專利名稱：遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，具體為遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)儀器有許多種類，已得到廣泛的應(yīng)用，但目前的監(jiān)測(cè)儀器主要為單 一目標(biāo)(如溫度、濕度、302、0)2、粉塵、風(fēng)速風(fēng)向等)的監(jiān)測(cè)功能，不能同時(shí)進(jìn)行多要素大氣 參數(shù)監(jiān)測(cè)，而且也沒(méi)有無(wú)線傳輸功能，難以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸，存在工作效 率低、布點(diǎn)困難、攜帶不便等不足，限制了觀測(cè)的時(shí)空密度和實(shí)時(shí)性。 重慶大學(xué)馮文江等發(fā)明的"多目標(biāo)大氣監(jiān)測(cè)及采樣遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)控系統(tǒng)"(專利公開(kāi) 號(hào)CN 1598591A)，由測(cè)控主機(jī)和多個(gè)目標(biāo)子機(jī)組成，形成多位一體的立體大氣環(huán)境參數(shù)監(jiān) 測(cè)及采樣平臺(tái)，能在短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)大氣的監(jiān)測(cè)和采樣操作，通過(guò)對(duì)所得數(shù) 據(jù)和空氣樣本的分析處理，給出當(dāng)前該區(qū)域的大氣環(huán)境質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)特性，該測(cè)控系統(tǒng)的高 空目標(biāo)點(diǎn)子機(jī)由氫氣球搭載，根據(jù)需要人工放升氣球進(jìn)行高空布點(diǎn)。該系統(tǒng)能分析、計(jì)算、 存儲(chǔ)、顯示分析結(jié)果，其遠(yuǎn)程測(cè)控的距離為2公里。雖然該測(cè)控系統(tǒng)能在短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì) 多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)大氣的監(jiān)測(cè)和采樣操作，通過(guò)對(duì)所得數(shù)據(jù)和空氣樣本的分析處理，給出當(dāng)前該 區(qū)域的大氣環(huán)境質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)特性，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的實(shí)時(shí)的大氣參數(shù)的監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置不能同時(shí)進(jìn)行多要素大氣參數(shù)監(jiān)測(cè) 以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)的大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，提供一種遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。 本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括 大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器，大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括中央處理器，電源 電路，至少一路模擬信號(hào)采集電路和至少一路數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路由依 次相連的模擬信號(hào)傳感器、接口電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，數(shù)字信號(hào)采集電路由依次連接的 數(shù)字信號(hào)傳感器、接口電路和計(jì)數(shù)器構(gòu)成，模擬信號(hào)采集電路和數(shù)字信號(hào)采集電路的信號(hào) 輸出端通過(guò)通道轉(zhuǎn)換電路與中央處理器的信號(hào)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器 連接有EEPROM存儲(chǔ)器和顯示器，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器還連接有通訊模塊；數(shù)據(jù)接 收器包括中央處理器，與中央處理器連接的EEPROM存儲(chǔ)器、通訊模塊、電平轉(zhuǎn)換電路、電源 電路，以及與電平轉(zhuǎn)換電路連接的電腦(計(jì)算機(jī))。本實(shí)用新型所涉及的各種功能電路或部 件(如接口電路、通道轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)器等)、模塊是現(xiàn)有公知產(chǎn)品或公知技術(shù)，或者直接購(gòu) 買或者所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易構(gòu)建，它們相互之間的具體連接也是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 容易實(shí)現(xiàn)的。 本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，采用了基于GSM網(wǎng)絡(luò)以短消 息和GPRS兼容的方式傳輸數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和接收器中，均采用了微處理為核心單 元的中央處理器、工業(yè)級(jí)嵌入式GSM通訊模塊，以及內(nèi)置的數(shù)據(jù)處理軟件。通過(guò)電腦、通訊模塊，借助GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和接收器的實(shí)時(shí)通訊、信息傳輸、校時(shí)、參數(shù)設(shè)
