一种地面气象监测装置的制作方法

本实用新型涉及气象监测设备领域，具体而言，涉及一种地面气象监测装置。

背景技术：

地面自动气象站用于自动采集并实时监测温度、湿度、风向、风速、雨量、积雪、结冰等气象要素数据，可用于气象、工业、农业、水文水利、环保、高速公路、机场和港口等领域。目前，自动气象站的传感器都是分立的，即由多个传感器分别工作监测对应的气象要素。移动气象站由于传感器数目较多，需要多人分别操作、读数和订正处理，不方便随时监测。

技术实现要素：

本实用新型提供一种地面气象监测装置，将监测积雪、结冰、雨量以及温湿度的传感装置集成为一体，实现自动化监测。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种地面气象监测装置，包括立柱、控制箱、以及安装于立柱上的结冰探测仪、温湿度传感器、雨量传感器和积雪深度传感器；所述结冰探测仪包括壳体以及安装于壳体内的光纤式结冰传感器，所述壳体设置有多个不同弧度的弧面，每个弧面的弧度递增设置，所述光纤式结冰传感器设置有多个，每个光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度递增设置，所述光纤式结冰传感器探测端镶嵌于对应的弧面并与所述弧面形成整体的探测端面；所述控制箱内设置有数据采集处理模块、供电模块和无线传输模块，所述结冰探测仪、温湿度传感器、雨量传感器和积雪深度传感器分别与所述数据采集处理模块电连接，所述供电模块用于对所述结冰探测仪、温湿度传感器、雨量传感器和积雪深度传感器进行供电，所述数据采集处理模块通过无线传输模块与工业计算机监控站通讯连接。

进一步的，还包括光伏组件，所述光伏组件包括太阳能电池板以及与太阳能电池板连接的蓄电池组，所述太阳能电池板安装于所述立柱上，所述蓄电池组安装于所述控制箱内，所述蓄电池组与所述供电模块电连接。

进一步的，所述雨量传感器为翻斗式雨量传感器。

进一步的，所述积雪深度传感器包括超声波测距探头和微处理器，所述超声波测距探头垂直于地面，所述微处理器用于记录超声波测距探头发出超声波时间以及接收到返回超声波的时间，并计算积雪深度。

进一步的，所述结冰探测仪和温湿度传感器安装于所述立柱的顶部，所述雨量传感器和积雪深度传感器交错安装于所述立柱的腰部。

进一步的，所述立柱的中心设置有空腔，所述结冰探测仪、温湿度传感器、雨量传感器和积雪深度传感器的线缆穿过所述空腔与所述数据采集处理模块连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将结冰探测仪、温湿度传感器、雨量传感器和积雪深度传感器集成设置为一体，通过数据采集处理模块采集结冰探测仪的结冰厚度数据，温湿度传感器探测到的温度、湿度数据，雨量传感器检测到的雨量数据，以及积雪深度传感器检测到的积雪深度数据，然后通过无线传输模块发送至工业计算机监控站。监测站可同时获取结冰厚度信息、温度湿度信息、雨量信息和积雪深度信息，将该信息用于进一步的气象分析。采用本本实用新型进行地面气象自动监测，可同时测得积雪、结冰、雨量以及温湿度信息，减少人力投入，提高监测效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结冰探测仪的结构示意图；

图3为本实用新型的系统框图。

附图标记：10-立柱，20-控制箱，21-数据采集处理模块，22-供电模块，23-无线传输模块，30-结冰探测仪，310-壳体，311-第一弧面，312-第二弧面，313-第三弧面，314-第四弧面，321-第一光纤式结冰传感器，322-第二光纤式结冰传感器，323-第三光纤式结冰传感器，324-第四光纤式结冰传感器，40-温湿度传感器，50-雨量传感器，60-积雪深度传感器，71-太阳能电池板，72-蓄电池组，80-工业计算机监控站。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1，一种地面气象监测装置，包括立柱10、控制箱20、以及安装于立柱10上的结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60。所述结冰探测仪30和温湿度传感器40安装于所述立柱10的顶部，所述雨量传感器50和积雪深度传感器60交错安装于所述立柱10的腰部。所述控制箱20内设置有数据采集处理模块21、供电模块22和无线传输模块23，所述结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60分别与所述数据采集处理模块21电连接，所述供电模块22用于对所述结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60进行供电，所述数据采集处理模块21通过无线传输模块23与工业计算机监控站80通讯连接。所述立柱10的中心设置有空腔，所述结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60的线缆穿过所述空腔与所述数据采集处理模块21连接。

