一种可穿戴微型气象监测装置

1.本发明涉及气象监测领域，具体属于一种可穿戴微型气象监测装置。


背景技术：

2.气象站是用来监测环境温度、湿度、风速、风向、大气压等环境参数的工具。目前国内气象站种类主要分为高精度科研气象站、公路气象站、森林气象站、光伏气象站与社区气象站。这些气象站体积庞大且价格昂贵鲜有个人使用，且也不便于使用。
3.野外科考作业或极限运动训练时需要不断获取当前环境温度、湿度、风速等气象信息，目前通用监测训练环境气象信息的设备主要为手持式气象监测装置。这种设备在使用时仍存在以下问题：1、这两种设备便携性差，不便于携带使用；2、风速传感器在使用时无法消除运动对风速的影响。针对上述问题，本发明提供一种可穿戴微型气象监测装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可穿戴微型气象监测装置，解决上述背景技术提到的问题，同时还拥有质量轻便、便于佩戴、成本低廉等优点，适合野外训练中实时监测当前环境气象信息使用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种可穿戴微型气象监测装置，包括风速传感器模块、电控模块与基座，所述风速传感器模块包括气流板、衔接柱、应变片与温湿度传感器，所述电控模块包括电路板与充电电池，所述基座包括保护壳、硅胶套与衔接底座，所述应变片安装在衔接柱中，应变片通过导线与电路板接连，所述衔接柱接连气流板与保护壳，所述温湿度传感器嵌入气流板中，所述电路板与充电电池安装在保护壳中，充电电池位于电路板下方，所述电路板上有控制器、ad转换器、运动补偿器、模拟数字转换模块、微型号传输模块与数据传输模块，所述控制器位于电路板中部，ad转换器、运动补偿器、模拟数字转换模块、微型号传输模块与数据传输模块围绕控制器通过电路板上印刷电路接连，所述硅胶套套在保护壳外部，所述衔接底座与保护壳接连。
7.优选地，所述气流板顶部为拱形壳，气流板下部为平板壳。
8.优选地，所述衔接柱包括柔性支架与硬质结构件，硬质结构件扣合在柔性支架内部。
9.所述衔接柱的个数在3～8个，其中衔接柱个数在3、4、8时监测效果最优
10.优选地，所述硬质结构件与柔性支架扣合后构成通孔，应变片装配在通孔内。
11.优选地，所述数据传输模块中包含蓝牙模块与4g模块。
12.优选地，所述衔接底座上有两个穿戴孔与一个螺纹衔接孔，两个穿戴孔沿螺纹衔接孔直径对称。
13.优选地，所述运动补偿器补偿方式如下：运动补偿器监测到三轴加速度y
i
，风速传感器模块第一次监测到的风速为x1，风速传感器模块监测的第n(n〉1)次为x
n
，
△
t为第一次
监测风速与第n监测风速的时间差，运动速度w＝y
i
*
△
t,当前真实风速z＝x
n
±
w。
14.优选地，为满足外部例如车载使用需求，本发明还包括磁性可吸附螺纹杆，所述螺纹杆适于旋进螺纹衔接孔中。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.本发明将风速传感器模块、电控模块与基座进行预选设计组合，成一种可穿戴微型气象监测装置，运用衔接底座上两个穿戴孔与一个螺纹衔接孔，解决设备不便携带使用问题；运用运动补偿器与采用应力测量风速原理设计风速传感器模块，解决风速传感器在使用时无法消除运动对风速的影响问题。本发明在解决上述问题的同时还拥有质量轻便、便于佩戴、成本低廉等优点，适合野外作业或训练中实时监测当前环境气象信息使用。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图；
18.图2为风速传感器模块示意图；
19.图3为衔接柱与应变片结构示意图；
20.图4为电控模块与基座结构示意图；
21.图5为电路板结构示意图。
22.图中标注数字对应部件：风速传感器模块1、电控模块12、基座2、气流板4、衔接柱3、应变片6、温湿度传感器5、保护壳10、硅胶套11、衔接底座13、柔性支架7、硬质结构件8、通孔9、穿戴孔15、螺纹衔接孔14、电路板1201、充电电池1202，控制器19、ad转换器20、运动补偿器15、模拟数字转换模块16、微型号传输模块17、数据传输模块18。
