专利名称：车载移动综合气象装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气象观测装置，尤其涉及一种车载移动综合气象装置。
背景技术：
目前，各种气象应急观测车的使用越来越多，配备在应急气象监测车上的自动气象观测 设备主要用来完成应急气象要素观测，并将测量的数据实时传送到应急移动车数据收集中心 或者位于气象局的数据收集中心。观测的气象要素主要包括气温、湿度、风向、风速、雨
量、气压等，其气象要素参数的测量传感器的输出信号主要有串行数字信号RS232/RS285、 并行BCD码信号、数字脉冲信号、模拟电流信号(4~20mA)和电压信号(1~5V)等，与监 控主机之间的信号传输形式主要有-
1、 采用集中控制系统，即各种传感器与数据采集器用模拟/数字信号线逐一直接连接。 如公告日2004年11月3日，专利号为03220955. X的中国专利"气象参数测量仪"即是采用 该种结构，其特征是风向、风速、温湿度、气压等传感器输出数字或模拟信号经数字或模拟 信号处理接口接入中央微处理器单片机。
2、 采用分布式监测系统，通常采用CAN总线技术实现各传感器与主数据采集器的连接。 如公告日2008年1月2日，专利号为200720018724. 4的中国专利"一种气象要素分布式监 测系统"即是采用该种结构，其特征是通过在气象要素传感器与上位机之间连接通信装置， 利用所述的通信装置接收传感器输出的检测信号，包括模拟信号、串行信号、数字脉冲信号 等，进而转换成CAN总线数据利用CAN总线实现与上位机的连接通信。
以上两种组成形式的自动气象观测装置在安装布设时，传感器与采集器的连接都需要布 设一定长度的线缆，传感器选择缺乏灵活性，可互换性较差，不能满足各种应急观测时测量 要素变动的需要，维修维护和安装携带不方便。
作为应急气象要素的观测，要求气象装置设备具有多种数据传输方式可配置，安装方便， 不仅能够以观测车为中心组成局域观测网，而且可以参与到地面气象观测台站中作为基准观 测设备使用。而当前应用在应急气象观测车上的气象观测设备，仅实现了这些功能的一部分。
ZigBee无线网络技术的出现使得上述要求成为可能。ZigBee适用于传感控制应用，可在 多个微小的传感器之间相互协调实现通信，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器 传到另一个传感器，使用2.4GHZ免费频段，可以嵌入各种设备，组成高可靠的无线数传网 络。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够实现多种数据通讯方式，设备一体化程度高，安装携带方便，测量要素可配置，从精度和要素配置上能满足气象台站 测量要求的车载移动综合气象测量装置。
本实用新型的技术方案是 一种车载移动综合气象装置，包括车载监控主机和多个气象
信息采集控制单元，其特征在于，所述的气象信息采集控制单元集成ZigBee无线通信模块， 多个气象信息采集控制单元与车载监控主机之间通过ZigBee无线数传网络通信连接。
进一步地，所述的气象信息采集控制单元由气象要素传感器、传感器接口电路和ZigBee 无线通信模块顺次电连接组成；
所述的车载监控主机由与气象信息采集控制单元通信的ZigBee无线通信模块、车载数据 中心处理器和可与气象监控中心通信的GPRS/CDMA通信模块顺次电连接组成。
本实用新型的发明要点是使用ZigBee无线数传网络技术构建分布式车载无线气象观测 系统。通过利用在气象要素传感器接口电路的单片机的SOC片上系统的芯片集成技术集成 ZigBee无线通信构成节点微功耗无线传感器，从而可实现在以车载监控主机中心数据处理器 为中心的区域范围内，方便地采集各种气象要素。然后，利用GPRS/CDMA或INTERNET技术， 将气象要素信息进行采集、处理和上传，作为气象分析预报的数据信息。
本实用新型与现有技术比较，具有如下有益效果
