一种基于ARM9的防雷电自动气象站及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ARM9的防雷电自动气象站，包括：第一支架，第二支架，固定于第一支架的顶端的发电储电组件，固定于第一支架上的气象站采集器、双层电磁防护箱、传感器组件，固定于第二支架上并单独引线的避雷针，置于第一支架旁的雨量计，连接于气象站采集器的普通接地点和接地电阻，连接于发电储电组件与气象站采集器之间的防雷击保护电路。本发明专利技术提供一种基于ARM9的防雷电自动气象站及其操作方法，本气象站具有抗雷电能力，减少浪涌电压和电流对气象站采集器的损害，提高气象站在雷电天气运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

一种气象站及其操作方法，特别是一种自动化气象站及其操作方法。
技术介绍
自动气象站是一种能自动进行地面气象观测、存储和发送观测数据，并能根据需要将观测数据转换成气象电报和编制成气象表报的地面气象观测设备。地面气象观测是综合气象观测的重要组成部分，是我国各级气象观测站所承担的主要任务之一，自动气象站则是地面观测的重要手段，它在气象预警、防灾减灾中发挥着不可替代的作用。由于自动气象站大多工作在公路、山区、沙漠等空旷的室外环境中，而且，气象站中的风速、风向传感器又必须安装在一定的高度，所以自动气象站很容易受到雷电的危害和干扰。自动气象站采集器是气象站系统中的核心设备，所有的数据都是通过采集器的采集，然后进行数据处理、发送和存储，如果采集器遭到雷击和干扰，将影响到自动气象站的正常工作。近年来，气象站遭到雷击或者干扰的事故时有发生，究其原因，主要有以下几个方面。首先，硬件电路中的浪涌保护措施单一，无法实现实现可靠保护，在气象站遭遇雷击时，强大的浪涌电流和电压时常直接侵入气象站采集器，造成采集器的严重损坏。其次，在气象站设施布局布线时，仅考虑到节约原材料和美观的需要，很多自动气象站风向、风速等信号线与避雷针引线在同一个金属管内并行引下，因此，尽管风向、风速信号线采用带有屏蔽层的电缆，由于其防雷的安全距离不足，其屏蔽层无法将避雷针接闪后的雷击电磁脉冲完全屏蔽掉。最后，自动气象站装置一般设有避雷针对气象站设备进行防雷保护，然而，当避雷针附近出现雷电时，附近区域的所有设备均处于雷电防护区，由于本区内的电磁场强度没有得到衰减，仍然给气象站的正常工作带来了很大干扰和影响，为防止雷电产生的脉冲电磁场从空中直接辐射进入气象站电子设备，所以还要采取更加有效的雷击电磁脉冲防护措施；现有技术还未解决这样的问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于ARM9的防雷电自动气象站及其操作方法，本气象站具有抗雷电能力，减少浪涌电压和电流对气象站采集器的损害，提高气象站在雷电天气运行的稳定性。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于ARM9的防雷电自动气象站，包括：第一支架，第二支架，固定于第一支架的顶端的发电储电组件，固定于第一支架上的气象站采集器、双层电磁防护箱、传感器组件，固定于第二支架上并单独引线的避雷针，置于第一支架旁的雨量计，连接于气象站采集器的普通接地点和接地电阻，连接于发电储电组件与气象站采集器之间的防雷击保护电路。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，发电储电组件组成有：发电风机，发电太阳电池板，接收发电风机和发电太阳电池板的电力的蓄电池。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，避雷针的高度高于发电储电组件，第一支架与第二支架之间具有安全距离，安全距离为8 m到15 m。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，双层电磁防护箱组成有：接地的里层电磁防护箱，接地的外层电磁防护箱，设于里层电磁防护箱与外层电磁防护箱之间的绝缘层。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，传感器组件组成有：风向传感器、风速传感器、气压传感器温、温湿度传感器；温湿度传感器上设置有防护罩。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，防雷击保护电路组成有：连接于蓄电池的电量采集控制装置和继电器，连接于气象站采集器的限流电阻R和电源指示灯LED。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，防雷击保护电路还组成有：作为一级浪涌保护器件的气体放电管LA151N，作为二级保保护器件的压敏电阻RV，作为三级保护器件的瞬态抑制二极管TVS。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，防雷击保护电路还组成有：为了抑制雷击时电路电流迅速增大的电感L1和L2，起到滤波作用的电容C1和C2，当电路电流过大时断开电路的自恢复保险丝PTC。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，还包括：连接于气象站采集器的无线定位器，无线通讯器，FLASH存储单元，复位电路，时钟。前述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站的操作方法， 包括如下步骤：步骤一，打开电源，ARM9处理器进行初始化配置，包括时钟、通讯端口、定时器、ADC等初始化；步骤二，通过GPS获取时间、海拔、经纬度数值。