基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置，适合在地理环境复杂、恶劣和空旷偏远地区的数据通信传输，本实用新型还可以应用于其它领域数据类在线监测的远程数据通信领域。

背景技术：

森林火灾是森林生态系统的大敌，它能在很短时间内，烧毁大面积的森林和大量的林副产品，破坏林分结构和森林环境，破坏自然界生态平衡。而大多数山区、牧区等人烟稀少，尚未铺设有线网络和架设基站，主要还是依靠人工巡查方式进行监控，一旦发生火灾则不能尽快知道。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置，该装置利用北斗卫星短报文通信功能，实现常规通信手段无法覆盖的偏远或环境恶劣山区森林火险气象数据的在线监测，具有通信范围广、无盲区网络覆盖的特点。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置，包括采集控制单元、北斗短报文通信单元、气象传感器、电源、北斗民用卡、北斗全向天线和监控中心；其中，

气象传感器的输出端连接至采集控制单元的输入端，采集控制单元的输出端连接至北斗短报文通信单元的输入端，北斗短报文通信单元连接有北斗民用卡和北斗全向天线，并能够与监控中心无线通讯；电源用于为该装置供电。

本实用新型进一步的改进在于，气象传感器包括分别与采集控制单元的输入端连接的温湿度传感器、风速传感器、风向传感器和雨量传感器。

本实用新型进一步的改进在于，采集控制单元中CPU1.1通过串口2和通信电路采集温湿度传感器的数据，通过I/O口分别采集风速传感器、风向传感器和雨量传感器的数据。

本实用新型进一步的改进在于，采集控制单元中，通信电路用于将采集控制单元中 CPU1.1和北斗短报文通信单元连接；

存储电路用于保存主站发送北斗卡卡号信息和采样间隔信息；

复位电路用于对采集控制单元中CPU1.1产生上电复位信号和程序跑飞复位信号。

本实用新型进一步的改进在于，电源包括电池、电源转换单元和电源控制单元；

电池通过电源转换单元给采集控制单元供电、给北斗短报文通信单元输出5V/3A和3.3V 电压，以及给电源控制单元提供电源，采集控制单元用于控制电源控制单元给温湿度传感器、风速传感器和风向传感器供电。

本实用新型进一步的改进在于，电源还包括用于为电池充电的太阳能板。

本实用新型具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置，通过监测容易发生森林火灾区域的风速风向、空气的温度、相对湿度、太阳辐射等气象因子，可以对预防森林大火的发生，在发生大火时也可以指导护林工作人员进行快速合理的灭火工作，使人民的财产损失降到最低点。对显著影响森林火灾、火险等级评定必不可少的几项观测要素如大气温度、大气湿度、日降雨量、无降雨日、风向、风速、)等进行自动观测，将结果数据通过北斗短报文传送到中心站的计算机中，由森林火险监测专业处理软件做相应的数据处理，并依据对各观测因子的测定方法，最终进行火险等级的评定及森林火险等级数据的发布。

森林防火气象站配有一整套的传感器来监视风速风向、降水、空气温度及相对湿度。另外，通过本系统还可测量土壤体积含水量、土壤温度、太阳辐射以及其它很多与森林防火相关的气象参数。

北斗短报文通信单元，是指北斗地面监测装置和北斗通讯卫星、北斗地面测控中心之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，通信以短报文(类似手机短信)为传输单位，设备的短报文通信频度及长度由授权的北斗用户卡决定(军用或者民用级)。短报文不仅可点对点双向通信，而且可提供指挥机(基站)进行一点对多点的广播传输，为各种监测监控平台应用提供了极大的便利。同时北斗智能卡可以办理年卡，即一年缴纳一次费用即可无限量通信，这也极大方便了系统的管理和使用。