置等功能。該遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置具有如下有益效果1、由于數(shù)據(jù)采集發(fā)射器
中設(shè)置了多路模擬、數(shù)字信號(hào)采集電路，不但可隨意選用各種模擬傳感器、數(shù)字傳感器，而
且通過(guò)各傳感器的多層布置實(shí)現(xiàn)了一機(jī)對(duì)多層大氣參數(shù)多要素(溫度、濕度、S02、 0)2、粉 塵、風(fēng)速風(fēng)向等多物理化學(xué)參數(shù))的同時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)集成度高。2、具有短消息或GPRS通訊 模塊，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，可在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。不需人工現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，省時(shí) 省力，能及時(shí)地反映大氣環(huán)境變化的實(shí)際規(guī)律。3、可方便的把數(shù)據(jù)在任何時(shí)間發(fā)送到相關(guān) 人員辦公室的電腦上進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和監(jiān)視，大大提高了觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，為提高觀測(cè)的 時(shí)空密度提供了可能。4、無(wú)論人員是否在線，均可及時(shí)獲得監(jiān)控信息。5、集傳感技術(shù)、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)采集技術(shù)、通訊技術(shù)和供電技術(shù)于一體，技術(shù)集成性強(qiáng)。攜帶方便、布點(diǎn)容易、工作效率 高。6、適用于有關(guān)大型建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境污染評(píng)價(jià)、火力發(fā)電廠空冷系統(tǒng)環(huán)境氣象場(chǎng)分析設(shè) 計(jì)、風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測(cè)等大氣垂直梯度觀測(cè)場(chǎng)合。

圖1為本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的 電路結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)接收器的電路 結(jié)構(gòu)原理圖； 圖中1-模擬信號(hào)傳感器，2-數(shù)字信號(hào)傳感器，3-接口電路，4-接口電路，5-模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路，6-計(jì)數(shù)器，7-通道轉(zhuǎn)換電路，8-中央處理器，9-EEPR0M存儲(chǔ)器，10-顯示器， 11-電平轉(zhuǎn)換電路，12-供電模塊，13-充電控制器，14-蓄電池，15-看門狗電路，16-穩(wěn)壓濾 波電路，17_通訊模塊，18-通訊模塊，19-中央處理器，20-￡ 肪1存儲(chǔ)器，21-電平轉(zhuǎn)換電 路，22-電源電路，23-電腦。
具體實(shí)施方式遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器， 大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括中央處理器8，電源電路，至少一路模擬信號(hào)采集電路和至少 一路數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路由依次相連的模擬信號(hào)傳感器1、接口電路3、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5構(gòu)成，數(shù)字信號(hào)采集電路由依次連接的數(shù)字信號(hào)傳感器2、接口電路4和計(jì) 數(shù)器6構(gòu)成，模擬信號(hào)采集電路和數(shù)字信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出端通過(guò)通道轉(zhuǎn)換電路7與 中央處理器8的信號(hào)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器8連接有EEPR0M存儲(chǔ)器9 和顯示器IO，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器8還連接有通訊模塊17 ;數(shù)據(jù)接收器包括中央 處理器19，與中央處理器19連接的EEPROM存儲(chǔ)器20、通訊模塊18、電平轉(zhuǎn)換電路21、電源 電路22，以及與電平轉(zhuǎn)換電路連接的電腦(計(jì)算機(jī))23。大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器還包括 與其中央處理器8連接的電平轉(zhuǎn)換電路11 ，使功能更完善、使用更方便，需要時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù) 采集器發(fā)射器EEPR0M存儲(chǔ)器9上的數(shù)據(jù)可以近距離直接快速下載到筆記本電腦。大氣參 數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器的電源電路包括看門狗電路15，利用通道切換產(chǎn)生的秒脈 沖信號(hào)，不斷進(jìn)行計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)由于不可預(yù)知原因造成程序中斷運(yùn)行，計(jì)數(shù)器清零不能進(jìn) 行，其數(shù)值累計(jì)達(dá)到某一額定值時(shí)，相關(guān)器件控制繼電器切斷總電源，間隔若干時(shí)間后再恢復(fù)供電，使整個(gè)系統(tǒng)重新加電啟動(dòng)。 