本实用新型涉及一种气象探测环境的监测与预警装置，具体涉及一种系留探空系统监测预警装置。
背景技术：
大气边界层中气象和环境要素的垂直廓线及其变化一直是大气物理、大气化学以及大气环境工作者关心的重要研究课题。这主要是由于在边界层中各类气象和环境要素有着较复杂的时空变化特征, 同时这种变化直接影响到人类本身的生存环境质量。
系留探空系统可用于气温、湿度、气压、风速、风向等气象要素的廓线探测，是进行大气边界层探测的有效手段，近年来尤为受人关注。这一方面是由于它的机动性强, 同时它能有效地获得从地面至1 km 高度左右边界层中(这是影响人类生存环境质量的最重要气层)主要气象要素和某些重要污染物的时空分布特征。正是由于这一原因, 系留气艇探测系统在大气边界层和空气质量等研究中获得了广泛的应用。目前国内使用的系留气艇探测系统基本上是由中国科学院大气物理研究所研制的XLS-Ⅱ型系留气艇探测系统。
系留气艇探测系统一般包括气艇、探空仪、系留绳、绞车，数据接收机，数据处理终端等，一般要求探测环境风速不得大于10米每秒，以防止风速过大导致系留绳崩断而使气艇和探空仪丢失。系留气艇探测系统工作时往往需要2人分工合作：操作人员1名，负责操作绞车控制气艇的升降；监控人员1名，负责查看数据终端监控空气艇的探测环境，并及时返回信息给操作人员。高空风速具有不确定性，风速的突然增大是造成系留气艇探测系统意外的主要原因。高空风速的突然增大，会使气艇受到的阻力增大，如果监控人员未及时反馈信息给操作人员，或操作人员未及时回收气艇，系留绳就可能会被崩断。由于失去了系留绳的控制，气艇在浮力的作用下，就会带着探测仪往高的地方飞去。气艇的体积往往超过6立方米，属于《通用航空飞行管制条例》《施放气球管理办法》管控的对象。气艇若进入到飞机航线，就对会飞机的飞行安全造成严重影响。此外，探空仪在气艇爆炸后会掉落至地面，也会对人们的生产、生活造成严重威胁。
鉴于此，实现对系留气艇探测环境风速的自动实时监测，并对系留气艇探测系统操作人员进行操作预警，对减少系留气艇探测意外的发生、保障高空飞机飞行安全以及地面人员安全等方面，具有非常高的应用价值。
技术实现要素：
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种系留探空系统监测预警装置，用于对系留探空过程高空环境的监测，并对系统操作进行预警，以保证系留探空系统的安全，并为高空飞行安全和地面人身安全提供保障。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种系留探空系统监测预警装置，其特征在于：包括串口通讯模块、通讯单元、MCU单片机、存储单元、电源模块和语音模块；
串口通讯模块接收系留探空系统的数据接收机输出的数据，并将其输出给系留探空系统的数据处理终端和通讯单元；
通讯单元接收串口通讯模块发送的数据并将其输出给MCU单片机；
存储单元存储预警信息；
MCU单片机接收通讯单元输出的数据，并根据存储单元存储的预警信息，通过语音模块发出操作预警语音，实现对留探空系统的监测预警。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：所述串口通讯模块用于串口信号的多路分配；所述串口通讯模块选用1分2串口分配器。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：通讯单元实现RS232或RS485串口信号的通讯；通讯单元的主芯片选用MAX232芯片。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：所述MCU单片机为8位及以上单片机，用于数据处理，选用的芯片型号为STC12C5A60S2。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：所述存储单元为数据存储空间，用STC12C5A60S2 MCU单片机内部的EEPROM为存储单元。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：所述电源模块为正常工作提供所需的电压与电流，选用5V输出的电源模块。
作为优选方案，所述的系留探空系统监测预警装置，其特征在于：语音模块用于预警语音的输出，选用SYN6288-A芯片为语音模块的主芯片。
有益效果：本实用新型提供的系留探空系统监测预警装置，具有以下优点：
1、基本原理可靠、检测技术成熟，可实施性强。
2、结构简单、安装容易、性能稳定，方便野外使用。
3、可直接应用于现有系留探空系统，兼容现有软、硬件，无需额外改造。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种系留探空系统监测预警装置，主要包括串口通讯模块、通讯单元、MCU单片机、存储单元、电源模块和语音模块。串口通讯模块用于串口信号的多路分配，本实施例选用1分2串口分配器；通讯单元实现RS232或RS485串口信号的通讯，本实施例选用MAX232芯片为该模块的主芯片；MCU单片机为8位及以上单片机，用于数据处理，本实施例选用的芯片型号为STC12C5A60S2；存储单元为数据存储空间，本实施例利用STC12C5A60S2 MCU单片机内部的EEPROM为存储单元；电源模块为本实用新型正常工作提供所需的电压与电流，根据MCU单片机的型号，本实施例选用5V输出的电源模块；语音模块用于预警语音的输出，本实施例选用SYN6288-A芯片为该模块的主芯片。
本实用新型根据系留探空系统的操作经验在存储单元内预置了关于风速的预警方案：当风速小于5米每秒时，播报“风速，A点B米每秒。”；当风速大于5米每秒，小于8米每秒时，播报“风速，A点B米每秒，注意安全。”；当风速大于8米每秒时，播报“风速，A点B米每秒，赶快回收，赶快回收。”其中A点B为系留探空系统探测到的实施风速值，如风速为5.8米每秒，A为5，B为8。若需对风速的范围进行修改，可通过串口通讯进行设置，具体方法为：
1、通过串口线，将本实用新型与计算机相连；
2、利用串口通讯软件，按格式“WS C.D E.F”发送数据。其中C.D为播报“风速，A点B米每秒，注意安全。”所对应的最小风速；E.F为播报“风速，A点B米每秒，赶快回收，赶快回收。”所对应的最小风速。
3、串口通讯软件返回“OK！”设置成功。
设置完预警信息，即可将本实用新型于系留探空系统的监测预警，具体操作流程如下：
1、操作开始，按常规方法连接好系留探空系统，确认系统工作正常；
2、通过串口线，将本实用新型连接在系留探空系统的数据接收机与系留探空系统的数据处理终端之间，并打开电源；
3、操作人员通过操作绞车，气艇升空。假设预警风速分别为5米每秒和8米每秒，本实用新型在系留探空系统的整个工作时段，按以下规则播报语音预警信息：
当风速小于5米每秒时，播报“风速，A点B米每秒。”；当风速大于5米每秒，小于8米每秒时，播报“风速，A点B米每秒，注意安全。”；当风速大于8米每秒时，播报“风速，A点B米每秒，赶快回收，赶快回收。”
4、当风速超过8米每秒，或气艇已达到指定高度，操作人员通过操作绞车，气艇回收。
5、按常规方法结束系留探空系统工作，关闭本实用新型电源。
6、操作完成。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。