一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標、風杯式風速風向感應器、螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器和三通道無線智能控制器組成；風向標、風杯式風速風向感應器和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器位于支架的水平桿上，分別通過數(shù)據(jù)線與固定于支架垂直桿上的三通道無線智能控制器相連，三通道無線智能控制器與位于其下方的電源裝置相連。本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據(jù)風的強弱自動切換到不同的傳感器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
【專利說明】—種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風速風向傳感器，具體涉及一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，屬于氣象觀測領域。

【背景技術】
[0002]目前，各氣象站采用的風速風向傳感器大多都是基于單一的風杯、風向標式風速風向感應器，當風速由高到低時，單一式傳感器獲得的數(shù)據(jù)可信度很差；現(xiàn)有的傳感器的處理器對各個部件不具備狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)質量控制的能力，不能檢測各個部件是否工作正常，也就不能保證測量的可靠性和準確性；再者，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信一般采用RS485等有線傳輸方式，布線復雜，不利于擴展。


【發(fā)明內容】

[0003]為了克服現(xiàn)有自動氣象計量中風速風向測量技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據(jù)風速大小自動切換到不同量程的感應器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及風速風向數(shù)據(jù)信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
[0004]基于上述見解，本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標、風杯式風速風向感應器、螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器和三通道無線智能控制器組成，其特征在于，所述風向標、風杯式風速風向感應器和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器位于支架的水平桿上，分別通過風向標數(shù)據(jù)線、風杯式感應器數(shù)據(jù)線和螺旋槳感應器數(shù)據(jù)線與三通道無線智能控制器相連；三通道無線智能控制器固定于支架的垂直桿上，與電源裝置相連。
[0006]上述的電源裝置由充電線和太陽能電池板組成，太陽能電池板通過充電線與三通道無線智能控制器相連，太陽能電池板固定于支架的垂直桿上、三通道無線智能控制器下方。
[0007]上述的三通道無線智能雨量控制器由信號轉換接口、微處理器單元、Zigbee無線通信單元和電源管理單元組成。
[0008]上述的信號轉換接口由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成。
[0009]上述的Zigbee無線通信單元由微處理器接口、Zigbee內核和天線組成。
[0010]上述的電源管理單元由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成。
[0011]本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，采用兩種風速風向感應器，可根據(jù)風速大小自動切換感應器，減小測量誤差；大大提高在大風、微風情況下風速風向的準確性，增加了風速風向數(shù)據(jù)采集的動態(tài)范圍。信號轉換接口具有狀態(tài)反饋功能，發(fā)生故障時，可隨時定位故障點；微處理器單元可實時監(jiān)控各個部件的運行狀態(tài)保證測量的可靠性同時易于及時定位排除故障，并進行數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)質量控制；Zigbee無線通信方式，具有低功耗，易施工，易擴展的優(yōu)點；此傳感器的各個部件均采用低功耗的設計，以太陽能電池板為鋰電池充電，可實現(xiàn)長期無人值守。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1:本實用新型整體結構示意圖；
[0013]圖2:本實用新型三通道無線智能控制器的簡易圖；
[0014]其中，1、風向標，2、風杯式風速風向感應器，3、螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器，4、風向標數(shù)據(jù)線，5、風杯式感應器數(shù)據(jù)線，6、螺旋槳式感應器數(shù)據(jù)線，7、之間，8、三通道無線智能雨量控制器，9、充電線，10、太陽能電池板，11、信號轉換接口，12、微處理器單元，13、Zigbee無線通信單元，14、電源管理單元；箭頭表示電路及狀態(tài)監(jiān)控圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器3組成；其中風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器3位于支架7的水平桿上，分別通過風向標數(shù)據(jù)線4、風杯式感應器數(shù)據(jù)線5和螺旋槳感應器數(shù)據(jù)線6與三通道無線智能控制器8相連；三通道無線智能控制器8固定于支架7的垂直桿上，與電源裝置相連。電源裝置由充電線9和太陽能電池板10組成，太陽能電池板10固定于支架7的垂直桿上、三通道無線智能控制器8的下方、通過充電線9與三通道無線智能控制器8相連。
