一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置，包括安装支架、储能电池、供电系统、微处理器、GPRS通信模块、北斗通信模块、数据存储模块、上位机系统、锁存器、多路通道选择单元、数模转换模块、电流激励模块；本实用新型专利技术可以同时对多层积雪的温度进行高精度测量、可对积雪的厚度进行测量、可实现对高原等无人区积雪的温度、厚度进行远程无人值守测量、监测，在有效解决测量精确度的同时，也实现测量数据及时采集的工作。及时采集的工作。及时采集的工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置


[0001]本技术涉及气象监测设备
，具体的说是涉及一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置。

技术介绍

[0002]积雪作为固体水体的存在，是气候系统中非常重要的组成部分，积雪独特的辐射特性和热力性质会影响地表的辐射收支、热量平衡和水分平衡过程，积雪的消融引起的水文效应，可通过改变地表能量平衡、水循环和大气环流进而对同期和后期气候系统产生重要影响，积雪热力性质和消融都与其内部的温度变化存在紧密的联系，因此对积雪内部不同层高的积雪温度变化进行监控就显得尤为重要。
[0003]现有的积雪温度测量多为三线制的铂电阻传感器，精度比较低，且传输系统主要依靠GPRS的传输模式，在偏远的高原等无人区，在地基基站无法覆盖的区域无法及时的回传数据，无法对积雪温度进行大面积的组网观测。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本技术提供一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置，在有效解决测量精确度的同时，也实现测量数据及时采集的工作。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案为 ：一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置，包括安装支架、储能电池、供电系统，其特征在于，还包括微处理器、GPRS通信模块、北斗通信模块、数据存储模块、上位机系统、锁存器、多路通道选择单元、数模转换模块、电流激励模块；安装支架一端固定于地面，另一端设有多个安装孔，安装孔内设有温度传感器，各温度传感器与电流激励模块通过防寒电缆连接；微处理器的温度数据端与数模转换模块的温度数据端双向连接、微处理器的GPRS信号端与GPRS通信模块的信号端双向连接、微处理器的北斗信号端与北斗通信模块的信号端双向连接、微处理器的存储信号端与数据存储模块的信号端双向连接、上位机系统通过GPRS通信模块或北斗通信模块与微处理器控制端连接；微处理器的测温控制输出端与锁存器的控制输入端连接、锁存器的控制输出端通过多路通道选择单元与数模转换模块的控制端连接、数模转换模块的数据采集端与电流激励模块的数据输出端连接；储能电池或供电系统给微处理器、GPRS通信模块、北斗通信模块、数据存储模块、上位机系统、锁存器、多路通道选择单元、数模转换模块、电流激励模块供电；供电系统给储能电池供电。
[0006]作为优选，所述安装支架为环氧树脂圆柱；环氧树脂的热传导系数低，有效避免安装支架的上下热传导效应，并且硬度较大；安装支架设计为的圆柱型结构，以减小本身对风雪的阻挡，直径3
‑
5cm为宜；顶端设有斜拉绳，增强安装支架的稳定性，保证温度传感器与积雪稳定接触。
[0007]作为优选，所述安装孔间距为1
‑
2cm的等距孔，根据测量精度需要而定。
[0008]作为优选，所述温度传感器为PT100型传感器，在0℃时电阻值为100Ω，利用温度
变化对电阻值的影响，通过测量电阻值反推环境温度。
[0009]作为优选，所述微处理器为MSP430F449。
[0010]作为优选，所述供电系统为风力发电或太阳能发电或现有市民用电；发电系统的功率应大于储能电池充电功率和设备额定功率，储能电池的电能满足设备满负荷运转7天以上。
[0011]本积雪测量装置由于布置于野外，无人值守、配备防雷系统，保护设备安全。
[0012]本技术的有益效果是：1）可以同时对多层积雪的温度进行高精度测量；2）可对积雪的厚度进行测量；3）可实现对高原等无人区积雪的温度、厚度进行远程无人值守测量、监测。
附图说明
[0013]图1为本技术的设备连接示意图；
[0014]图2为数模转换电路图；
[0015]图3为多路温度采集接信号控制图；
