专利名称:一种环境监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及环境监测设备【技术领域】，特别涉及一种环境监测系统。其结构包括外场气象监测站，所述的外场气象监测站采集到的气象数据通过GPRS无线系统上传到中心服务系统，外场气象监测站包括基座，所述的基座上方竖立有主立杆，所述的基座上分别设置有空气质量监测仪和雨量筒，所述的主立杆自下而上分别设置有太阳能板、控制机箱、第一副横杆和第二副横杆，所述主立杆的顶端设置避雷针，所述的第一副横杆两端分别设置遥感式地面传感器和能见度仪，所述的第二副横杆两端分别设置风速传感器和温湿度传感器、风向传感器。本实用新型能够实现对环境的气象监测实时信息、气象灾害预警预报服务信息的实时获取，为环境气象可变情报板信息发布提供依据。与现有技术相比，具有设计合理、结构简单、安装方便、功能多样、防盗效果佳的特点。
【专利说明】一种环境监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气象监测设备【技术领域】，特别涉及一种环境监测系统。
【背景技术】
[0002]环境监测及信息服务系统实际上是在环境沿线间隔固定距离(通常是5km到1km)布设多要素的气象监测站，这些气象监测设备通过市电、太阳能、或风能供电，通过有线或无线与远端的计算机进行数据或命令交互，远端计算机上安装的应用软件统一管理所有气象监测设备，并接收所有气象监测设备上传的数据，通过一定的显示方式(如数值、图表、曲线、GIS等)，将整个网状布设的气象监测设备测得的数据呈现给使用者，并对所有数据进行本地存储，方便使用者日后数据分析使用。
[0003]目前的环境监测系统功能比较单一，并且电线外露，设备及配件很容易被盗窃。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种环境监测系统，其功能强大，而且防盗效果极佳。
[0005]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0006]一种环境监测系统，包括外场气象监测站，所述的外场气象监测站采集到的气象数据通过GPRS无线系统上传到中心服务系统，外场气象监测站包括基座，所述的基座上方竖立有主立杆，所述的基座上分别设置有空气质量监测仪和雨量筒，所述的主立杆自下而上分别设置有太阳能板、控制机箱、第一副横杆和第二副横杆，所述主立杆的顶端设置避雷针，所述的第一副横杆两端分别设置遥感式地面传感器和能见度仪，所述的第二副横杆两端分别设置风速传感器和温湿度传感器、风向传感器。
[0007]能见度仪:在接收光路上具有遮光或消光结构，可有效避免车灯、太阳光等强光的直接照射和间接杂散光的干扰，能更为准确的测量能见度。
[0008]温湿度传感器:采用全量程精确的温湿度测量及特殊的探头设计，利用独有的敏感原件镀膜技术，可有效抵抗大气环境中的灰尘、污垢或盐雾等污染物的影响和侵蚀。
[0009]能耗低和启动时间短等特性可为用电池供电的系统有效节约能耗。
[0010]温湿度测量提供模拟信号(0-1/2.5/5V)和数字信号输出。操作及数据处理非常简便。
[0011]风速传感器:采用杯式风速传感器，是响应快、启动风速低的光电子风速计。感应部件由三个轻质锥形风杯组成，能在整个工作范围内提供良好的线性，直到风速达到60m/S。将测量的风速转换为电脉冲信号，此信号可以传输给显示装置、记录装置、数据记录装置及智能系统。其风杯和风向标采用铝材制造，经阳极氧化并喷漆，具有很好的可靠性。
[0012]风向传感器:风向测量是利用一个低惯性的风向标部件作为感应部件，风向标部件随风旋转，带动转轴下端的风向码盘，此码盘按8位格雷码编码进行光电扫描输出脉冲信号。本仪器的输入、输出端均采用瞬变抑制二极管进行过载保护。壳体内还装置电子调节加热系统，它一般能提供25W的加热功率，以保证仪器在冬季正常运行。外部零件选用耐腐蚀材料制造并由喷漆涂层保护，密封采用迷宫结构和O型环保护仪器内部的敏感元件不受恶劣环境的影响。传感器有格雷码、电压、电流三种输出方式。
[0013]遥感式路面传感器:用来监测路面积水、积雪、结冰厚度，远距离遥感路面状况，非埋入式安装快捷简便、维护成本低等特点。
[0014]雨量筒:雨量传感器用于测量液体降水量、降水强度。传感器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等构成，上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度，然后进入计量翻斗计量，计量翻斗翻动一次为0.1mm降水量。随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。在计数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢的上面装有干簧管开关，计数翻斗翻转一次，则开关闭合一次，由开关的闭合送出一个机械触电信号(干簧管)。
[0015]控制机箱内设置有采集器芯片，所述的采集器芯片由主控制器、采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元构成，所述的主控制器分别电连接所述的采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元。
