一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，包括數(shù)據(jù)感知模塊、電源模塊、存儲模塊和無線通信模塊，其中數(shù)據(jù)感知模塊、存儲模塊和無線通信模塊分別與主控模塊連接，所述電源模塊為裝置內(nèi)各部件供電；所述數(shù)據(jù)感知模塊包括溫濕度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、PM2.5顆粒物檢測傳感器、高清攝像頭和全球定位器；所述主控模塊包括處理器和與處理器連接的晶振電路，所述晶振電路用于定時(shí)。本實(shí)用新型體積小、部署靈活，能夠裝載在移動(dòng)交通工具上，適用于自動(dòng)氣象站稀少和地形復(fù)雜的偏遠(yuǎn)地區(qū)，能夠移動(dòng)采集到大量的氣象數(shù)據(jù)和時(shí)景圖像，彌補(bǔ)常規(guī)探測資料的不足，有助于提高準(zhǔn)確性和時(shí)效性。
【專利說明】一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣象數(shù)據(jù)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種裝載在汽車上的氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)的氣象觀測主要依靠大型的自動(dòng)氣象觀測站，以及小部分氣象觀測車。自動(dòng)氣象站一般分布在地勢平坦，且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，而地勢復(fù)雜且經(jīng)濟(jì)落后的山區(qū)等，由于布線困難，建造成本高昂等原因，氣象站數(shù)量相對較少，布局也很稀疏，嚴(yán)重影響了氣象預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度和實(shí)時(shí)性，而且自動(dòng)氣象站位置固定，靈活性差。氣象觀測車雖然解決了自動(dòng)氣象站的移動(dòng)性差、靈活性低的問題，其裝載的各項(xiàng)觀測設(shè)備體積大，造價(jià)較高，普及率也較低，因此當(dāng)前的氣象數(shù)據(jù)采集一直存在著數(shù)據(jù)覆蓋范圍有限，實(shí)時(shí)性不高的缺陷。
[0003]隨著嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，孕育出了無線傳感網(wǎng)。如果將無線傳感器與目前日益普及的汽車相結(jié)合，利用汽車機(jī)動(dòng)靈活、分布范圍廣的特點(diǎn)，則能有效擴(kuò)展氣象數(shù)據(jù)的采集范圍，尤其是對于提高氣象資料稀疏區(qū)氣象數(shù)據(jù)的獲取能力具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本實(shí)用新型公開了一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，可裝載在小型汽車上使用，能夠?qū)崿F(xiàn)多樣、實(shí)時(shí)的氣象信息采集。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，包括數(shù)據(jù)感知模塊、電源模塊、存儲模塊和無線通信模塊，其中數(shù)據(jù)感知模塊、存儲模塊和無線通信模塊分別與主控模塊連接，所述電源模塊為裝置內(nèi)各部件供電；所述數(shù)據(jù)感知模塊包括溫濕度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、PM 2.5顆粒物檢測傳感器、高清攝像頭和全球定位器；所述主控模塊包括處理器和與處理器連接的晶振電路，所述晶振電路用于定時(shí)；所述電源模塊包括汽車電源、太陽能蓄電池單元和電源轉(zhuǎn)換單元，所述汽車電源和太陽能蓄電池單元通過電源轉(zhuǎn)換單元為裝置內(nèi)各部件供電。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)方案，所述無線通信模塊包括ZigBee通信單元、移動(dòng)通信單元和衛(wèi)星通信單元。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述處理器采用S3C6410芯片。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述ZigBee通信單元采用CC2430芯片，所述移動(dòng)通信單元采用A60E模塊。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述存儲模塊包括NandFlash和SDRAM。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012]1.裝置體積小、部署靈活，成本低廉，能夠裝載在移動(dòng)交通工具上，適用于自動(dòng)氣象站稀少、地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)；集成了多種傳感器，能夠移動(dòng)采集到多樣化的氣象數(shù)據(jù)和時(shí)景圖像，彌補(bǔ)常規(guī)探測資料的不足，有助于改善現(xiàn)行數(shù)值預(yù)報(bào)在時(shí)間、空間分辨率上的不足，提高氣象信息的精細(xì)化程度，提高準(zhǔn)確性和時(shí)效性。
[0013]2.采用多通信技術(shù)，既適用于氣象傳感網(wǎng)，又保障了通信的可靠性，即使是在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能夠保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。
