適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，以青藏高原為代表的中瑋度高海拔寒冷地區(qū)，從氣候變化角度來看，這些地區(qū)同極地地區(qū)的氣候狀況可以作為全球氣候變化的指示器、啟動(dòng)器和放大器，對(duì)這些地區(qū)氣候變化的研究是全球氣候變化研究不可缺少的重要組成部分;從景觀分布來看，這些地區(qū)以高寒荒漠、高寒草甸、高寒草原為主，生態(tài)環(huán)境及其脆弱，目前已有部分地區(qū)呈現(xiàn)出沙漠化趨勢，對(duì)這些地區(qū)和相關(guān)地區(qū)的大氣環(huán)境構(gòu)成潛在的威脅，急需要開展生態(tài)保護(hù)及恢復(fù)方面的前期研究工作。無論是氣候變化研究、生態(tài)環(huán)境保護(hù)還是凍土狀況的監(jiān)測，都必須要對(duì)這些地區(qū)開展大量的和長期的調(diào)查和監(jiān)測工作。與東部地區(qū)不同，高原多年凍土地區(qū)不適合人類長期居住，不宜派人進(jìn)行長期值守。高原地區(qū)的監(jiān)測類型眾多、監(jiān)測場地?cái)?shù)量大分布廣，設(shè)施容易受到人為破壞，如果派人長期值守，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，無法開展具有重要意義的長期監(jiān)測。另外，高原多年凍土地區(qū)風(fēng)沙大、鼠害多、冬季氣溫低，加上局部地區(qū)較多的雨雪，監(jiān)測設(shè)施也往往因?yàn)檫@些惡劣的自然條件而往往不能長時(shí)間連續(xù)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于以上不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，以克服高原凍土地區(qū)高寒、低溫、低壓、高輻射等惡劣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)凍土地溫的長期監(jiān)測。
[0004]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程為:一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)、中央主控模塊、通訊設(shè)備和電源管理系統(tǒng)，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央主控模塊，中央主控模塊接收溫度傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并通過通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，電源管理系統(tǒng)對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)及中央主控模塊進(jìn)行供電;選擇若干道路斷面，每個(gè)斷面處下挖若干測井，深度8-10m，每個(gè)測井中按照一定間隔布設(shè)若干溫度傳感器節(jié)點(diǎn)，各個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)之間由埋于地下的電纜相互連接；中央主控模塊和通訊設(shè)備安裝在路側(cè)的路面裝置中，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)與中央主控模塊之間由電纜連接，電纜部分埋于地下；電源系統(tǒng)結(jié)合太陽能電池板，架設(shè)在路側(cè)的高桿上，通過電纜對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)及中央主控模塊進(jìn)行供電。
[0005]所述電源管理系統(tǒng)為以超級(jí)電容作為主要供電電源，結(jié)合太陽能電池板形成充、放一體供電系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明用于高海拔、低溫地區(qū)凍土地溫監(jiān)測，具有溫度監(jiān)測精度高、耐低溫、抗輻射、穩(wěn)定性高，可長時(shí)間不間斷工作，無人值守等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2是本發(fā)明具體安裝方式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1
[0010]如圖1-2所示，一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)1、中央主控模塊2、GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3和電源管理系統(tǒng)4，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I連接中央主控模塊2，中央主控模塊2與GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3相連接，電源管理系統(tǒng)4同時(shí)連接溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I和中央主控模塊2。溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I用來采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央主控模塊2，中央主控模塊2接收傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并通過GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，電源管理系統(tǒng)4對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I及中央主控模塊2進(jìn)行供電。選擇若干道路斷面進(jìn)行實(shí)施，每個(gè)斷面處下挖若干測井(深度8-10m)，每個(gè)測井中按照一定間隔布設(shè)若干溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I，各個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)之間由埋于地下的電纜相互連接；中央主控模塊2和GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3安裝在路側(cè)路面的監(jiān)測裝置中，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I與中央主控模塊2之間由電纜連接，電纜部分埋于地下；電源系統(tǒng)4結(jié)合太陽能電池板，架設(shè)在路側(cè)的高桿上，通過電纜對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I及中央主控模塊2進(jìn)行供電。
[0011]實(shí)施例2