[0016]主控制器:以工控机、单板机等为核心的控制器，主要负责运算处理与管理，配合控制软件，与采集器、存储单元、通讯单元、供电单元等协调工作，具有硬件看门狗、时钟同步等功能。
[0017]采集器:由传感器接口、通讯接口、信号调理电路、数据采集电路及其它一些辅助电路组成。
[0018]存储单元:由较大的电子存储器件组成，存储一定时间(如一个月)逐分钟采集处理的各个要素数据值和系统工作状态记录等。
[0019]通讯单元:主要负责与控制中心的通讯，也是组建环境监测网络的纽带。由GPRS/CDMA承担通讯任务，建立观测站与中心站的通讯协议，完成上传数据记录和下达任务指令。
[0020]防雷单元:主要解决机箱内部电器对感应雷的防护。
[0021]供电单元:太阳能供电、AC220V供电及相应转化工作，由电源控制器对蓄电池进行管理，并对主控系统、传感器、采集器等供电。蓄电池容量可确保在外来供电中断的情况下系统在一定时间段内(七天)的连续。
[0022]扩展单元:主要为增加监测要素传感器、实现其它功能单元模块等扩展功能而预留的 RS232/485 接口。
[0023]控制机箱的主要功能如下:
[0024](I)自动采集和预处理:自动采集各气象要素数据，对采集的数据进行预处理和算法处理，对采集数据进行相关统计形成逐分钟的值并定位存储在设备气象监测站控制单元的存储器内；
[0025](2)智能化管理存储器:自动管理采集器内置存储器，具有内存自动清除、循环管理、采集时间记忆、未测和缺测标记等功能；存储器可保存I个月(31天)采集到的逐分钟各气象要素的数据；
[0026](3)自动上传监测数据:采用主动上传方式，上传频率为I分钟，上传的数据包括:设备状态、能见度、天气现象、温度、湿度、瞬时风速、瞬时风向、2分钟平均风速、2分钟平均风向、10分钟平均风速、10分钟平均风向、路面状况和路表温度；
[0027](4)遗漏资料补传:可补传米集器中存储的气象资料，按I分钟、10分钟、30分钟、小时或自定义的时间长度上传存储的历史记录；
[0028](5)时钟校准:由监控中心软件下传日期和时间值对监测站的采集器进行日期和时间校准，并反馈校准信息；时钟准确度:月累计误差< 30秒。
[0029](6)监测站工作状态监测:实时(每分钟)上传监测站工作状态参数集，包括:监测站供电状态、蓄电池工作电压、机箱内温度、无线通讯在线状态、主要传感器工作状态参数等，并随时接收监控中心下达的指令上传监测站当前工作状态参数集。
[0030](7)监测站提供RS232通讯接口，为现场维护或调试过程中提供接口通讯传输功能。也可通过该接口外接GPRS通讯设备，通过无线方式实现监测站与中心的双向通讯。
[0031](8)采用220VAC交流和12VDC直流太阳能两种方式供电，具有蓄电池储能功能。
[0032]空气质量监测仪和雨量筒通过设置于基座内部的线路以及设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱；所述的太阳能板和避雷针通过设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱；所述的遥感式地面传感器和能见度仪通过设置于第一副横杆内部的线路和设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱，所述的风速传感器和温湿度传感器、风向传感器通过设置于第二副横杆内部的线路以及设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱。
[0033]线路内置与基座及立杆内部，可以有效防盗。
[0034]控制机箱上设置有防盗锁。
[0035]雨量筒与基座的连接处外侧设置有防盗固定套筒。
[0036]太阳能板与主立杆通过防盗螺钉相连接。
[0037]本实用新型的一种环境监测系统，其主要功能如下:
[0038](I)自动采集和预处理:自动采集各气象要素数据，对采集的数据进行预处理和算法处理，对采集数据进行相关统计形成逐分钟的值并定位存储在观测站存储器内；
[0039](2)智能化管理存储器:自动管理采集器内置存储器，具有内存自动清除、循环管理、采集时间记忆、未测和缺测标记等功能；存储器可保存I个月(31天)采集到的逐分钟各气象要素的数据；
[0040](3)自动上传监测数据:采用主动上传方式，上传频率为I分钟，上传的数据包括:设备状态、能见度、天气现象、温度、湿度、瞬时风速、瞬时风向、2分钟平均风速、2分钟平均风向、10分钟平均风速、10分钟平均风向、路面状况和路表温度；
[0041](4)遗漏资料补传:可补传米集器中存储的气象资料，按I分钟、10分钟、30分钟、小时或自定义的时间长度上传存储的历史记录；
[0042](5)时钟校准:由监控中心软件下传日期和时间值对监测站的采集器进行日期和时间校准，并反馈校准信息。
[0043](6)监测站工作状态监测:实时(每分钟)上传监测站工作状态参数集，包括:监测站AC220V供电状态、蓄电池工作电压、机箱内温度、无线通讯在线状态、主要传感器工作状态参数等，并随时接收监控中心下达的指令上传监测站当前工作状态参数集。