综上所述，本实用新型利用北斗短报文通信单元功能，实现常规通信手段无法覆盖的偏远或环境恶劣山区。本实用新型所述的森林火险气象数据的在线监测，具有通信范围广、无盲区网络覆盖的特点，尤其适合在地理环境复杂、恶劣和空旷偏远地区的数据通信传输。

附图说明

图1为本实用新型基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置的结构框图。

图2为本实用新型采集控制单元与其他单元的连接图。

附图标记说明：

1-采集控制单元，2-北斗短报文通信单元，3-北斗民用卡，4-北斗全向天线，5-电源转换单元，6-电池，7-太阳能板，8-温湿度传感器，9-风速传感器，10-风向传感器，11- 雨量传感器，12-电源控制单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做出进一步的说明。

本实用新型提供的基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置，包括采集控制单元1、北斗短报文通信单元2、气象传感器和监控中心的地面北斗短报文通讯基站；其中，采集控制单元1、可控制及完成采集温湿度传感器8、风速传感器9、风向传感器10以及雨量传感器11等其它传感器的数据，北斗短报文通信单元2连接有北斗民用卡3和北斗全向天线4，并能够与监控中心无线通讯。

本实用新型可完成接收监控中心的控制及设置命令，调整采集传感器的采样间隔和采样次数。

本实用新型可将数据打包成北斗短报文专有通迅协议的数据格式，通过北斗短报文通信单元发给监控中心。

本实用新型通过北斗短报文通信单元和监控中心通信时，首先将数据监测装置北斗SIM 卡的地址码和状态数据发送到后台的北斗通信基站，后台的北斗通信基站收到数据监测装置北斗模块发出的短报文，可自动译出监测点终端ID和通信数据报文，再将报文传送到主站系统里。

森林火险气象数据监测装置通过北斗短报文通信一次最多可传输76个字节的数据，数据报文长度符合北斗民用短报文要求，服务频度最高可达1次/分钟。

具体来说，本实用新型中采集控制单元1中CPU1.1通过串口2和通信电路1.3采集温湿度传感器8的数据，通过I/O口分别采集风速传感器9、风向传感器10和雨量传感器11的数据。其采集的温度、湿度、风速和风向可以按照后台监控中心设置的采样间隔命令进行采样，也可以在后台监控中心手动请求进行采样；采集控制单元1中CPU1.1通过中断方式进行雨量数据采集，可以计算出每小时降雨量和每天降雨量。通信电路1.2将采集控制单元中CPU1.1 和北斗短报文通信单元2连接；存储电路1.5保存主站发送北斗卡卡号信息和采样间隔等信息；复位电路1.4对采集控制单元中CPU1.1产生上电复位信号和程序跑飞复位信号。

本实用新型的电源由太阳能板7和电池6(包括太阳能板充电控制器)构成，通过电源转换单元5给采集控制单元1输出5V电压，给北斗短报文通信单元2输出5V和3.3V电压，给电源控制单元12输出12V电压。采集控制单元1通过电源控制单元12给温湿度传感器8、风速传感器9和风向传感器10供电。

采集控制单元1通过串口与北斗短报文通信单元2进行双向通信，可以通过北斗短报文通信单元得到当前时间值、坐标值、功率值、以及北斗短报文通信单元发送短报文状态信息等。同时采集控制单元1中CPU 1按照北斗短报文通信单元2通讯规约将采集的气象传感器数据封装后发给远端的北斗基站(监控中心)，还可以发送当前设备状态(如时间、电池电压、功率等)；以及通过北斗卫星的数据传输通道，接收来自后台监控中心的设置命令和控制指令。

北斗短报文通信单元2连接北斗短报文SIM卡卡座3，可插入北斗民用卡、军用卡及其它北斗卡。北斗短报文通信单元2连接北斗全向天线4，可在空旷地带接收到北斗卫星信号和GPS卫星信号。

另外，基于北斗卫星短报文通信的森林火险气象数据监测装置与监控中心的通讯串口协议支持《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口(2.1协议)、兼容4.0协议》。