1、 本实用新型由于采用了 ZigBee技术组成高可靠的无线数传网络，每一个采集单元与 数据传输单元集成在一起，可以无需连线将气象信息数据传输到主机中，从而保证了系统的 测量要素可配置和安装维护简便性。
2、 本实用新型将局域无线通讯技术和广域无线通讯技术集成在一起，每一个独立的采集 控制单元的采集通道是不变的，但是需要增加测量要素时，可通过增加采集控制单元来实现。
采集单元的设计基于每个采集单元采集存储与其配接的传感器的数据。整套系统基于配 置的采集单元由中央控制软件，釆用分布式控制方式，对每一个指定的采集单元发布指令。 这种设计不仅使得设备整体性强，而且易扩展，可以根据测量需要配接采集单元，同时设备 轻便，安装使用方便，能够满足各种应急观测时测量要素变动的需要。
图1为本实用新型的系统组成框图2为本实用新型的气象信息采集控制单元的结构框图3为本实用新型的车载监控主机的结构框图4为本实用新型的实施例的系统结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
4如图1所示，本实用新型的车载移动综合气象装置由车载监控主机和多个气象信息采集 控制单元组成，集成了 ZigBee的气象信息采集控制单元与车载监控主机之间通过ZigBee无 线数传网络通信连接。
若干个集成ZigBee的气象信息采集控制单元作为节点组成建立自组织无线网络，其内嵌 的ZigBee无线通信模块具有路由功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑，由网络中的 节点本身与本节点周围的节点进行通信，即实现若干个气象信息采集控制单元之间以及与车 载监控主机之间通过ZigBee无线数传网络通信。该网络既可以独立工作，还可以与Internet 或GPRS/CDMA蜂窝无线网络连接，以末端子网的形式接入现有网络。
集成ZigBee的气象信息采集控制单元利用其内嵌ZigBee无线通信模块的路由功能可以 很容易和车载监控主机之间通过ZigBee无线数传网络建立通信连接，因此当需要增加测量要 素时，可通过增加采集控制单元来实现。
气象信息采集控制单元的设计基于每个采集单元采集存储与其配接的传感器的数据，整 套系统所配置的采集单元由车载监控主机对每一个指定的采集单元发布指令，这种设计不仅 使得设备整体性强，而且很容易进行扩展，从而满足各种应急观测时测量要素变动的需要。
本实用新型的工作流程是不同气象信息采集控制单元分别将所采集的气象要素转换成 各种电信号，并进行信号处理，然后再通过ZigBee无线网络与车载监控主机进行数据交换通 信，从而在以车载监控主机为中心的区域范围内，完成采集各种气象要素。车载监控主机按 照气象地面观测规范的要求，对各气象信息采集控制单元节点上传的气象数据进行处理后， 可进一步利用GPRS/CDMA或INTERNET技术，将气象要素信息上传位于气象局的数据收集中心， 提供气象分析预报的数据信息。当然，如果地面气象观测台站集成ZigBee，本装置亦可参与 到地面气象观测台站中作为基准观测设备使用。
图2本实用新型的气象信息采集控制单元的结构框图中，所述的气象信息采集控制单元 由根据需要选配的气象要素传感器、满足不同传感器电连接的传感器接口电路和与车载监控 主机进行通信的ZigBee无线通信模块顺次电连接组成。其所用气象要素传感器可选配气压、 温度、湿度、风向、风速、雨量等多种传感器，这些传感器将所探测的气象要素的变化转换 成相关的电量变化，再经过传感器接口电路的调理和信号转换、处理后，按照程序设定的要 求，通过ZigBee无线通信模块将气象数据上传到车载监控主机的车载数据中心处理器。
图中的传感器接口电路包括内装ZigBee协议栈，支持ZigBee的单片机及其外围电路， 利用单片机的SOC片上系统(System on Chip),在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、 处理和I/0等功能，构成气象观测要素从非电量到电量的一条采集和转换通道。