具體實(shí)施時(shí)，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的核心部件中央處理器8、接收器核心部件中央處理 器19為低功耗高性能微處理器，在此微處理器上運(yùn)行的程序控制數(shù)據(jù)采集單元和通訊單 元完成數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、發(fā)送、接收、遠(yuǎn)端指令發(fā)送接收處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障 自動(dòng)恢復(fù)等工作任務(wù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器5采用16位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，這一高精度器件的使用 為采集器所采集的模擬量數(shù)據(jù)達(dá)到足夠高的寬度、分辨率和準(zhǔn)確度提供了基礎(chǔ)保障。例如， 溫度的分辨率可達(dá)士O.orC，準(zhǔn)確度可達(dá)±0. rC，實(shí)際測(cè)量寬度可達(dá)+9(TC，-5(TC。通訊 模塊17、18采用工業(yè)級(jí)嵌入式GSM模塊作為核心器件，在充分理解GSM無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)短消 息協(xié)議和TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上，借助移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，在相應(yīng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)采集發(fā)射器和數(shù) 據(jù)接收機(jī)之間的遠(yuǎn)距離雙向?qū)崟r(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)字通訊。大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的電源電路 除包括看門狗電路15外，還包括供電模塊12、充電控制器13、蓄電池14、穩(wěn)壓濾波電路16， 這是電源電路的常規(guī)構(gòu)成，供電模塊12可以是交流電源，也可以是太陽(yáng)能光伏電池，電源 電路是數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的能源保障。充電控制器13內(nèi)嵌智能芯片，能自動(dòng)進(jìn)行蓄電池的充 電和放電，能有效防止電池的過(guò)放電和過(guò)充電。電平轉(zhuǎn)換電路11、21，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232接 口，用于數(shù)據(jù)采集發(fā)射器、數(shù)據(jù)接收器與電腦進(jìn)行連接。LCD顯示器IO，用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng) 時(shí)鐘和傳感器最近一次采集到的數(shù)據(jù)。 梯度觀測(cè)的實(shí)現(xiàn)，一般是在垂直方向上設(shè)置多層模擬和數(shù)字信號(hào)傳感器，由于數(shù) 據(jù)采集發(fā)射器采用了模塊化通道切換技術(shù)，理論最多可支持連接16路模擬傳感器和8路數(shù) 字傳感器?？筛鶕?jù)需要靈活設(shè)置傳感器層數(shù)。 該監(jiān)測(cè)裝置的工作過(guò)程為當(dāng)設(shè)備加電進(jìn)入工作狀態(tài)后，模擬量傳感器信號(hào)1經(jīng) 由接口電路3輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器5 ;數(shù)字量傳感器信號(hào)2經(jīng)由光電隔離接口電路4輸入至 計(jì)數(shù)器6。中央處理器8定時(shí)通過(guò)通道轉(zhuǎn)換電路7，讀取各通道(層)計(jì)數(shù)器6和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器5之?dāng)?shù)值，在相應(yīng)軟件的支持下，計(jì)算出相應(yīng)的要素值(樣本)，并將其記錄于RAM中并發(fā) 送到LCD顯示器接口。當(dāng)主時(shí)鐘到達(dá)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，中央處理器8內(nèi)置的主板程序啟 動(dòng)數(shù)據(jù)整理模塊程序，此程序按照有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式規(guī)定，將RAM存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)整 理出來(lái)，再存入EEPR0M存儲(chǔ)器9。當(dāng)主板時(shí)鐘到達(dá)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間和狀態(tài)時(shí)，中央處理器8 根據(jù)事先設(shè)定的有關(guān)通訊參數(shù)，從EEPROM存儲(chǔ)器9調(diào)用測(cè)量參數(shù)，主板程序啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)放 模塊，通訊模塊17借助GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到GSM信號(hào)覆蓋的任何目的地址。 數(shù)據(jù)接收器通訊模塊18適時(shí)接收來(lái)自數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通訊模塊17發(fā)出的短消 息，接收器中央處理器19內(nèi)置的主板程序自動(dòng)將所收到的數(shù)據(jù)解壓縮處理，并存在本地 EEPROM存儲(chǔ)器20。在需要的時(shí)候，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路21將電腦與接收器相連，通過(guò)電腦23 安裝的數(shù)據(jù)接收處理軟件，向接收器發(fā)出下載數(shù)據(jù)的指令，中央處理器19調(diào)用EEPROM存儲(chǔ) 器20內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路21傳輸至電腦軟件進(jìn)行處理，最后保存為Access 數(shù)據(jù)庫(kù)。 