一种基于STM32的全数字化边界层探空仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，包括探空仪、GPRS无线通信和地面监控中心，探空仪升空后测得的数据通过GPRS无线通信传送至地面监控中心，所述探空仪包括检测模块、STM32数据处理模块、电源模块、GPRS模块和SAM天线，检测模块、电源模块、GPRS模块的一端分别与STM32数据处理模块连接，GPRS模块的另一端与SAM天线相连；本实用新型专利技术整合目前先进的温度、湿度、压力传感器测得温湿压值，测风模块测得风速风向值，不仅满足常规的气象探测精度要求，而且重量轻、体积小、使用便携、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，属于气象

技术介绍
探空仪是一种由气球携带的仪器,在气球上携带有用于测量的一个或几个气象变量的传感器。探空仪穿过大气通过数据传输模块将探测信号传送给地面观测站,经地面观测站的转换处理得到各高度的相应气象参数。目前,大气温、湿、压参数一般通过探空仪上的传感器检测获得,而空中风速风向是运用GPS卫星导航定位技术进行测量。GPS探空测风是新一代高空探测系统。它运用GPS定位技术来测量大气风向和风速。将空中的探空气球作为随气流移动的质点,通过吊装在气球上的GPS接收机获取气球当前位置,再由数据传输模块将当前气球的位置信息和UTC时间按一定时间间隔发送给地面接受设备。地面接受设备再将这些信息通过标准串口发送给上位机进行数据处理,最终解算出当前时刻气球在特定坐标系中位置的坐标值,然后再根据气球位置的变化计算出被测点的大气风向和风速。但现在较多的探空仪是针对高空气象探测，而针对大气边界层探测的探空仪相对较少，大气边界层气象不同于高空气象，大气边界层是掌握一个地区边界层大气运动规律,以便研究大气污染物稀释、扩散的规律,为工业布局、城市规划、新建项目大气污染预报等提供可靠资料的重要手段。大气边界层的研究不仅对大气科学本身是非常重要的,对国民经济也有着重要的意义。面对这一迫切需要,必须有一种性能可靠的边界层探测装置来探测某地区边界层大气的参数。
技术实现思路
本技术提供一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，整合目前先进的温度、湿度、压力传感器测得温湿压值，测风模块测得风速风向值，不仅满足常规的气象探测精度要求，而且重量轻、体积小、使用便携、成本低。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，包括探空仪、GPRS无线通信和地面监控中心，探空仪升空后测得的数据通过GPRS无线通信传送至地面监控中心，所述探空仪包括检测模块、STM32数据处理模块、电源模块、GPRS模块和SAM天线，检测模块、电源模块、GPRS模块的一端分别与STM32数据处理模块连接，GPRS模块的另一端与SAM天线相连；所述检测模块包括GPS测风模块、GPS天线、温湿度传感器、气压传感器，时钟电路和复位电路，GPS测风模块的一端、温湿度传感器、气压传感器，时钟电路和复位电路分别与STM32数据处理模块相连，GPS测风模块的另一端与GPS天线相连；作为本技术的进一步优选，所述温湿度传感器为新型数字温湿度一体式传感器SHT75；作为本技术的进一步优选，所述气压传感器为BMP180数字气压传感器；作为本技术的进一步优选，所述GPS测风模块的核心采用 UBLOX公司的 NEO-6M 模组，具有 50 个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，测量输出频率最高可达5Hz；作为本技术的进一步优选，所述GPRS模块为SIM900A ；作为本技术的进一步优选，所述GPS天线为模块自带陶瓷天线及 20.5dB 高增益 LNA 芯片；作为本技术的进一步优选，SAM天线为微型SAM天线。通过以上技术方案，相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：（1）实现了数字探空仪的全数字化，使用的传感器芯片全部是输出数字信号，温湿度传感器是SHT75、气压传感器BMP180；（2）本设计探空仪实现探空仪的微型化，低功耗，成本低，可靠性强，性价比高的优点；（3）探空仪适用于野外环境工作,整体进行防水、防尘、反雷电设计；（4）通信距离只要在GPRS网络覆盖区域,都能够实现通；（5）从传感器的选择、芯片的选型及电路的设计采用低功耗的设计理念，从而降低整个采集电路的功耗。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术全数字化边界层探空仪的系统结构图。图2是本技术全数字化边界层探空仪的硬件结构框图。图中：1为探空仪，2为GPRS无线通信，3为地面监控中心。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。