ZigBee无线通信模块通过SPI总线接口与传感器接口电路中的单片机连接，接收车载监 控主机发出的气象要素采集指令，传感器接口电路中的单片机根据指令对气象要素传感器输出的信号进行数据采集操作，并将所采集的数据打包上传到车载监控主机，在接收到车载监 控主机发回的确认信息后即完成一次气象要素的采集。
图3本实用新型的车载监控主机的结构框图中，车载监控主机由与气象信息采集控制单 元通信的ZigBee无线通信模块、车载数据中心处理器和可与气象监控中心通信的GPRS/CDMA 通信模块顺次电连接组成。
图中的车载数据中心处理器可采用工控机，内置预先编制的控制软件，以控制其本身并 通过ZigBee无线通信模块控制各节点的气象信息采集控制单元的工作运行，接收上传的气象 观测要素数据，最后通过GPRS/CDMA通信模块或Internet通讯端口将数据上传至位于气象局 的数据收集中心。
本装置的气象信息采集控制单元设计采用电池供电，在正常状态下装置处于休眠节电状 态，按照车载监控主机指令工作，并实时将气象观测数据无线发送到车载监控主机，系统处 于极低的功耗，设备轻便，安装维护方便。
图4本实用新型的实施例的系统结构框图中，本实用新型所述的气象信息采集控制单元 除可采用ZigBee网络同车载监控主机通信外，还可通过所设的RS232串行通信接口直接与其 他串行设备连接，或者通过所设的GPRS/CDMA无线通信接口直接与车载监控主机或气象监控 中心管理主机通信，从而将局域无线通信技术和广域无线通信技术同时集成在气象信息采集 控制单元中，实现多种数据通讯方式可选。
车载监控主机的车载数据中心处理器亦可通过所设的串行通讯接口直接连接所选气象信 息采集控制单元。
本装置的气象信息采集控制单元采用ZigBee技术的Ad hoc自动组网技术，由于本实用 新型的不同的气象信息采集控制单元配接有不同的气象要素传感器并均集成有无线通信模 块，在应急观测测量要素变动时，无需任何安装配置，只需选择指令启动相应气象要素的采 集控制单元，即可自动加入已有网络，并自动形成信息路由路径，车载监控主机内嵌的中央 控制软件采用分布式无线控制方式，对每一个组合入网的气象信息采集控制单元发布指令， 控制完成气象要素数据采集，该设计不仅使得装置整体性强，而且容易配置、扩展，能满足 气象台站的各种测量需要，可广泛用于气象台站、交通部门的应急气象观测。
权利要求1、一种车载移动综合气象装置，包括车载监控主机和多个气象信息采集控制单元，其特征在于，所述的气象信息采集控制单元集成ZigBee无线通信模块，多个气象信息采集控制单元与车载监控主机之间通过ZigBee无线数传网络通信连接。
2、 根据权利要求1所述的车载移动综合气象装置，其特征在于，所述的气象信息采集控 制单元由气象要素传感器、传感器接口电路和ZigBee无线通信模块顺次电连接组成。
3、 根据权利要求l所述的车载移动综合气象装置，其特征在于，所述的车载监控主机由 ZigBee无线通信模块、车载数据中心处理器和GPRS/CDMA通信模块顺次电连接组成。
专利摘要本实用新型公开了一种车载移动综合气象装置，包括车载监控主机和多个气象信息采集控制单元，所述的气象信息采集控制单元由气象要素传感器、传感器接口电路和Zig Bee无线通信模块顺次连接组成；所述的车载监控主机由与气象信息采集控制单元通信的Zig Bee无线通信模块、车载数据中心处理器和可与气象监控中心通信的GPRS/CDMA通信模块顺次连接组成；多个气象信息采集控制单元与车载监控主机之间通过Zig Bee无线数传网络通信连接。本装置整体性强，而且容易配置、扩展，能满足气象台站的各种测量需要，安装维护简便，可广泛用于气象台站、交通部门的应急气象观测。
文档编号H04W84/18GK201392406SQ200920107359
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者胡玉铎 申请人:北京华创风云科技有限责任公司