多要素智能气象站制造技术

多要素智能气象站，包括有智能观测端、观测云平台两部分，智能观测端是两层扁平化结构，包括各类智能观测仪、协议转换器，支持单要素多观测仪配置以及观测要素动态扩展；多要素智能气象站的工作方法包括以下步骤：智能观测仪经过协议转换器和观测云平台直连模式，具有结构设计简单、信息传输节点少、简化和减轻目前气象观测业务流程和设备安装及维护维修工作量的特点。作量的特点。作量的特点。

【技术实现步骤摘要】
多要素智能气象站


[0001]本技术属于气象
，具体涉及多要素智能气象站。

技术介绍

[0002]目前，国家地面气象观测站运行的新型自动气象站，主要采用“模拟/数字传感器+分采集器+主采集器+综合集成硬件控制器+外围设备”的结构设计。
[0003]1)传感器采用模拟/数字传感器，该结构十分依赖硬件系统的硬性耦合，传感器配置固定，不具备动态灵活配置单要素多传感器组网观测功能；各部分采用有线方式连接及通信，连接结构复杂，维修检测相对复杂。国家级自动气象站结构框图参见图1，其中串口设备包括主采集器及各类输出RS232/485信号的传感器。
[0004]2)部分数据传输通过主采集器集中，所有串口设备经过综合集成硬件控制器转化为网络信号，通过光纤传输到观测值班室再次转变成网络信号，再经过台站计算机配发的ISOS软件，处理形成各类数据文件或消息，经过各市气象局通信链路(路由)传输至省级相关数据平台，该结构通信链路冗长、中间节点多、灵活性较差。
[0005]3)目前自动气象站是以主采集器及综合集成硬件控制器为核心，传感器均为模拟传感器/数字传感器，且各传感器设计及安装独立，各部分微型化程度低，不具备单要素多传感器组网观测功能。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本技术的目的是提供多要素智能气象站，具有使现有的气象观测系统业务流程更加简洁，观测项目扩展更加容易，设备安装维护及维修的观测业务劳动强度将大大减轻的特点。
[0007]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：多要素智能气象站，包括有与观测云平台相连的气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站和天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪，其特征在于，观测云平台与气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站通过智能协议转换器相连，观测云平台与天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪通过视频协议转换器相连。
[0008]所述的气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站包括有气象要素感应元件，气象要素感应元件通过测量电路分别与监测电路、处理器及供电电路相连；处理器分别
与监测电路、供电电路相连；处理器还设有RS232接口；供电电路与电源接口相连。
[0009]所述的天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪包括有视频图像感应元件，视频图像感应元件通过测量电路分别与监测电路、处理器及供电电路相连；处理器分别与监测电路、供电电路相连；处理器还设有RS232/RJ45接口；供电电路与电源接口相连。
[0010]所述的测量电路包括：采集电路、滤波电路、A/D转换电路和校准电路，校准电路依次与采集电路、滤波电路、A/D转换电路相连；所述的处理器包括有MCU控制单元，MCU控制单元分别与数据存储器、程序存储器、驱动电路、时钟电路相连。
[0011]所述的智能协议转换器包括有主控CPU，主控CPU的观测仪端设有数组观测仪接口；主控CPU还分别与设备编号单元、实时时钟单元、4G通信单元、GPS单元相连；外部指示灯与主控CPU相连；电源为各用电单元供电；主控CPU负责整个通讯设备的数据采集、打包、控制、传输。
[0012]所述的视频协议转换器包括有4G无线路由器及其RJ45通信网口、独立电源系统。
[0013]所述的观测云平台包括数据层、业务层和表现层；所述的数据层包括数据接收与处理单元、数据质量控制单元、数据存储单元；所述的业务层包括智能观测仪管理单元、数据监控单元、观测仪状态监控单元、云平台状态监控单元、台站业务管理单元、探测环境监控单元；表现层包括智能语音交互单元、产品展示单元、数据分发与共享单元、报表生成单元。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]1)与现有技术相比，本技术的多要素智能气象站采用传感器+网络传输的结构，其中传感器转变为智能观测仪，网络传输是4G/5G/物联网主用通道传输，观测场中的硬件设备及连接电缆大幅度减少。
[0016]2)信息传输减少了大量中间环节，观测信息从观测仪直接通过4G/5G/物联网传输到观测云平台。
[0017]3)观测项目、组网观测十分容易，减少了升级成本。
[0018]4)观测质量、设备运行质量得到了提高。
[0019]5)传感器智能化，对模拟信号输出的传感器进行数字化改造，使其输出RS232信号和具有数据处理单元、存储单元和传感器状态监测电路，实现各气象观测要素独立智能观测、采集、通信，智能化后的传感器统称为智能观测仪，包括单要素智能观测仪及集成式微型气象站。
[0020]6)支持单要素多观测仪同步观测，以及集成式微型气象站接入。设计支持3个单要素智能观测仪或集成式微型气象站接入智能协议转换器，支持观测要素自由组合、统一传输，智能协议转换器连接智能观测仪与观测云平台，并实现双向通信。
[0021]7)去除(主)采集器、综合集成硬件控制器这两个大的控制中心，将数据处理、质量控制等功能转移至基于公有云建设的观测云平台，实现与智能观测仪的协议通信与交互，并实现数据流传输，云平台主要由站网管理中心、业务数据中心、观测产品中心、综合监控中心、智能语音助手、后台管理中心等部分组成，并开发包含观测产品、综合监控、智能语音等功能模块的APP(“小探”)，实现移动、实时办公。
[0022]8)信息传输路径中转换点减少，使用智能协议转换器和视频协议转换器将观测信
息直达云端。
[0023]本技术的方法包括以下优点：
[0024]1)传感器的升级。目前现有技术的气象观测传感器都是基于传统方式采集，即为每种参数单独采集，并通过有线连接方式接入到观测平台中，此方式都是基于本地观测，现场需要布设电源线、通信线缆等，复杂不易维护。传感器升级后，由模拟和数字传感器替换为智能观测仪，使气象传感器具有了感知、认知和决策功能，输出的数据更准确。
[0025]2)增加了智能协议转换器，目前国家级自动气象站中没有此类模块，均采用有线传输。新增加的智能协议转换器具备太阳能供电，无线传输功能，一台设备可连接三台独立的智能观测仪或集成式微型气象站，并将数据打包，通过无线方式上传到观测云平台，新增GPS自动对时、蓝牙本地参数设置的功能。
[0026]3)增加观测云平台：目前气象观测站没有此类处理平台，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多要素智能气象站，包括有与观测云平台相连的气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站和天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪，其特征在于，观测云平台与气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站通过智能协议转换器相连，观测云平台与天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪通过视频协议转换器相连。2.根据权利要求1所述的多要素智能气象站，其特征在于，所述的气温智能观测仪、湿度智能观测仪、气压智能观测仪、风智能观测仪、翻斗雨量智能观测仪、称重雨量智能观测仪、地温智能观测仪、降水现象智能观测仪、能见度智能观测仪、日照智能观测仪、梯度风智能观测仪、集成式微型气象站包括有气象要素感应元件，气象要素感应元件通过测量电路分别与监测电路、处理器及供电电路相连；处理器分别与监测电路、供电电路相连；处理器还设有RS232接口；供电电路与电源接口相连。3.根据权利要求1所述的多要素智能气象站，其特征在于，所述的天气现象视频智能观测仪、探测环境视频智能观测仪、安防监控视频智能观测仪包括有视频图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成伟，邓凤东，冯慧，龙亚星，周瑶，李崇福，
申请(专利权)人：陕西省大气探测技术保障中心，
类型：新型
国别省市：