在本实施例中，所述MCU控制器为STC12C5A60S2型单片机，在进行光纤检测时，单片机内部定时器会产生PWM波脉冲信号，PWM波脉冲信号经过电光转换电路后，PWM波脉冲信号转换为光信号，光信号发射器将该光信号通过被测光纤发送至副机中光信号接收器，再经过光电转换电路将该光信号转换为电信号，并通过第二LED指示灯的亮灭情况，判断光纤的通断故障。

优选的，所述线缆检测电路包括脉冲信号分频电路，所述脉冲信号分频电路分别与所述MCU控制器和第一LED指示灯连接。

便携式自动气象观测站故障检测仪在进行线缆检测时，通过脉冲信号分频电路进行信号分频，通过观察第一LED指示灯和第二LED指示灯的亮灭情况，可以方便快捷的判断线缆断路、短路以及其与屏蔽层之间短路的故障情况。

具体的，如图5所示，为一种线缆检测电路的电路原理图。主机中STC12C5A60S2型单片机通过内部定时器SNS54S08产生频率为1Hz的PWM波脉冲信号，两片相同的计数器CD4017BCM及其周边的电阻组成了脉冲信号分频电路，通过脉冲信号分频电路产生分频信号，产生的各分频信号连接第一LED指示灯中的各个相应的二极管，第一LED指示灯连接被测线缆的一端，被测线缆的另一端连接第二LED指示灯，通过观察主机中第一LED指示灯和副机中第二LED指示灯中相应的发光二极管的亮灭情况，判断被测线缆断路或者短路故障。将被测线缆的两端分别连接主机和副机，当主机和副机中相应发光二极管都不亮时，说明该芯线断路；当主机的发光二极管依次依次点亮，而副机某两个发光管不亮，说明这两根芯线短路。将被测线缆的一端连接主机，另一端不接副机时，主机中的第一LED指示灯上一个或多个发光二极管亮，说明该芯线与屏蔽层短路了，哪一个发光二极管亮，就是哪一个与发光二极管连接的芯线与屏蔽层短路。

本实施例中，所述主机采用金属箱体封装，所述副机采用塑料盒式封装。主机和副机都采用箱体设计，重量轻，方便携带。

本实用新型的一种便携式自动气象观测站故障检测仪，能检测传感器、采集器、光纤和线缆故障，智能化程度高，能快速判断故障点和故障原因，从而缩短系统故障检修时间，检测仪采用箱体设计，重量轻，方便携带，操作简单快捷。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。