本技术的一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，包括探空仪、GPRS无线通信和地面监控中心，探空仪升空后测得的数据通过GPRS无线通信传送至地面监控中心，所述探空仪包括检测模块、STM32数据处理模块、电源模块、GPRS模块和SAM天线，检测模块、电源模块、GPRS模块的一端分别与STM32数据处理模块连接，GPRS模块的另一端与SAM天线相连；所述检测模块包括GPS测风模块、GPS天线、温湿度传感器、气压传感器，时钟电路和复位电路，GPS测风模块的一端、温湿度传感器、气压传感器，时钟电路和复位电路分别与STM32数据处理模块相连，GPS测风模块的另一端与GPS天线相连；作为本技术的进一步优选，所述温湿度传感器为新型数字温湿度一体式传感器SHT75；作为本技术的进一步优选，所述气压传感器为BMP180数字气压传感器；作为本技术的进一步优选，所述GPRS模块为SIM900A ；作为本技术的进一步优选，所述GPS天线为模块自带陶瓷天线及 20.5dB 高增益 LNA 芯片；作为本技术的进一步优选，所述SAM天线为微型SAM天线。图1所示，探空气球携带探空仪升空测得温湿压值以及风速风向值，通过GPRS无线通信将所测得数据传送给地面监控中心。通讯双方通过无线GPRS DTU登陆到无线网络,全网采用移动APN专网固定IP。可先向移动公司申请APN专网业务。移动为客户分配专用的APN,普通用户不得申请该。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN,限制使用其他APN。得到后,给监控点及中心分配移动内部固定IP。无需DDNS解析,本身具有移动内网固定IP,减少中间环节,稳定性增强且所有数据都在移动GPRS的APN内网传输,无需经过公网,安全性增强。无需负担宽带专线月租费用,通信速度适中、通信质量稳定中等、组网简单且费用低、可以快速完成组网钡试,性价比合理。本技术实现一种全数字化边界层探空仪，探空气球携带探空仪升入空中，探空仪进行温度、湿度、气压、高度等参数的采集，利用无线通讯系统将气象数据传输到系统主机。数据监控应用软件对传输回来的气象要素值进行通讯存储及显示工作，能对大气边界层气象进行实时探测。数字化边界层探空仪主要用于探测站30Km范围，3Km高度内各层次的温度、湿度、气压、风速、风向，为天气预报、气候分析和军事气象保障提供及时、准确的空中气象情报、资料。探空仪系统中包括探空仪硬件设计与上位机软件相结合，硬件主芯片采用一种低功耗芯片STM32，用于采集和处理数据。软件主要采用的是以应用C#语言技术，基于Visual studio 2010 开发平台，实现了基于探空仪上位机软件系统。引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。图2所示，STM32数据处理模块：控制芯片是一款超低功耗STM32单片机，以超低的功耗、灵活的模拟技术和丰富的片内外资源在电子产品、工业控制、自动化、仪表仪器等领域得到广泛的应用。温湿度传感器：采用采用瑞士公司Sen本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，包括探空仪、GPRS无线通信和地面监控中心，探空仪升空后测得的数据通过GPRS无线通信传送至地面监控中心，其特征在于：所述探空仪包括检测模块、STM32数据处理模块、电源模块、GPRS模块和SAM天线，检测模块、电源模块、GPRS模块的一端分别与STM32数据处理模块连接，GPRS模块的另一端与SAM天线相连；所述检测模块包括GPS测风模块、GPS天线、温湿度传感器、气压传感器、时钟电路和复位电路，GPS测风模块的一端、温湿度传感器、气压传感器、时钟电路和复位电路分别与STM32数据处理模块相连，GPS测风模块的另一端与GPS天线相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的全数字化边界层探空仪，包括探空仪、GPRS无线通信和地面监控中心，探空仪升空后测得的数据通过GPRS无线通信传送至地面监控中心，其特征在于：所述探空仪包括检测模块、STM32数据处理模块、电源模块、GPRS模块和SAM天线，检测模块、电源模块、GPRS模块的一端分别与STM32数据处理模块连接，GPRS模块的另一端与SAM天线相连；所述检测模块包括GPS测风模块、GPS天线、温湿度传感器、气压传感器、时钟电路和复位电路，GPS测风模块的一端、温湿度传感器、气压传感器、时钟电路和复位电路分别与STM32数据处理模块相连，GPS测风模块的另一端与GPS天线相连。2.根据权利要求1所述的基于STM32的全数字化边界层探空仪，其特征在于：所述温湿度传感器为新型数字温湿度一体式传感器S...

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