一种智能物联网气象参数感知终端装置的制作方法

本实用新型一种智能物联网气象参数感知终端装置属于物联网技术领域，涉及一种智能物联网气象参数感知终端装置。

二、

背景技术：

目前，气象部门所采用的智能气象站，大多可以使用GPRS无线通信模式，主控模块采用ARM等嵌入式技术，但是传感器与主控模块之间多数采用RS485、CAN等有线通信接口，而这些接口的不一致导致了智能气象站的维护难、可扩展差、升级成本高等诸多问题，难以在远程监测监控领域使用。因此，本实用新型一种智能物联网气象参数感知终端装置，采用短距离无线通信ZigBee技术，近距离收集温湿度、风速风向、雨量、气压等气象参数信息并自组织网络通过GPRS网关远程传输至上位机监控中心，满足智能气象参数远程监测监控的要求，极大程度便利了气象部门的工作，提高管理部门的工作效率。

三、技术内容

(1)发明目的

本实用新型的目的是克服现有技术安装、有线部署困难，维护成本高、可靠性和可扩展性差等缺点，开发一种智能物联网气象参数感知终端装置，具有近距离气象参数采集、自组织网络、数据远距离监测监控的功能，大幅度提升目前气象部门管理设备的信息化、智能化水平。

(2)技术方案

本实验新型一种智能物联网气象参数感知终端装置主要由传感器模块1、处理器模块2、无线通信模块3和电源模块4组成，其中传感器模块1由温湿度传感器11、风速风向传感器12、雨量传感器13和气压传感器组成。在IAR开发平台下搭建Z-Stack协议栈，利用ZigBee-Pro协议组网，采用网状网拓扑结构，可以实现点对点、广播、组播三种不同数据通信方式。传感器模块1主要负责温湿度、风速风向、雨量和气压参数信息采集，在Z-Stack协议栈应用层编写温湿度、风速风向、雨量与气压传感器的信息采集源程序和无线发送采集数据源程序；处理器模块2采用CC2530开发平台，它兼容了IEEE802.15.4的MAC标准，在芯片上集成了射频模块、Flash存储器和微控制器。无线通信模块3采用2.4GHz频段CC2530的直接序列扩频通信射频收发器，具有高灵敏度和抗干扰性能。电源模块4采用AAT3221实现电源电源5V到3.3V电压转换，其中5V电压为装置核心板提供供电电源，3.3V主要为传感器提供工作电压，电源模块4为传感器模块1、处理器模块2、无线通信模块3提供工作电压。传感器模块1与处理器模块2直接电气连接，处理器模块2提供支持JTAG、UART下载调试，使用方便、灵活.

(3)技术效果

一种智能物联网气象参数感知终端装置是一种融合了无线传感器网络、物联网、无线通信、传感器技术等多种领域最新技术装置，本实用新型均采用无线通信方式，大大降低了已有气象部门维护成本、提升了气象部门管理的智能化、信息化和自动化水平。

本实用新型一种智能物联网气象参数感知终端装置的使用，将极大改进国内气象监测监控领域的应用现状，提高气象部门综合管理效率，促进国内智能气象系统向便携化和智能化方向发展，具有十分广阔的应用前景。

四、附图说明：

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型原理框图

图2是本实用新型处理器底座原理图

图3是本实用新型温湿度采集电路原理图

图4是本实用新型风速风向采集电路原理图

图5是本实用新型雨量采集电路原理图

图6是本实用新型电源模块原理图

五、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步说明：

参照图1，图1表示本实用新型装置的原理框图。本实用新型通过传感器模块采集温湿度、风速风向、雨量和气压值，通过处理器模块对采集的数据校准和必要的A/D转换，由无线通信模块ZigBee实现无线数据收发。

参照图2，图2表示实用新型专利装置处理器模块底座原理图。主要采用CC2530核心芯片，符合ZigBee规范，支持2.4GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。它结合一个高性能的2.4GHz直接序列扩频通信射频收发器和一颗工业级小巧高效的8051控制器。

参照图3，图3表示实用新型专利装置温湿度采集电路原理图。主要通过放大电路，对差分电压进行放大，再经过处理器的AD引脚进行数据采集并处理，从而得到相应的温度值，所以输出引脚接处理器模块底座的P₁₂，P₁₃引脚。传感器PT100端作为信息采集输入端，放大器端作为信息采集输出端。PT100温度传感器不同的温度值对应不同电阻值，此时电桥之间产生电压差，从而产生一组差分信号，该差分信号经过LM324一组运放电路放大后，再次经过另一组运放电路，产生二级放大之后输出电压，该电压值即为处理器AD引脚采集的电压值。LM324的参考电压公式为Vout＝Vin(R₇/R₅+1)×(R₉/R₁₀+1)，放大倍数举例说明：如果R₅的电阻值是10kΩ，R₇的电阻值是50kΩ，则第一级放大倍数是1+R₇/R₅＝6，如果R₉的电阻值为5kΩ，R₁₀的电阻值为5kΩ，则第二级放大倍数是1+R₉/R₁₀＝2，则该电路总的放大倍数为6×2＝12倍。

参照图4，图4表示实用新型装置风速风向采集电路原理图。风向传感器的感应元件为风标板组件，角度变换电路为格雷码盘加光电电路。当风标版随着风向的改变而转动时，带动格雷码盘旋转，每转动一个单位角度，光电变换电路就可以输出一组格雷码值，一共为7位，经过整形电路整形之后输出到处理器的引脚，这七位对应的引脚连接到处理器模块底座的P₀₀～P₀₆引脚。风向一共360°，将360°进行128等分，可以得到风向的分辨率为360°/128＝2.815°；风速传感器接口连接处理器模块底座的P₁₀，P₁₁引脚。

参照图5，图5表示实用新型装置雨量采集电路原理图。雨量传感器的信号为开关信号，传感器采用TLP521-1型号的光耦，可以将雨量传感器信号与采集器信号隔离，以便降低信噪比，隔离噪声。该传感器两个引脚一端接地，一端接+5V电源。

参照图6，图6表示实用新型装置的电源模块原理图。电源模块采用两种供电方式，一种干电池供电方式。电池盒的1脚与自锁开关按键K1的1脚和6脚相连，电池盒2脚接地；自锁开关的2脚接+3.0V电压，5脚接500的上拉电阻再连接发光二极管接地；3脚，4脚都连接在AAT3221稳压芯片的5脚并通过1uF滤波电容接地，4脚处于悬空状态，2脚接地，1脚为+5V电压输入，3脚为使能端也接在+5V电压，高低平有效；电源插座的2，3脚接地，1脚接AAT3221芯片的输入引脚1。