一种基于4G技术的集约型无人自动气象站的制作方法

本发明具体涉及一种基于4G技术的集约型无人自动气象站。

背景技术：

现今投入使用的自动气象站，包括实时自动气象站和非实时自动气象站两大类。实时自动气象站又包括有人值守实时自动气象站和无人值守实时自动气象站。有人值守实时自动气象站使用的是有线技术，及采集数据通过光纤等传输；无人值守实时自动气象站和非实时自动气象通过无线通讯，如3G网络，卫星等手段向中心站传输实时气象数据。

如发明专利《基于2.4G无线传输的分布式自动气象站》，公开了一种基于2.4G无线传输的分布式自动气象站，包括采集器和若干个智能传感器，主采集器和智能传感器之间使用2.4G无线传输的方式进行数据传输；所述的智能传感器由传感模块、处理与通信模块和传感器电源模块构成，采集器由处理与通信模块、本地通信接口模块、远程通信模块和采集器电源模块构成。本发明的采用标准的2.4G无线通信传输方式，提高了自动气象站部署的灵活性，节省了电缆，还避免了因电缆老化带来的干扰和故障。

现今投入使用的无人值守实时自动气象站和非实时自动气象站，使用的是2.4G或3G技术，然而面对精细化预报及日益提高的实时传输数据量并保证传输速度的要求来说，传统的无线技术显然已经不能满足日益上涨的气象数据传输需求；而现有的自动气象站依托的2.4G或3G技术有以下诸多不足：

(1) 2.4G 及3G 缺乏全球统一的标准；

(2) 2.4G 及3G所采用的语音交换架构仍承袭了2G系统的电路交换，而不是纯IP的方式；

(3) 2.4G 及3G的业务提供和业务管理不够灵活；

(4) 2.4G 及3G的高速数据传输不成熟，接入速率有限，上传下载速度有限。

并且目前无人自动气象站的太阳能板和雨量筒都独立于主采集箱和三脚架。因此如何更加节省自动气象站本身的材料（不锈钢板，导线等）、减少安装自动气象站的前期工作（预埋件等）、和提高气象数据无线传输的速度等成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于4G技术的集约型无人自动气象站，结构紧凑，节省材料成本，并且采用4G无线技术，传输速度快，符合新技术发展需要。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于4G技术的集约型无人自动气象站，包括构成十字架的竖杆与横杆，竖杆的底端通过三角支架与地面固定连接，三角支架的其中一个支架底部上设有雨量器；竖杆的顶端连接有主采集箱，主采集箱内设有主采集器、后备电源和气压传感器；横杆的一端安装有百叶箱，另一端上安装有风向风速传感器；百叶箱内设有温度传感器和湿度传感器；

其中主采集器包括主控制器、4G通信模块、CAN总线接口模块及存储模块；

后备电源提供工作电源至主控制器，4G通信模块、CAN总线接口模块及存储模块均与主控制器连接；主控制器通过4G通信模块与远程数据中心连接通信；

温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、气压传感器及雨量器均通过CAN总线接口模块与主采集器中主控制器连接通信；

各传感器将采集的数据通过CAN总线上传至主控制器中，主控制器将数据通过4G通信模块上传至远程数据中心，同时将数据存储在存储模块中。

进一步的，后备电源为太阳能电池，太阳能电池板分布在主采集箱的表面。

进一步的，主采集箱通过螺栓与竖杆的顶端活动连接。

进一步的，三角支架的底端通过角铁与地面紧固连接。

进一步的，竖杆为可伸缩的三节杆。

进一步的，竖杆与横杆通过连接套管连接，连接套管包括套装在竖杆上的第一螺母套和套装在横杆上的第二螺母套，第一螺母套和第二螺母套垂直焊接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明自动气象站中，将太阳能电池板直接作为主采集箱的箱正面，大大节省了不锈钢、导线相关材料，增加了所述无人自动气象站的集约性；雨量筒固定于三脚支架上，既节省了预埋件、导线等相关材料，又增加了所述无人自动气象站的集约性；主采集器的通讯模块为4G通讯模块，传输速度远大于现有气象站的2.4G/3G无线传输速度。

附图说明

图1是无人自动气象站的结构示意图；

图2是无人自动气象站的原理框图。

附图标记：1、主采集箱；2、螺栓；3、百叶箱；4、风速风向传感器；5、横杆；6、竖杆；7、三角支架；8、角铁；9、雨量器；10、连接套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种基于4G技术的集约型无人自动气象站，如图1和图2所示，包括构成十字架的竖杆6与横杆5，竖杆6的底端通过三角支架7与地面固定连接，三角支架7的其中一个支架底部上设有雨量器9；竖杆6的顶端连接有主采集箱1，主采集箱1内设有主采集器、后备电源和气压传感器；横杆5的一端安装有百叶箱3，另一端上安装有风向风速传感器4；百叶箱3内设有温度传感器和湿度传感器；

其中主采集器包括主控制器、4G通信模块、CAN总线接口模块及存储模块；

后备电源提供工作电源至主控制器，4G通信模块、CAN总线接口模块及存储模块均与主控制器连接；主控制器通过4G通信模块与远程数据中心连接通信；

温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、气压传感器及雨量器均通过CAN总线接口模块与主采集器中主控制器连接通信；

各传感器将采集的数据通过CAN总线上传至主控制器中，主控制器将数据通过4G通信模块上传至远程数据中心，同时将数据存储在存储模块中。

本发明自动气象站中，雨量筒固定于三脚支架上，既节省了预埋件、导线等相关材料，又增加了所述无人自动气象站的集约性；主采集器的通讯模块为4G通讯模块，传输速度远大于现有气象站的2.4G/3G无线传输速度。

实施例

本实施例中，五个传感器单元分别为现有技术中带有CAN总线接口的温湿度传感器、气压传感器、风向风速传感器及雨量传感器。可测量包括温度，湿度，风向，风速，气压和降水量六个基本气象要素。各传感器通过CAN总线与主采集器相连接，以实现不同观测任务或满足不同类别气象观测站的需要。当根据实际观测需要加入其它气象要素时，只需将相关传感器接入到气象站中即可。

主采集器包括主控制器、4G通信模块、CAN总线接口模块及存储模块，主控制器采用现有技术中集成4G通信模块及CAN总线接口的SOC芯片。存储模块采用SD卡，作为扩展的数据存储设备。

后备电源为自动气象站提供工作电源。本实施例中采用太阳能电池，太阳能电池板分布在主采集箱1的表面，参见图1，可充分采集太阳能并将之转换为电能为自动气象站供电。将太阳能电池板直接作为主采集箱的箱正面，大大节省了不锈钢、导线线等相关材料，增加了所述无人自动气象站的集约性。主采集箱1通过螺栓2与竖杆6的顶端活动连接，可以随时调节主采集箱的倾角以使其表面的太阳能电池板达到当地最佳太阳高度角。三角支架7的底端通过角铁8与地面紧固连接，以增强十字架及三角支架的稳定性。

作为本发明的优选实施例，竖杆6为可伸缩的三节杆，可根据竖杆的高度需要调节竖杆的长度。竖杆与横杆通过连接套管10连接，参见图1，连接套管10包括套装在竖杆6上的第一螺母套和套装在横杆5上的第二螺母套，第一螺母套和第二螺母套垂直焊接。可旋转竖杆或横杆进行调节两者的相对位置关系。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。