一種基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種集于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，屬于氣象信息【技術領域】。本裝置包括基站和至少一個戶外觀測節(jié)點，所述戶外觀測節(jié)點包括節(jié)點電源、數(shù)字傳感器、模擬傳感器、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊、核心板模塊，所述核心板模塊包括控制芯片、射頻電路和外圍電路，所述節(jié)點電源包括鋰電池和變壓模塊，鋰電池輸出的電流通過變壓模塊后分別為戶外觀測節(jié)點中各部件供電；所述基站包括基站電源、微處理器和PC。本實用新型提供的氣象自動收發(fā)裝置，成本低廉，功耗低，能夠迅速采集各種類型的氣象數(shù)據(jù)，適用于大部分氣象站的戶外觀測，能夠有效的配合氣象站組建氣象無線傳感網(wǎng)絡，實現(xiàn)分布式的數(shù)據(jù)傳輸。
【專利說明】—種基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于氣象信息【技術領域】，尤其是涉及一種集于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置。
【背景技術】
[0002]目前，經(jīng)濟的發(fā)展和城市建設規(guī)模迅速擴大，已經(jīng)嚴重影響我國氣象探測設施的正常工作。最近來自中國氣象局的統(tǒng)計顯示，全國2411個地面氣象站中，觀測場遷移過的氣象站有1445個，占全國地面氣象站總數(shù)的59.9%，大規(guī)模的遷移不僅延誤了氣象觀測的實時性，也對氣象設施造成了一定的損壞，不利于我國氣象探測的發(fā)展與規(guī)劃。對此，國務院在2012年發(fā)布了關于《氣象設施和氣象探測環(huán)境保護條例》，其中就有關于對氣象站遷移和建設地點的嚴格要求，基于條例中對于地面氣象站遷移限制條件，氣象站對周邊要求的新增等規(guī)定，如果單靠單一的地面氣象站觀測氣象要素是遠遠不能達到全面觀測的要求，所以現(xiàn)在的氣象站就需要一些能夠自由移動的分布式氣象觀測裝置，將周邊各點的氣象要素匯聚到氣象站中得到準確的數(shù)據(jù)。
[0003]近年來，隨著無線傳感網(wǎng)的技術飛速發(fā)展和日益成熟，這項技術也越來越多的應用到工業(yè)生產(chǎn)當中，但目前在氣象領域的中應用并不廣泛。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本實用新型公開了一種基于無線傳感網(wǎng)絡的簡易通用的氣象自動收發(fā)裝置，易于安裝，移動性強。
[0005]為了達到以上目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0006]一種基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，包括基站和至少一個戶外觀測節(jié)點，所述戶外觀測節(jié)點包括節(jié)點電源、數(shù)字傳感器、模擬傳感器、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊和核心板模塊，所述核心板模塊包括控制芯片、射頻電路和外圍電路，所述節(jié)點電源包括鋰電池和變壓模塊，鋰電池輸出的電流通過變壓模塊后分別為戶外觀測節(jié)點中各部件供電；所述基站包括基站電源、微處理器和PC，所述基站電源包括市電和穩(wěn)壓模塊，市電通過穩(wěn)壓模塊為基站中各部件供電；所述模擬傳感器采集到的信號傳輸至模擬量數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)字傳感器采集到的信號傳輸至數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊，所述模擬量數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊與控制芯片相連，控制芯片通過射頻電路傳輸射頻信號，所述微處理器接收所述射頻信號后通過USB接口傳輸至PC。
[0007]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述變壓模塊包括兩片MAX1675芯片，分別用于產(chǎn)生3.3V和5V兩路電壓；所述穩(wěn)壓模塊為AMSl117-3.3芯片。
[0008]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述控制芯片為CC2531芯片，所述外圍電路包括USB接口電路和晶振電路，射頻天線與CC2531芯片之間通過平衡-不平衡變壓器轉換信號。
[0009]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊為74ALS2443芯片，所述模擬量數(shù)據(jù)采集模塊包括ADC0809芯片和74LS373芯片。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0011]1.本實用新型提供的氣象自動收發(fā)裝置，成本低廉，功耗低，能夠迅速采集各種類型的氣象數(shù)據(jù)，適用于大部分氣象站的戶外觀測，能夠有效的配合氣象站組建氣象無線傳感網(wǎng)絡，實現(xiàn)分布式的數(shù)據(jù)傳輸。
[0012]2.采用了基于RS485接口連接核心模塊和傳感器，能夠在節(jié)點上實現(xiàn)多個傳感器的控制。
[0013]3.本裝置還提供了多種供電方式，能夠充分利用數(shù)字和模擬類型的傳感器設備，通用性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型提供的基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置結構示意圖；
[0015]圖2為核心板模塊電路圖；
[0016]圖3為模擬量數(shù)據(jù)采集模塊電路圖；
[0017]圖4為數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊電路圖；
[0018]圖5為節(jié)點電源電路圖；
