适于高原冻土地区的温度长期监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，以青藏高原为代表的中玮度高海拔寒冷地区，从气候变化角度来看，这些地区同极地地区的气候状况可以作为全球气候变化的指示器、启动器和放大器，对这些地区气候变化的研究是全球气候变化研究不可缺少的重要组成部分;从景观分布来看，这些地区以高寒荒漠、高寒草甸、高寒草原为主，生态环境及其脆弱，目前已有部分地区呈现出沙漠化趋势，对这些地区和相关地区的大气环境构成潜在的威胁，急需要开展生态保护及恢复方面的前期研究工作。无论是气候变化研究、生态环境保护还是冻土状况的监测，都必须要对这些地区开展大量的和长期的调查和监测工作。与东部地区不同，高原多年冻土地区不适合人类长期居住，不宜派人进行长期值守。高原地区的监测类型众多、监测场地数量大分布广，设施容易受到人为破坏，如果派人长期值守，项目经费也远远不能满足要求，无法开展具有重要意义的长期监测。另外，高原多年冻土地区风沙大、鼠害多、冬季气温低，加上局部地区较多的雨雪，监测设施也往往因为这些恶劣的自然条件而往往不能长时间连续工作。
【发明内容】
[0003]基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，以克服高原冻土地区高寒、低温、低压、高辐射等恶劣环境，实现对冻土地温的长期监测。
[0004]本发明的实现过程为:一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，包括多个温度传感器节点、中央主控模块、通讯设备和电源管理系统，温度传感器节点采集深层冻土区的温度数据并发送给中央主控模块，中央主控模块接收温度传感器节点发送的温度数据并存储，并通过通讯设备实现对外无线传输，电源管理系统对温度传感器节点及中央主控模块进行供电;选择若干道路断面，每个断面处下挖若干测井，深度8-10m，每个测井中按照一定间隔布设若干温度传感器节点，各个温度传感器节点之间由埋于地下的电缆相互连接；中央主控模块和通讯设备安装在路侧的路面装置中，温度传感器节点与中央主控模块之间由电缆连接，电缆部分埋于地下；电源系统结合太阳能电池板，架设在路侧的高杆上，通过电缆对温度传感器节点及中央主控模块进行供电。
[0005]所述电源管理系统为以超级电容作为主要供电电源，结合太阳能电池板形成充、放一体供电系统。
[0006]本发明用于高海拔、低温地区冻土地温监测，具有温度监测精度高、耐低温、抗辐射、稳定性高，可长时间不间断工作，无人值守等优点。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的装置结构图。
[0008]图2是本发明具体安装方式图。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
[0010]如图1-2所示，一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，包括多个温度传感器节点1、中央主控模块2、GPS、GPRS和3G通讯设备3和电源管理系统4，温度传感器节点I连接中央主控模块2，中央主控模块2与GPS、GPRS和3G通讯设备3相连接，电源管理系统4同时连接温度传感器节点I和中央主控模块2。温度传感器节点I用来采集深层冻土区的温度数据并发送给中央主控模块2，中央主控模块2接收传感器发送的温度数据并存储，并通过GPS、GPRS和3G通讯设备3实现对外无线传输，电源管理系统4对温度传感器节点I及中央主控模块2进行供电。选择若干道路断面进行实施，每个断面处下挖若干测井(深度8-10m)，每个测井中按照一定间隔布设若干温度传感器节点I，各个温度传感器节点之间由埋于地下的电缆相互连接；中央主控模块2和GPS、GPRS和3G通讯设备3安装在路侧路面的监测装置中，温度传感器节点I与中央主控模块2之间由电缆连接，电缆部分埋于地下；电源系统4结合太阳能电池板，架设在路侧的高杆上，通过电缆对温度传感器节点I及中央主控模块2进行供电。
[0011]实施例2