[0014]3.雙電源供電方式能夠增加本裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
[0015]4.裝置內(nèi)的處理器能夠進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的有效性驗(yàn)證，節(jié)省了存儲空間的開銷，減輕了服務(wù)器端的工作負(fù)荷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型提供的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的應(yīng)用場景示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0019]圖1為一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置的各部件連接示意圖，主要包括數(shù)據(jù)感知模塊、電源模塊、存儲模塊和無線通信模塊，其中數(shù)據(jù)感知模塊、存儲模塊和無線通信模塊分別與主控模塊連接，所述電源模塊為裝置內(nèi)各部件供電。
[0020]具體地說，所述數(shù)據(jù)感知模塊包括溫濕度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、PM 2.5顆粒物檢測傳感器、高清攝像頭和全球定位器；溫濕度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和PM 2.5顆粒物檢測傳感器用于獲取實(shí)時(shí)的氣象感知數(shù)據(jù)，每隔一段時(shí)間(如3分鐘)自動(dòng)采集一次；全球定位器可接收北斗或GPS定位衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)，獲取精確的行車位置，即經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；某一時(shí)刻的氣象感知數(shù)據(jù)會伴隨該時(shí)刻的汽車位置信息一同傳輸給主控模塊。
[0021]所述主控模塊包括處理器和與處理器連接的晶振電路，主控模塊接收經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的感知數(shù)據(jù)，所述晶振電路實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，每隔半小時(shí)自動(dòng)激活無線通信模塊將氣象感知數(shù)據(jù)上傳。存儲模塊包括NandFlash和SDRAM，外擴(kuò)的32MNandFlash用于存儲行車途中感知到的所有氣象數(shù)據(jù)，也存儲一些預(yù)報(bào)模型規(guī)則和模型參數(shù)信息，SDRAM用于提供系統(tǒng)運(yùn)行空間。處理器可以采用常規(guī)單片機(jī)或三星的S3C6410芯片，S3C6410芯片是一款低功率、高性價(jià)比、高性能的用于移動(dòng)電話和通用處理RSIC處理器，包括許多硬件外設(shè)，如一個(gè)相機(jī)接口，TFT24位真彩色液晶顯示控制，系統(tǒng)管理器(電源管理等)，4通道UART，32通道DMA，4通道定時(shí)器，通用的I/O端口，IIS總線接口，IIC總線接口，USB主設(shè)備，在高速時(shí)USB OTG操作，SD主設(shè)備和高速多媒體卡接口、用于產(chǎn)生時(shí)鐘的PLL。S3C6410工作在主模式，其他無線通信模塊都工作在從模式。
[0022]所述電源模塊包括汽車電源、太陽能蓄電池單元和電源轉(zhuǎn)換單元，所述汽車電源和太陽能蓄電池單元通過電源轉(zhuǎn)換單元為裝置內(nèi)各部件供電。一般情況下，由汽車電源為本裝置供電，當(dāng)汽車在行車途中發(fā)生故障或汽車電源系統(tǒng)供電失效時(shí)，會啟用作為后備電源的太陽能蓄電池，以保證整個(gè)裝置的正常運(yùn)行。
[0023]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)方案，所述無線通信模塊采用多通信技術(shù)方式，具體包括ZigBee通信單元、移動(dòng)通信單元和衛(wèi)星通信單元。其中，ZigBee通信模單元采用無線射頻通信方式，可優(yōu)選采用CC2430芯片，具有休眠模式，低成本低功耗。ZigBee通信模單元可以與附近的中繼臺通信，將數(shù)據(jù)以ZigBee信號形式發(fā)送至中繼臺，再由中繼臺負(fù)責(zé)將其發(fā)送至遠(yuǎn)程終端。通過ZigBee通信單元，車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置可以作為無線傳感網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)用以組建無線傳感網(wǎng)，只要在道路兩側(cè)安裝中心節(jié)點(diǎn)或協(xié)調(diào)器，感知子網(wǎng)能自動(dòng)識別進(jìn)入范圍的數(shù)據(jù)感知模塊中的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，而無需安裝固定的傳感器節(jié)點(diǎn)，有助于提高傳感器節(jié)點(diǎn)的復(fù)用性。當(dāng)汽車駛?cè)肽硞€(gè)感知子網(wǎng)范圍時(shí)，該裝置可以參與組網(wǎng)，數(shù)據(jù)感知模塊就能像無線傳感網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)一樣工作，并通過ZigBee通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給感知子網(wǎng)中的協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再將數(shù)據(jù)發(fā)送給附近的基站，并最終將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。