[0019]圖6為基站電源電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。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”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0021]如圖1所示，一種基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，包括基站和至少一個戶外觀測節(jié)點，所述戶外觀測節(jié)點包括節(jié)點電源、數(shù)字傳感器、模擬傳感器、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊、核心板模塊，所述核心板模塊包括控制芯片、射頻電路和外圍電路，所述節(jié)點電源包括鋰電池和變壓模塊，鋰電池輸出的電流通過變壓模塊后分別為戶外觀測節(jié)點中各部件供電；所述基站包括基站電源、微處理器和PC。
[0022]具體地說,每個節(jié)點上的核心模塊和傳感器使用RS485相連接,采用modbus主從式的總線結構，可以在每個節(jié)點上通過分時工作方式采集多個連接在節(jié)點上的傳感器信號。每個節(jié)點可以連接多個不同種類的氣象傳感器，包括數(shù)字傳感器和模擬傳感器，數(shù)字傳感器采集到的數(shù)字信號由數(shù)字采集模塊返回，模擬傳感器采集到的模擬信號由模擬采集模塊返回，返回節(jié)點的信號通過無線發(fā)射電路發(fā)送給基站。
[0023]如圖2所示，核心板模塊包括CC2531芯片、晶振電路、USB接口電路和射頻電路，即控制芯片采用CC2531芯片，CC2531芯片提供了一個USB 口，由于USB兼容性較強，使用起來比較靈活，并且可以提供串口傳輸和3.3V供電。射頻電路選取單端天線作為無線收點，單端天線與CC2531芯片之間需要進行信號轉換，采用平衡-不平衡變壓器來轉換信號，單端天線通過平衡-不平衡變壓器后單端輸出，并與CC2531芯片的引腳25和引腳26構成巴倫電路，本電路采用繞制變壓器類型巴倫，由于電路在工作時頻率低于電容和電感的諧振頻率，選用貼片電容為佳，同時采用并行布線減少磁干擾。晶振電路有兩組，分別選用
32.768kHz晶振和32MHz晶振構成晶振電路。引腳32和引腳33之間選用32.768kHz的晶振構成晶振電路一；引腳22和引腳23之間選用32MHz的晶振構成晶振電路二。
[0024]圖3為模擬量數(shù)據(jù)采集模塊電路圖，其中模擬傳感器的模擬信號輸入到ADC0809進行A/D轉換，得到的數(shù)字信號被74LS373地址鎖存器鎖存起來，轉換完成的數(shù)字型號既可輸出到CC2531芯片進行處理。圖4為數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖，數(shù)字傳感器的數(shù)字信號傳輸?shù)?4ALS2443態(tài)8位緩沖器中進行鎖存，輸出的信號可以直接傳輸給CC2531芯片進行處理。
[0025]節(jié)點電源部分如圖5所示，由鋰電池供電，通過兩片MAX1675芯片產(chǎn)生3.3V和5V兩路電壓，其中3.3V電壓為核心板模塊以及部分傳感器供電，5V則為數(shù)據(jù)采集模塊和5V傳感器供電采用鋰電池供電。
[0026]而基站電源如圖6所示，使用穩(wěn)壓芯片AMS1117-3.3為基站提供3.3V的電壓。基站側微處理器優(yōu)選采用具有射頻接收功能的處理器，例如CC2531芯片，CC2531芯片能夠有效接收節(jié)點側發(fā)出的射頻信號?；静捎肬SB總線供電的方式，USB接口電路采用總線供電方式，與PC機進行高速通行，USB的D+引腳接上拉電阻并接入DVDD引腳和USB_P引腳，D-接入USB_'M引腳構成USB接口電路，連接的這兩對引腳服務于PC端與基站串口通信，通過USB通信程序能夠控制USB的串口發(fā)送與接收。
[0027]本裝置工作時，所述模擬傳感器采集到的信號傳輸至模擬量數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)字傳感器采集到的信號傳輸至數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊，所述模擬量數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸至CC2531芯片后，通過射頻電路傳輸射頻信號至基站，基站側微處理器接收所述射頻信號后通過USB接口傳輸至PC。
[0028]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，包括基站和至少一個戶外觀測節(jié)點，其特征在于:所述戶外觀測節(jié)點包括節(jié)點電源、數(shù)字傳感器、模擬傳感器、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊和核心板模塊，所述核心板模塊包括控制芯片、射頻電路和外圍電路，所述節(jié)點電源包括鋰電池和變壓模塊，鋰電池輸出的電流通過變壓模塊后分別為戶外觀測節(jié)點中各部件供電；所述基站包括基站電源、微處理器和PC，所述基站電源包括市電和穩(wěn)壓模塊，市電通過穩(wěn)壓模塊為基站中各部件供電；所述模擬傳感器采集到的信號傳輸至模擬量數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)字傳感器采集到的信號傳輸至數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊，所述模擬量數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊與控制芯片相連，控制芯片通過射頻電路傳輸射頻信號，所述微處理器接收所述射頻信號后通過USB接口傳輸至PC。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，其特征在于:所述變壓模塊包括兩片MAX1675芯片，分別用于產(chǎn)生3.3V和5V兩路電壓；所述穩(wěn)壓模塊為AMSl117-3.3 芯片。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，其特征在于:所述控制芯片為CC2531芯片，所述外圍電路包括USB接口電路和晶振電路，射頻天線與CC2531芯片之間通過平衡-不平衡變壓器轉換信號。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的基于無線傳感網(wǎng)絡的氣象自動收發(fā)裝置，其特征在于:所述數(shù)字量數(shù)據(jù)采集模塊為74ALS2443芯片，所述模擬量數(shù)據(jù)采集模塊包括ADC0809芯片和74LS373芯片。
【文檔編號】H04B1/38GK203761379SQ201420072651
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】周杰, 楊亦洲, 吳磊 申請人:南京信息工程大學