[0017]如圖2所示，三通道無線智能控制器8由信號轉換接口 11、微處理器單元12、Zigbee無線通信單元13和電源管理單元14組成。
[0018]使用本實用新型時，將風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器3裝于支架7的水平桿上，保證三者的平衡，并且不發(fā)生干涉。風杯杯式風速風向感應器和風向標為一套感應器裝置，可采用但并不限定于天津氣象儀器廠生產的EL15型感應器，其在很微弱的風速下即可啟動，但是由于慣性，風速突然降低之后，此感應器輸出信號變化延遲較大；螺旋槳式感應器可采用但不限定于天津氣象儀器廠生產的EL18型感應器，其具有抗擾動的特點，風速突然變化后，此感應器輸出信號也會即刻隨之變化，但是在低風速下無法啟動或啟動較緩慢。正是因為此兩類感應器在風速高低變化時的特點可以互補，所以同時采用這兩類感應器，可以明顯提高輸出信號的動態(tài)范圍。
[0019]測量風速風向時，風速風向感應器器將風的物理信號轉換為電信號，輸入給三通道無線智能控制器8的信號轉換接口 11 (如圖2所示)；信號轉換接口 11由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成；其中，光耦隔離對信號進行隔離，濾波器對信號進行濾波，電壓偏置對信號進行電平轉換，脈沖整形把脈沖信號整理成理想的方波信號；各部分均有狀態(tài)反饋功能，并且將不同的電信號轉換為微處理器單元可以接收的數(shù)字信號。
[0020]如圖2所示，信號轉換接口 11輸出的數(shù)字信號，作為微處理器單元12的輸入信息；微處理器單元12優(yōu)選為以MSP430為核心處理器，主要功能是監(jiān)控各個部件狀態(tài)并進行數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)質量控制處理。微處理器單元12采樣數(shù)據(jù)后通過質量控制算法選擇可信度較高的數(shù)據(jù)，存儲到存儲器，并通過Zigbee無線通信單元13發(fā)送到氣象中心站；Zigbee無線通信器單元13包括與MSP430進行通信的微處理器接口、將數(shù)據(jù)進行打包的Zigbee內核和天線。電源管理單元14由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成；如圖2所示，電源的功能是傳感器的各個部件提供源源不斷的電力供應。
[0021]本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據(jù)風的強弱自動切換到不同的感應器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
[0022]上述實例只是為說明本實用新型的技術構思以及技術特點，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型的實質所做的等效變換或修飾，都應該涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標(I)、風杯式風速風向感應器(2)、螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器(3)和三通道無線智能控制器(8)組成，其特征在于，所述風向標(I)、風杯式風速風向感應器(2)和螺旋槳式聯(lián)合風速風向感應器(3)位于支架(7)的水平桿上，分別通過風向標數(shù)據(jù)線(4)、風杯式感應器數(shù)據(jù)線(5)和螺旋槳感應器數(shù)據(jù)線(6)與三通道無線智能控制器⑶相連；三通道無線智能控制器⑶固定于支架(7)的垂直桿上，與電源裝置相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的電源裝置由充電線(9)和太陽能電池板(10)組成，太陽能電池板(10)通過充電線(9)與三通道無線智能控制器(8)相連，太陽能電池板(10)固定于支架(7)的垂直桿上、三通道無線智能控制器(8)的下方。
3.根據(jù)權利要求1所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的三通道無線智能雨量控制器(8)由信號轉換接口(11)、微處理器單元(12)、Zigbee無線通信單元(13)和電源管理單元(14)組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的信號轉換接口(11)由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成。
5.根據(jù)權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的Zigbee無線通信單元(13)由微處理器接口、Zigbee內核和天線組成。
6.根據(jù)權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的電源管理單元(14)由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成。
【文檔編號】G01P13/02GK203838168SQ201420138712
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】潘冬寧, 王新全, 武斌, 蘭尚錄 申請人:青島市光電工程技術研究院