移動(dòng)通信模塊采用GPRS/3G高速通信芯片，可利用地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至3G網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選采用愛賽德A60E模塊，愛賽德A60E模塊內(nèi)含GPRS/CDMA模塊，支持語音、短信息、傳真、數(shù)據(jù)通信、GPRS/CDMA通信，并且內(nèi)嵌IP協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)了常用的上層協(xié)議，終端無需主機(jī)即可通信。衛(wèi)星通信模塊主要是應(yīng)對一些沒有地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏僻地區(qū)，通過網(wǎng)口芯片提供衛(wèi)星移動(dòng)通信接口，從而可以通過衛(wèi)星通信鏈路傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)前兩種通信方式都失敗時(shí)，可以切換到這種通信方式。三種通信方式使得即使在設(shè)施較差的偏遠(yuǎn)地區(qū)依然能保證本裝置采集到的數(shù)據(jù)能夠有效上傳。
[0024]如圖2所示，本裝置隨著汽車的移動(dòng)，能夠采集各個(gè)地點(diǎn)的溫濕度、光照強(qiáng)度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向和PM 2.5顆粒物濃度等氣象數(shù)據(jù)，還能夠拍攝各個(gè)地點(diǎn)的時(shí)景圖像，連同汽車位置信息通過無線通信模塊，利用無線傳感網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通訊連接互聯(lián)網(wǎng)，最終上傳至氣象信息平臺。處理器在接收到無線通信模塊中各個(gè)單元傳輸來的數(shù)據(jù)后，能夠根據(jù)預(yù)先存儲的各氣象要素的合理波動(dòng)范圍，將接收到的各氣象要素值與對應(yīng)的上下邊界值進(jìn)行比較，如果超出就過濾掉這些不合理的數(shù)據(jù)，并記錄一次具體是哪個(gè)傳感器感知錯(cuò)誤，如果合理，則按規(guī)定格式將氣象感知數(shù)據(jù)加上采集時(shí)間和定位數(shù)據(jù)一同保存進(jìn)存儲器中，這樣能夠保證從本裝置上傳的數(shù)據(jù)均為合理數(shù)據(jù)。在晶振電路自動(dòng)激活無線通信模塊上傳數(shù)據(jù)時(shí)，還能同時(shí)讀取存儲模塊中的錯(cuò)誤記錄，如果短時(shí)間內(nèi)某個(gè)氣象要素值頻繁發(fā)生錯(cuò)誤，初步懷疑相應(yīng)的傳感器發(fā)生了故障，并發(fā)出故障提示信息。
[0025]更進(jìn)一步的，處理器還能讀取內(nèi)存中前一個(gè)時(shí)刻的歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算前后兩個(gè)時(shí)刻的差值，當(dāng)存在任一項(xiàng)氣象要素值發(fā)生變化劇烈，比如前后兩個(gè)時(shí)刻溫度相差0.1度時(shí)，主控模塊自動(dòng)觸發(fā)攝像頭拍攝天氣時(shí)景圖像并立刻激活無線通信模塊將其上傳至網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)氣象要素值劇烈變動(dòng)時(shí)的時(shí)景圖像實(shí)時(shí)采集。
[0026]本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)感知模塊、電源模塊、存儲模塊和無線通信模塊，其中數(shù)據(jù)感知模塊、存儲模塊和無線通信模塊分別與主控模塊連接，所述電源模塊為裝置內(nèi)各部件供電；所述數(shù)據(jù)感知模塊包括溫濕度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、PM 2.5顆粒物檢測傳感器、高清攝像頭和全球定位器；所述主控模塊包括處理器和與處理器連接的晶振電路，所述晶振電路用于定時(shí)；所述電源模塊包括汽車電源、太陽能蓄電池單元和電源轉(zhuǎn)換單元，所述汽車電源和太陽能蓄電池單元通過電源轉(zhuǎn)換單元為裝置內(nèi)各部件供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，其特征在于:所述無線通信模塊包括ZigBee通信單元、移動(dòng)通信單元和衛(wèi)星通信單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，其特征在于:所述處理器采用S3C6410芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，其特征在于:所述ZigBee通信單元采用CC2430芯片，所述移動(dòng)通信單元采用A60E模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳裝置，其特征在于:所述存儲模塊包括NandFlash和SDRAM。
【文檔編號】G01W1/04GK203643622SQ201320841080
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】杜景林, 楊蕾, 羅希昌, 孫曉燕 申請人:南京信息工程大學(xué)