[0012]如图2所示，每个测井深度8米，布设16个温度传感器节点；每个断面5个测井;按4个断面实施，其中2个断面为现场工作断面，I个断面为实验室测试断面，I个断面为开发调试断面。中央主控模块、GPS、GPRS和3G通讯设备以及数据及电源电缆各需7台，2台为工作设备，I台为测试设备，2台为开发调试设备，2台为备用及后期维护设备。本实施方案所述的温度传感器节点I采用AVR工业级超小型超低功耗控制芯片ATtiny2313，IIC接口高精度数字温度传感器ADT7420温度传感器节点I用来采集深层冻土区的温度数据并传送给中央主控模块2 ；中央主控模块2采用AVR工业级处理器芯片ATmega2560，工业级无线蓝牙通讯模块，4G工业级高速存贮卡。中央主控模块2接收温度传感器节点I发送的温度数据并通过GPS、GPRS和3G通讯设备3实现对外无线传输，GPS、GPRS和3G通讯设备3采用才茂公司的GTU设备，GPS模块为中央主控模块2提供必要的地理位置信息和时间基准;温度传感器节点I之间以及温度传感器节点I与中央主控模块2之间采用CAN总线连接，中央主控模块2采用RS232总线与GPS、GPRS和3G通讯设备3连接;所述电源管理系统4采用超级电容作为主要供电电源，结合太阳能电池板，形成充、放一体供电系统，对温度传感器节点I及中央主控模块2进行供电。
[0013]实施例3
[0014]如图2所示，每个测井深度8米，布设16个温度传感器节点；每个断面5个测井;按4个断面实施，其中2个断面为现场工作断面，I个断面为实验室测试断面，I个断面为开发调试断面。中央主控模块、GPS、GPRS和3G通讯设备以及数据及电源电缆各需7台，2台为工作设备，I台为测试设备，2台为开发调试设备，2台为备用及后期维护设备。本实施方案所述的温度传感器节点I采用AVR工业级超小型超低功耗控制芯片ATMEGA128L，IIC接口高精度数字温度传感器DDR3。温度传感器节点I用来采集深层冻土区的温度数据并传送给中央主控模块2;中央主控模块2采用德州仪器公司的CC2540芯片内核，工业级无线蓝牙通讯模块，4G工业级高速存贮卡。中央主控模块2接收温度传感器节点I发送的温度数据并通过GPS、GPRS和3G通讯设备3实现对外无线传输，GPS、GPRS和3G通讯设备3采用四信公司的F7114设备，GPS模块为中央主控模块2提供必要的地理位置信息和时间基准;温度传感器节点I之间以及温度传感器节点I与中央主控模块2之间采用CAN总线连接，中央主控模块2采用RS232总线与GPS、GPRS和3G通讯设备3连接;所述电源管理系统4采用超级电容作为主要供电电源，结合太阳能电池板，形成充、放一体供电系统，对温度传感器节点I及中央主控模块2进行供电。
【主权项】
1.一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，包括多个温度传感器节点、中央主控模块、通讯设备和电源管理系统，中央主控模块分别与温度传感器节点、通讯设备连接，其特征在于，温度传感器节点采集深层冻土区的温度数据并发送给中央主控模块，中央主控模块接收温度传感器节点发送的温度数据并存储，并通过通讯设备实现对外无线传输，电源管理系统对测温节点及中央主控模块进行供电；选择若干道路断面，每个断面处下挖若干测井，深度8-10m，每个测井中按照一定间隔布设若干温度传感器节点，各个温度传感器节点之间由埋于地下的电缆相互连接；中央主控模块和通讯设备安装在路侧的路面装置中，温度传感器节点与中央主控模块之间由电缆连接，电缆部分埋于地下；电源系统结合太阳能电池板，架设在路侧的高杆上，通过电缆对测温节点及中央主控模块进行供电。2.根据权利要求1所述的一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，其特征在于，所述电源管理系统为以超级电容作为主要供电电源，结合太阳能电池板，形成充、放一体供电系统。
【专利摘要】一种适于高原冻土地区的温度长期监测系统，包括多个温度传感器节点、中央主控模块、通讯设备和电源管理系统，中央主控模块分别与温度传感器节点、通讯设备连接，温度传感器节点采集深层冻土区的温度数据并发送给中央主控模块，中央主控模块接收温度传感器节点发送的温度数据并存储，并通过通讯设备实现对外无线传输，选择若干道路断面，每个断面处下挖若干测井，深度8-10m，每个测井中按照一定间隔布设若干温度传感器节点，全面精准地检测冻土温度。本系统满足高原冻土地区高海拔、低温、低压测试环境的需求，能够高精度地监测到冻土地温，并且把温度数据存储且对外无线传输，扩大了数据的使用范围，提高了数据利用率。
【IPC分类】G01K1/02
【公开号】CN105588647
【申请号】CN201510917990
【发明人】王 华, 孟柳
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月3日