一种智能电线积冰测量仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种测量装置，尤其是涉及一种智能电线积冰测量仪。


背景技术：

2.我国现有的自动气象(气候)站主要采用“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”的结构设计，传感器采用模拟和数字传感器。该结构有利于形成统一的自动气象站，但不利于传感器之间互换、标定和管理。
3.随着智能处理器技术在传感器上的应用，传感器已经从传统的模拟式向数字化、智能化方向发展。为了推进电线积冰传感器智能化，对于智能电线积冰测量仪-i型的功能需求，按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路，形成性能可靠、准确性高、易维护、易备份的智能电线积冰测量仪，能够实现信号采集、数据处理、质量控制、自检测、自校准、自诊断、自恢复等功能，为设备研制、生产和测试评估提供重要依据。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种智能电线积冰测量仪，用于解决电线积冰传感器的信号采集与数据处理的统一性问题，其技术方案如下所述：
5.一种智能电线积冰测量仪，包括载荷测量元件、测量电路、处理器和供电电路，所述载荷测量元件用于测量电线积冰架上的电线在积冰前后的质量差，并将数据通过测量电路处理后传送到处理器，所述处理器通过rs232接口将测量电路处理后的数据发送给其他有线或无线通讯模块，所述供电电路为测量电路、处理器进行供电。
6.还包括监测电路，所述监测电路与测量电路、处理器相连接。
7.所述载荷测量元件包括称重单元、处理单元，所述处理单元与称重单元相连接，所述载荷测量元件安装在电线积冰架上。
8.所述测量电路采用esp8266芯片，对载荷测量元件的数据进行采集、滤波、a/d转换处理。
9.所述处理器还连接有红外探测组件，用于采集被测量电线在结冰前、结冰后的图像，采用近红外ccd组件。
10.所述红外探测组件安装在电线前端的观测板上，所述电线后端设置有恒温背景板，所述观测板与恒温背景板相对设置。
11.所述处理单元采用包含sp32系列的单片机stm32f103c8t6，实现模数信号转换。
12.所述智能电线积冰测量仪，实现电线积冰传感器智能化，实现了统一结构和规范的数据采集，能够有利于形成统一的自动气象站测量标准，有利于传感器之间互换、标定和管理。
附图说明
13.图1是所述智能电线积冰测量仪的组件结构示意图；
14.图2是所述载荷测量元件和红外探测组件的安装示意图。
具体实施方式
15.如图1所示，所述智能电线积冰测量仪包括载荷测量元件、测量电路、处理器、监测电路和供电电路，所述载荷测量元件用于测量电线积冰架上的电线在积冰前后的质量差，并将数据通过测量电路处理后传送到处理器，所述处理器通过rs232接口将测量电路处理后的数据发送给其他有线或无线通讯模块，所述监测电路与测量电路、处理器相连接，所述供电电路为测量电路、处理器、监测电路进行供电。
16.所述载荷测量元件，包括称重单元、处理单元和外围附属设备，基于载荷测量的技术原理，通过测量电线积冰架上电线在积冰前后的质量差，根据电线的长度换算成单位长度电线积冰的重量。所述称重单元用于对电线的质量进行称重，采用压力传感器实现，电线是靠压力传感器支撑的，电线上积冰导致重量变化，压力传感器输出压力数据。所述外围附属设备采用电线积冰架等。所述处理单元采用包含sp32系列的单片机stm32f103c8t6，实现模数信号转换。
17.所述测量电路，采用esp8266芯片，进行采集、滤波、a/d转换处理，将电线积冰架上电线的积冰的质量换算成电线积冰质量要素数据。
18.所述处理器采用arm的cortex-a73，包括arm+gpu图像处理单元、接口电路、存储单元、高精度时钟和驱动电路，完成数据处理、设备管理等。arm+gpu图像处理单元承担数据处理的角色，完成红外图像和载荷质量数据处理和设备管理。所述存储单元包括数据存储器、程序存储器，所述数据存储器用于存放实时采集的数据、计算的中间结果、控制参数等；所述程序存储器存放程序和数据表格，以及掉电后不希望丢失的信息。所述高精度时钟电路，用于产生所需的时序信号和时钟基准(称为振荡周期或时钟周期)，以及状态周期、机器周期等信号。所述驱动电路放大控制电路的信号，放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管。
19.所述处理器连接有rs232接口，rs232接口采用3线制rs232串行数据接口，采用三条信号线(接收线、发送线和信号线)实现简单的全双工通信过程，可扩展连接其他有线或无线通讯模块，完成数据交互。
20.所述监测电路采用英伟达带gpu的nano芯片，实现智能电线积冰测量仪内部的电路温度、电压、电流和设备工作状态的监测，连接到处理器，直接输出温度、电压、电流等。
21.所述供电电路，采用通用的电子元器件进行电路隔离和稳压，为智能电线积冰测量仪的处理器、监测电路、测量电路等各单元的工作用电供电。
22.此外，所述处理器还连接有红外探测组件，用于采集被测量电线在结冰前、结冰后的图像。所述红外探测组件采用近红外ccd组件，包括依次连接的镜头、irccd(红外ccd)和图像采集处理电路，同样的，所述处理器通过rs232接口将红外探测组件的数据发送给其他有线或无线通讯模块。所述红外探测组件的工作原理是被测目标的近红外辐射，通过近红外镜头，聚焦到irccd的灵敏面上，irccd将近红外辐射进行光电转换生成电信号，图像采集处理电路对电信号进行模拟放大、a/d采样、图像信号处理生成数字图像信号。
23.如图2所示，电线积冰架设置有两块，相对设置，分为左支架4和右支架3，电线的两端分别固定在两块支架上，其中一块电线积冰架(左支架4或支架3)上安装有载荷测量元
件。所述两块电线积冰架的前端设置有观测板，所述观察板上设置有红外探测组件5，两块电线积冰架的后端设置有恒温背景板1，所述观测板与恒温背景板1相对设置。
24.本实用新型支持4路红外探测器组件，可同时进行东西、南北两个方向的各两块电线积冰架上的电线积冰的测量。图2中显示的是其中一路，其它的三路一样的结构。电线积冰架一般由两块支架组成，一组南北向，一组成东西向。积冰较重地区，两组方向(南北向和东西向)上再分别增设一组支架。积冰严重地区，两组方向上设置两组以上支架。
25.所述智能电线积冰测量仪，实现电线积冰传感器智能化，实现了统一结构和规范的数据采集，能够有利于形成统一的自动气象站测量标准，有利于传感器之间互换、标定和管理。