[0044](7)监测站提供RS232通讯接口，为现场维护或调试过程中提供接口通讯传输功能。也可通过该接口外接GPRS通讯设备，通过无线方式实现监测站与中心的双向通讯。
[0045](8)采用220VAC交流和12VDC直流太阳能两种方式供电，具有蓄电池储能功能。
[0046]本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是:
[0047]本实用新型能够实现对环境的气象监测实时信息、气象灾害预警预报服务信息的实时获取，为高速公速可变情报板信息发布提供依据。与现有技术相比，具有设计合理、结构简单、安装方便、功能多样、防盗效果佳的特点。
【附图说明】
[0048]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]图1为本实用新型的一种环境监测系统的系统原理图；
[0050]图2为本实用新型的一种环境监测系统的的外场气象监测站的结构示意图。
【具体实施方式】
[0051]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0052]实施例一
[0053]如附图1、2所示，一种环境监测系统，包括外场气象监测站1，所述的外场气象监测站I采集到的气象数据通过GPRS无线系统2上传到中心服务系统3，所述的外场气象监测站包括基座11，所述的基座11上方竖立有主立杆12，所述的基座11上分别设置有空气质量监测仪13和雨量筒14，所述的主立杆12自下而上分别设置有太阳能板15、控制机箱16、第一副横杆17和第二副横杆18，所述主立杆12的顶端设置避雷针19，所述的第一副横杆17两端分别设置遥感式地面传感器110和能见度仪111，所述的第二副横杆18两端分别设置风速传感器112和温湿度传感器113、风向传感器114。
[0054]本实施例的控制机箱16内设置有采集器芯片，所述的采集器芯片由主控制器、采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元构成，所述的主控制器分别电连接所述的采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元。
[0055]空气质量监测仪13和雨量筒14通过设置于基座11内部的线路以及设置于主立杆12内部的线路电连接所述的控制机箱16 ;所述的太阳能板15和避雷针19通过设置于主立杆12内部的线路电连接所述的控制机箱16 ;所述的遥感式地面传感器110和能见度仪111通过设置于第一副横杆17内部的线路和设置于主立杆12内部的线路电连接所述的控制机箱16，所述的风速传感器112和温湿度传感器113、风向传感器114通过设置于第二副横杆18内部的线路以及设置于主立杆12内部的线路电连接所述的控制机箱16。
[0056]控制机箱16上设置有防盗锁。
[0057]雨量筒14与基座11的连接处外侧设置有防盗固定套筒115。
[0058]太阳能板15与主立杆12通过防盗螺钉相连接。
[0059]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。
【权利要求】
1.一种环境监测系统，包括外场气象监测站，所述的外场气象监测站采集到的气象数据通过GPRS无线系统上传到中心服务系统，其特征在于，所述的外场气象监测站包括基座，所述的基座上方竖立有主立杆，所述的基座上分别设置有空气质量监测仪和雨量筒，所述的主立杆自下而上分别设置有太阳能板、控制机箱、第一副横杆和第二副横杆，所述主立杆的顶端设置避雷针，所述的第一副横杆两端分别设置遥感式地面传感器和能见度仪，所述的第二副横杆两端分别设置风速传感器和温湿度传感器、风向传感器。2.根据权利要求1所述的一种环境监测系统，其特征在于，所述的控制机箱内设置有采集器芯片，所述的采集器芯片由主控制器、采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元构成，所述的主控制器分别电连接所述的采集器、存储单元、通讯单元、防雷单元和供电单元。3.根据权利要求1所述的一种环境监测系统，其特征在于，所述的空气质量监测仪和雨量筒通过设置于基座内部的线路以及设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱；所述的太阳能板和避雷针通过设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱；所述的遥感式地面传感器和能见度仪通过设置于第一副横杆内部的线路和设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱，所述的风速传感器和温湿度传感器、风向传感器通过设置于第二副横杆内部的线路以及设置于主立杆内部的线路电连接所述的控制机箱。4.根据权利要求1所述的一种环境监测系统，其特征在于，所述的控制机箱上设置有防盗锁。5.根据权利要求1所述的一种环境监测系统，其特征在于，所述的雨量筒与基座的连接处外侧设置有防盗固定套筒。6.根据权利要求1所述的一种环境监测系统，其特征在于，所述的太阳能板与主立杆通过防盗螺钉相连接。
【文档编号】G08C17-02GK204287521SQ201420587852
【发明者】龚昕, 易海平, 余俊, 吴凯, 黄平 [申请人]江西中锂青沃科技有限公司