所述结冰探测仪30包括壳体310以及安装于壳体310内的光纤式结冰传感器，所述壳体310设置有多个不同弧度的弧面，每个弧面的弧度递增设置，所述光纤式结冰传感器设置有多个，每个光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度递增设置，所述光纤式结冰传感器探测端镶嵌于对应的弧面并与所述弧面形成整体的探测端面。参照图2，本实施例中，所述弧面包括第一弧面311、第二弧面312、第三弧面313以及第四弧面314，所述第二弧面312的弧度大于第一弧面311的弧度，所述第三弧面313的弧度大于第二弧面312的弧度，所述第四弧面314的弧度大于第三弧面313的弧度。所述光纤式结冰传感器包括第一光纤式结冰传感器321、第二光纤式结冰传感器322、第三光纤式结冰传感器323以及第四光纤式结冰传感器324，所述第二光纤式结冰传感器322探测端的剖面弧度大于第一光纤式结冰传感器321探测端的剖面弧度，所述第三光纤式结冰传感器323探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器322探测端的剖面弧度，所述第四光纤式结冰传感器324探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器322探测端的剖面弧度。所述第一光纤式结冰传感器321的探测端镶嵌于第一弧面311，所述第二光纤式结冰传感器322的探测端镶嵌于第二弧面312，所述第三光纤式结冰传感器323的探测端镶嵌于第三弧面313，所述第四光纤式结冰传感器324的探测端镶嵌于第四弧面314。由于剖面弧度不同对应的水滴收集率也不同，水滴收集率不同，结冰快慢也就不同，即剖面弧度越小，水滴收集率越大，结冰速度越快。该结冰探测仪30利用结构设计，联合四个光纤式结冰传感器叠加测量来增大仪器的量程，可比单个光纤式结冰传感的最大量程增加几倍。

所述雨量传感器50采用现有的翻斗式雨量传感器50，包括感应器和记录器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。其工作原理为：雨水由最上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度(比如0.2毫米)时，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使弹簧开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来。以此来测量降水量、降水强度、降水时间等。

所述积雪深度传感器60采用现有技术，包括超声波测距探头和微处理器，所述超声波测距探头垂直于地面，所述微处理器用于记录超声波测距探头发出超声波时间以及接收到返回超声波的时间，并计算积雪深度。超声波测距探头正对地面安装，距地面垂直高度一般选择150至200cm之间。雪深测量的基准面为地面(裸地)，基准面区域内的地面应为处理平整的裸地，且与观测场地面齐平。其测量原理为：超声波测距探头发出的声脉冲经雪面反射后又被它所接收，微处理器根据声脉冲返回的时间可算出传感器到雪面的距离，而传感器到地面的距离是固定的，故后者减去前者即为积雪深度。

温湿度传感器40采用现有的常规型号即可。

本地面气象监测装置还包括光伏组件，所述光伏组件包括太阳能电池板71以及与太阳能电池板71连接的蓄电池组72，所述太阳能电池板71安装于所述立柱10上，所述蓄电池组72安装于所述控制箱20内，所述蓄电池组72与所述供电模块22电连接。太阳能电池板71将太阳能转化为电能储存于蓄电池组72，通过供电模块22为结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60提供电能。控制箱20内还设置有锂电池组作为备用电源，阴雨天气太阳能电池板71无法转化电能，而蓄电池组72的电能又耗尽时，可启用备用电源。

参照图3，数据采集处理模块21采集结冰探测仪30、温湿度传感器40、雨量传感器50和积雪深度传感器60的检测数据，并对该数据进行处理，然后通过无线传输模块23发送至工业计算机监控站80。监测站可同时获取结冰厚度信息、温度湿度信息、雨量信息和积雪深度信息，将该信息用于进一步的气象分析。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。