通過(guò)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和接收器的通訊模塊17、18，可以實(shí)現(xiàn)相互的信息和指令傳 輸，以實(shí)現(xiàn)雙向通訊。數(shù)據(jù)接收器可以發(fā)送指令隨時(shí)獲取數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的各種數(shù)據(jù)，并能 在控制軟件的控制下向數(shù)據(jù)采集發(fā)射器發(fā)送控制和設(shè)置參數(shù)指令，控制采集發(fā)射器的工作 狀態(tài)和修改各種參數(shù)。有關(guān)采集發(fā)射器運(yùn)行所必須的諸如短信中心號(hào)碼、IP地址和端口號(hào)、 數(shù)據(jù)收集中心號(hào)碼、實(shí)時(shí)時(shí)鐘對(duì)時(shí)等參數(shù)設(shè)置工作，均可在遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)。[0016] 數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器8接收傳感器1、2采集的參數(shù)，并進(jìn)行分析判斷，當(dāng) 檢測(cè)到各傳感器失效或存在故障時(shí)，立即啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，按定量傳輸方式及時(shí)發(fā)出信 息，通知相關(guān)人員。
權(quán)利要求一種遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征為包括大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器，大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括中央處理器(8)，電源電路，至少一路模擬信號(hào)采集電路和至少一路數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路由依次相連的模擬信號(hào)傳感器(1)、接口電路(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)構(gòu)成，數(shù)字信號(hào)采集電路由依次連接的數(shù)字信號(hào)傳感器(2)、接口電路(4)和計(jì)數(shù)器(6)構(gòu)成，模擬信號(hào)采集電路和數(shù)字信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出端通過(guò)通道轉(zhuǎn)換電路(7)與中央處理器(8)的信號(hào)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器(8)連接有EEPROM存儲(chǔ)器(9)和顯示器(10)，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器(8)還連接有通訊模塊(17)；數(shù)據(jù)接收器包括中央處理器(19)，與中央處理器(19)連接的EEPROM存儲(chǔ)器(20)、通訊模塊(18)、電平轉(zhuǎn)換電路(21)、電源電路(22)，以及與電平轉(zhuǎn)換電路連接的電腦(23)。
2. 如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征為大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采 集發(fā)射器還包括與其中央處理器(8)連接的電平轉(zhuǎn)換電路(11)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征為大氣參數(shù)數(shù) 據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器的電源電路包括看門狗電路(15)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，具體為遠(yuǎn)程大氣參數(shù)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。解決現(xiàn)有大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置不能同時(shí)進(jìn)行多要素大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)的大氣參數(shù)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。包括大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器和數(shù)據(jù)接收器，大氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括中央處理器，至少一路模擬信號(hào)采集電路和至少一路數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路和數(shù)字信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出端通過(guò)通道轉(zhuǎn)換電路與中央處理器的信號(hào)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的中央處理器連接有EEPROM存儲(chǔ)器和顯示器以及通訊模塊；數(shù)據(jù)接收器包括中央處理器，與中央處理器連接的EEPROM存儲(chǔ)器、通訊模塊、電平轉(zhuǎn)換電路、電源電路，以及與電平轉(zhuǎn)換電路連接的電腦。
文檔編號(hào)G01W1/02GK201522555SQ200920254489
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者盧海兵, 梁都鎖, 王繼明, 陳亞楠, 陳王波 申請(qǐng)人:太原波峰科技有限公司