[0012]如圖2所示，每個(gè)測井深度8米，布設(shè)16個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)；每個(gè)斷面5個(gè)測井;按4個(gè)斷面實(shí)施，其中2個(gè)斷面為現(xiàn)場工作斷面，I個(gè)斷面為實(shí)驗(yàn)室測試斷面，I個(gè)斷面為開發(fā)調(diào)試斷面。中央主控模塊、GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備以及數(shù)據(jù)及電源電纜各需7臺(tái)，2臺(tái)為工作設(shè)備，I臺(tái)為測試設(shè)備，2臺(tái)為開發(fā)調(diào)試設(shè)備，2臺(tái)為備用及后期維護(hù)設(shè)備。本實(shí)施方案所述的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I采用AVR工業(yè)級(jí)超小型超低功耗控制芯片ATtiny2313，IIC接口高精度數(shù)字溫度傳感器ADT7420溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I用來采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并傳送給中央主控模塊2 ；中央主控模塊2采用AVR工業(yè)級(jí)處理器芯片ATmega2560，工業(yè)級(jí)無線藍(lán)牙通訊模塊，4G工業(yè)級(jí)高速存貯卡。中央主控模塊2接收溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并通過GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3采用才茂公司的GTU設(shè)備，GPS模塊為中央主控模塊2提供必要的地理位置信息和時(shí)間基準(zhǔn);溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I之間以及溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I與中央主控模塊2之間采用CAN總線連接，中央主控模塊2采用RS232總線與GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3連接;所述電源管理系統(tǒng)4采用超級(jí)電容作為主要供電電源，結(jié)合太陽能電池板，形成充、放一體供電系統(tǒng)，對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I及中央主控模塊2進(jìn)行供電。
[0013]實(shí)施例3
[0014]如圖2所示，每個(gè)測井深度8米，布設(shè)16個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)；每個(gè)斷面5個(gè)測井;按4個(gè)斷面實(shí)施，其中2個(gè)斷面為現(xiàn)場工作斷面，I個(gè)斷面為實(shí)驗(yàn)室測試斷面，I個(gè)斷面為開發(fā)調(diào)試斷面。中央主控模塊、GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備以及數(shù)據(jù)及電源電纜各需7臺(tái)，2臺(tái)為工作設(shè)備，I臺(tái)為測試設(shè)備，2臺(tái)為開發(fā)調(diào)試設(shè)備，2臺(tái)為備用及后期維護(hù)設(shè)備。本實(shí)施方案所述的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I采用AVR工業(yè)級(jí)超小型超低功耗控制芯片ATMEGA128L，IIC接口高精度數(shù)字溫度傳感器DDR3。溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I用來采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并傳送給中央主控模塊2;中央主控模塊2采用德州儀器公司的CC2540芯片內(nèi)核，工業(yè)級(jí)無線藍(lán)牙通訊模塊，4G工業(yè)級(jí)高速存貯卡。中央主控模塊2接收溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并通過GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3采用四信公司的F7114設(shè)備，GPS模塊為中央主控模塊2提供必要的地理位置信息和時(shí)間基準(zhǔn);溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I之間以及溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I與中央主控模塊2之間采用CAN總線連接，中央主控模塊2采用RS232總線與GPS、GPRS和3G通訊設(shè)備3連接;所述電源管理系統(tǒng)4采用超級(jí)電容作為主要供電電源，結(jié)合太陽能電池板，形成充、放一體供電系統(tǒng)，對(duì)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)I及中央主控模塊2進(jìn)行供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)、中央主控模塊、通訊設(shè)備和電源管理系統(tǒng)，中央主控模塊分別與溫度傳感器節(jié)點(diǎn)、通訊設(shè)備連接，其特征在于，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央主控模塊，中央主控模塊接收溫度傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并通過通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，電源管理系統(tǒng)對(duì)測溫節(jié)點(diǎn)及中央主控模塊進(jìn)行供電；選擇若干道路斷面，每個(gè)斷面處下挖若干測井，深度8-10m，每個(gè)測井中按照一定間隔布設(shè)若干溫度傳感器節(jié)點(diǎn)，各個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)之間由埋于地下的電纜相互連接；中央主控模塊和通訊設(shè)備安裝在路側(cè)的路面裝置中，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)與中央主控模塊之間由電纜連接，電纜部分埋于地下；電源系統(tǒng)結(jié)合太陽能電池板，架設(shè)在路側(cè)的高桿上，通過電纜對(duì)測溫節(jié)點(diǎn)及中央主控模塊進(jìn)行供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)為以超級(jí)電容作為主要供電電源，結(jié)合太陽能電池板，形成充、放一體供電系統(tǒng)。
【專利摘要】一種適于高原凍土地區(qū)的溫度長期監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個(gè)溫度傳感器節(jié)點(diǎn)、中央主控模塊、通訊設(shè)備和電源管理系統(tǒng)，中央主控模塊分別與溫度傳感器節(jié)點(diǎn)、通訊設(shè)備連接，溫度傳感器節(jié)點(diǎn)采集深層凍土區(qū)的溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央主控模塊，中央主控模塊接收溫度傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并通過通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)外無線傳輸，選擇若干道路斷面，每個(gè)斷面處下挖若干測井，深度8-10m，每個(gè)測井中按照一定間隔布設(shè)若干溫度傳感器節(jié)點(diǎn)，全面精準(zhǔn)地檢測凍土溫度。本系統(tǒng)滿足高原凍土地區(qū)高海拔、低溫、低壓測試環(huán)境的需求，能夠高精度地監(jiān)測到凍土地溫，并且把溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)且對(duì)外無線傳輸，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)的使用范圍，提高了數(shù)據(jù)利用率。
【IPC分類】G01K1/02
【公開號(hào)】CN105588647
【申請?zhí)枴緾N201510917990
【發(fā)明人】王 華, 孟柳
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月3日