[0016]图4为GPRS及北斗终端通信电路。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本技术作进一步说明。
[0018]参见图1、2、3、4，一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置，包括安装支架、储能电池、供电系统、微处理器、GPRS通信模块、北斗通信模块、数据存储模块、上位机系统、锁存器、多路通道选择单元、数模转换模块、电流激励模块。
[0019]安装支架一端固定于地面，混凝土基座为250cmx250cm，且深埋于地表一下10cm处，减小基座对积雪温度测量的影响；另一端设有等距安装孔，孔距根据测量精度需要，1
‑
2cm皆可；根据测量精度要求，在需要的安装孔内设置PT100型温度传感器，在0℃时电阻值为100Ω，利用温度变化对电阻值的影响，通过测量得到的电阻值反推环境温度。
[0020]各温度传感器通过防寒电缆与电流激励模块连接测电压，电流激励模块发出一个精确恒流电源分别测某个温度传感器、高精度100Ω标准电阻（0.02%的精度，温度系数5PPM/
°
C）的2组电压值，利用电压差反算出温度传感器的电阻值，然后再根据PT100电阻值和温度的曲线关系，推算出温度；同理，电流激励模块对各温度传感器的电压测量，利用电压差推算得到每个传感器温度。
[0021]微处理器型号为MSP430F449，微处理器的温度数据端与数模转换模块的温度数据端双向连接，负责采集温度测量和数模转换算法写入；微处理器的GPRS信号端与GPRS通信模块的信号端双向连接，用于发送GPRS数据和接收指令；微处理器的北斗信号端与北斗通信模块的信号端双向连接，用于发送北斗数据和接收指令；微处理器的存储信号端与数据存储模块的信号端双向连接，用于读写测量数据；微处理器的控制端与上位机系统双向连接，用于指令发出、运行显示等。
[0022]测量命令由上位机系统发出，经GPRS通信模块或北斗通信模块将指令传给微处理器，微处理器的测温控制输出端传入锁存器的控制输入端，锁存器发出测量命令并通过多路通道选择单元选择测量对象，通过数模转换模块及电流激励模块具体实施测量，并将测
量结果反馈至微处理器及时存储；待全部温度传感器数据测量完毕后，微处理器通过GPRS通信模块或北斗通信模块将测量数据报送至上位机系统。
[0023]上位机系统通过接收的各温度传感器测量数据进行分析，能得到多层积雪的准确温度；通过单个温度传感器测量数据及变化规律，结合温度传感器的安装高度，能判断积雪厚度；同时，上位机系统支持远程修改装置的软件程序。
[0024]微处理器主要完成逻辑指令的执行、温度数据的采集，温度的数字量处理计算并将数据通过北斗终端和GPRS通信模块进行传输。
[0025]北斗终端获取自动站采集的气象数据通过北斗卫星发送到指挥机。同时接收指挥机发送过来的指令信息。指挥机负责北斗中心站平台与北斗普通终端的数据通信，接收来自北斗普通终端的气象数据或者其他指令反馈信息，发送北斗中心站的指令给北斗普通终端。
[0026]GPRS通信模块获取自动站采集的气象数据并通过基站送入上位机系统，并负责指令的反馈与传输。
[0027]安装支架为环氧树脂圆柱；环氧树脂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗与GPRS的积雪测量装置，包括安装支架、储能电池、供电系统，其特征在于，还包括微处理器、GPRS通信模块、北斗通信模块、数据存储模块、上位机系统、锁存器、多路通道选择单元、数模转换模块、电流激励模块；安装支架一端固定于地面，另一端设有多个安装孔，安装孔内设有温度传感器，各温度传感器与电流激励模块通过防寒电缆连接；微处理器的温度数据端与数模转换模块的温度数据端双向连接、微处理器的GPRS信号端与GPRS通信模块的信号端双向连接、微处理器的北斗信号端与北斗通信模块的信号端双向连接、微处理器的存储信号端与数据存储模块的信号端双向连接、上位机系统通过GPRS通信模块或北斗通信模块与微处理器控制端连接；微处理器的测温控制输出端与锁存器的控制输入端连接、锁存器的控制输出端通过多路通道选择单元与数模转换模块的控制端连接、数模转换模块的数据采集端与电流激励模块的数据输...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕永恒，陈洪滨，何文英，宣越健，段树，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：新型
国别省市：