技术特征：
1.一种智能电线积冰测量仪，其特征在于：包括载荷测量元件、测量电路、处理器和供电电路，所述载荷测量元件用于测量电线积冰架上的电线在积冰前后的质量差，并将数据通过测量电路处理后传送到处理器，所述处理器通过rs232接口将测量电路处理后的数据发送给其他有线或无线通讯模块，所述供电电路为测量电路、处理器进行供电。2.根据权利要求1所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：还包括监测电路，所述监测电路与测量电路、处理器相连接。3.根据权利要求1所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：所述载荷测量元件包括称重单元、处理单元，所述处理单元与称重单元相连接，所述载荷测量元件安装在电线积冰架上。4.根据权利要求1所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：所述测量电路采用esp8266芯片，对载荷测量元件的数据进行采集、滤波、a/d转换处理。5.根据权利要求1所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：所述处理器还连接有红外探测组件，用于采集被测量电线在结冰前、结冰后的图像，采用近红外ccd组件。6.根据权利要求5所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：所述红外探测组件安装在电线前端的观测板上，所述电线后端设置有恒温背景板，所述观测板与恒温背景板相对设置。7.根据权利要求3所述的智能电线积冰测量仪，其特征在于：所述处理单元采用包含sp32系列的单片机stm32f103c8t6，实现模数信号转换。

技术总结
本实用新型提供一种智能电线积冰测量仪，包括载荷测量元件、测量电路、处理器和供电电路，所述载荷测量元件用于测量电线积冰架上的电线在积冰前后的质量差，并将数据通过测量电路处理后传送到处理器，所述处理器通过RS232接口将测量电路处理后的数据发送给其他有线或无线通讯模块，所述供电电路为测量电路、处理器进行供电。所述智能电线积冰测量仪，实现电线积冰传感器智能化，实现了统一结构和规范的数据采集，能够有利于形成统一的自动气象站测量标准，有利于传感器之间互换、标定和管理。标定和管理。标定和管理。


技术研发人员：张鑫 张家斌 胡兵 荀伟唯 雷勇 霍延风 黄子芹 陈冬冬
受保护的技术使用者：中国气象局气象探测中心
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/1/3