数据采集的最小采集周期是0.25S，数据处理是一分钟一次，数据采集部分包括每0.25S一次的风速采集、每1S一次的风向采集、每2S一次的温度、湿度、气压的采集以及每分钟一次的雨量，每采集一个数据都会将数据打包，1分钟到后将当前时间和采集的数据打包在一起，再进行下一分钟数据的采集；步骤三，6种气象要素采集完成后，将实时时间和所采集的数据打包，然后按气象要素对数据进行分类检查；步骤四，检查后的数据按照气象局要求计算各气象要素的瞬时值、算术平均值、极值、滑动平均值等，计算完成后对所得出的值进行数据检查，检查完成后将数据和时间重新打包；步骤五，进行数据的存储和数据发送，ARM9处理器通过SPI方式与SD卡通信，将打包的数据存储至SD卡，并驱动GPRS模块将数据发送至服务器。本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供一种基于ARM9的防雷电自动气象站及其操作方法，本气象站具有抗雷电能力，通过设置防雷击保护电路，使得电路能够承受大的浪涌电流，同时还具有滤波、自恢复供电功能，实现了在有雷电干扰等特殊情况下对自动气象站采集器的可靠保护；减少浪涌电压和电流对气象站采集器的损害，提高气象站在雷电天气运行的稳定性；本专利技术重新设计了气象站风向、风速信号线和避雷针引线布线方式，保证了防雷的安全距离，降低了避雷针引线中雷击电磁脉冲对风向、风速信号的干扰；本专利技术设计出的气象站采集器双层电磁防护箱有效地降低了雷电发生时，雷电防护区内电磁场对采集器的干扰。附图说明图1是本专利技术的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术的一种实施例的工作流程图；图3是本专利技术气象要素采集原理框图；图4是本专利技术防雷击保护电路的一种实施例的电路图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。一种基于ARM9的防雷电自动气象站，包括：第一支架，第二支架，固定于第一支架的顶端的发电储电组件，固定于第一支架上的气象站采集器、双层电磁防护箱、传感器组件，固定于第二支架上并单独引线的避雷针，置于第一支架旁的雨量计，连接于气象站采集器的普通接地点和接地电阻，连接于发电储电组件与气象站采集器之间的防雷击保护电路。作为一种优选，气象站采集器为ARM9处理器，雨量计为翻斗式雨量计。传感器组件组成有：风向传感器、风速传感器、气压传感器温、温湿度传感器；温湿度传感器上设置有防护罩。温湿度传感器与A/D转换芯片相连接，A/D转换芯片与处理器相连接，其余模块均通过各种接口与ARM9处理器相连。发电储电组件组成有：发电风机，发电太阳电池板，接收发电风机和发电太阳电池板的电力的蓄电池。避雷针的高度高于发电储电组件，第一支架与第二支架之间具有安全距离，安全距离为8 m到15 m。双层电磁防护箱组成有：接地的里层电磁防护箱，接地的外层电磁防护箱，设于里层电磁防护箱与外层电磁防护箱之间的绝缘层。传统的气象站常常仅考虑到节约原材料和布线美观的需要，避雷针引线和传感器引线在同一个金属管内并行引下，导致防雷的安全距离不足，其屏蔽层无法将避雷针接闪后的雷击电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，包括：第一支架，第二支架，固定于上述第一支架的顶端的发电储电组件，固定于上述第一支架上的气象站采集器、双层电磁防护箱、传感器组件，固定于上述第二支架上并单独引线的避雷针，置于上述第一支架旁的雨量计，连接于上述气象站采集器的普通接地点和接地电阻，连接于上述发电储电组件与气象站采集器之间的防雷击保护电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，包括：第一支架，第二支架，固定于上述第一支架的顶端的发电储电组件，固定于上述第一支架上的气象站采集器、双层电磁防护箱、传感器组件，固定于上述第二支架上并单独引线的避雷针，置于上述第一支架旁的雨量计，连接于上述气象站采集器的普通接地点和接地电阻，连接于上述发电储电组件与气象站采集器之间的防雷击保护电路。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，上述发电储电组件组成有：发电风机，发电太阳电池板，接收上述发电风机和发电太阳电池板的电力的蓄电池。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，上述避雷针的高度高于发电储电组件，上述第一支架与第二支架之间具有安全距离，上述安全距离为8 m到15 m。4.根据权利要求1所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，上述双层电磁防护箱组成有：接地的里层电磁防护箱，接地的外层电磁防护箱，设于上述里层电磁防护箱与外层电磁防护箱之间的绝缘层。5.根据权利要求1所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，传感器组件组成有：风向传感器、风速传感器、气压传感器温、温湿度传感器；上述温湿度传感器上设置有防护罩。6.根据权利要求2所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，上述防雷击保护电路组成有：连接于上述蓄电池的电量采集控制装置和继电器，连接于上述气象站采集器的限流电阻R和电源指示灯LED。7.根据权利要求6所述的一种基于ARM9的防雷电自动气象站，其特征在于，上述防雷击保护电路的组成还有：作为一级浪涌保护器件的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小岭，程恩路，张卫国，郝曼，孙宁，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32