具体实施方式
23.下面将结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚的描述，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
24.如附图1～5所示，本实施例提供的可穿戴微型气象监测装置，包括风速传感器模块1、电控模块12与基座2，所述风速传感器模块1包括气流板4、衔接柱3、应变片6与温湿度传感器5，所述电控模块12包括电路板1201与充电电池1202，所述基座2包括保护壳10、硅胶套11与衔接底座13，所述应变片6安装在衔接柱3中，应变片6通过导线与电路板1201接连，所述衔接柱3接连气流板4与保护壳10，所述温湿度传感器5嵌入气流板4中，所述电路板1201与充电电池1202安装在保护壳10中，充电电池1202位于电路板1201下方，所述电路板1201上有控制器19、ad转换器20、运动补偿器15、模拟数字转换模块16、微型号传输模块17与数据传输模块18，所述控制器19位于电路板1201中部，ad转换器20、运动补偿器15、模拟数字转换模块16、微型号传输模块17与数据传输模块18围绕控制器19通过电路板1201上印刷电路接连，所述硅胶套11套在保护壳10外部，所述衔接底座13与保护壳10接连。
25.在一个可选的实施方式中，所述气流板4顶部为拱形壳，气流板4下部为平板壳。
26.在一个可选的实施方式中，所述衔接柱3包括柔性支架7与硬质结构件8，硬质结构件8扣合在柔性支架7内部。
27.所述衔接柱3的个数在3～8个，其中衔接柱3个数在3、4、8时监测效果最优
28.在一个可选的实施方式中，所述硬质结构件8与柔性支架7扣合后构成通孔9，应变
片6装配在通孔9内。
29.在一个可选的实施方式中，所述数据传输模块中包含蓝牙模块与4g模块。
30.在一个可选的实施方式中，所述衔接底座13上有两个穿戴孔15与一个螺纹衔接孔14，两个穿戴孔15沿螺纹衔接孔14直径对称。
31.在一个可选的实施方式中，所述运动补偿器补偿方式如下：运动补偿器1监测到三轴加速度y
i
，风速传感器模块15第一次监测到的风速为x1，风速传感器模块15监测的第n(n〉1)次为x
n
，
△
t为第一次监测风速与第n监测风速的时间差，运动速度w＝y
i
*
△
t,当前真实风速z＝x
n
±
w。
32.本发明在监测气象时，由于气流板4顶部拱形壳与下部平板壳的结构，使空气流过风速传感器模块1时产生上升的拉力，上升拉力牵引衔接柱3使衔接柱3发生微形变，衔接柱3中应变片6监测衔接柱3硬质结构件8与柔性支架7的形变，应变片6监测的数据传递至电控模块12中电路板1201上，电路板1201上各个部件经过计算分析将应变片6监测的数据转换为风速数据。嵌入在气流板4中的温湿度传感器5在空气流过风速传感器模块1时采集监测空气的温湿度。
33.由于人在非静止状态下会影响风速，故在电路板1201上增加运动补偿器15，通过运动补偿器15监测的运动数据，计算出行进速度，通过行进速度反映非静止状态下影响的风速。
34.本发明中衔接底座13上的两个穿戴孔15与一个螺纹衔接孔14，其中两个穿戴孔15可通过绑带、肩章、袖章等工具进行固定在肩上或手臂上；螺纹衔接孔14可在配合支架使用。
35.例如：当本发明需要悬挂使用时(如，挂在树上)，通过绑带或其他绳索工具穿过穿戴孔15，在将绑带或其他绳索工具与树枝或其他悬挂点固定，固定后本发明在倒垂状态下开始工作；
36.当本发明需要放置在车辆或其他行进工具上使用时，首先寻找带有磁性或磁性可吸附的螺纹杆，在将螺纹杆旋进螺纹衔接孔14中，然后在用磁吸垫吸附在本发明底部(与螺纹杆吸附)，再将本发明放置在车辆或其他行进工具外部。
37.当本发明需要配合支架使用时，有两种模式，第一种需要支架上有与螺纹衔接孔14匹配的螺纹杆，通过螺纹杆接连本发明与支架；第二种无匹配螺纹杆时需要支架顶部有平面台放置本发明，放置过程参照上一段放置在车辆或其他行进工具上使用的过程。
38.上述实施方式仅示例说明本发明的原理及效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。