[实用新型]一种无人值守小型自动气象站

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气象站，具体涉及一种用于前期亚毫米波段天文选址的无人值守小型自动气象站。

背景技术

天文选址是在建设天文台站之前对不同地区天文观测条件做评估的一个过程，目的是为建造特定波段望远镜找到合适的观测台址，而评估一个台址好坏的重要指标就是要看该台址在观测波段的大气不透明度。

在亚毫米波波段，大气对信号的吸收非常显著，影响亚毫米波大气不透明度的参量主要有大气压、环境温度以及大气垂直水汽含量（PWV）。大气压主要由测量地点的海拔高度决定，环境温度与测量地点的海拔高度、经纬度以及周围地理环境有关，大气垂直水汽含量与天顶方向的大气不透明度有着直接关系。通常情况下，我们可以根据测量地点的大气压、环境温度和相对湿度求出其地表附近的水汽密度，从而根据经验公式近似的得到测量地点的大气垂直水汽含量。然而好的亚毫米波天文观测台址，一般都处在高海拔（3000米以上）的无人区域，这些地方的共同特点是交通很不便利，没有电力供应，没有有线通讯网络，移动信号也无法覆盖，一般气象传感器在极端条件下精度很差甚至无法工作（目标地区冬日极限温度可至零下三四十度），这样，现有的各种自动气象站在这些条件艰苦的高原地区就无法发挥其功效。

用于天文选址的自动气象站除了能在一般地区能够使用以外，更重要的是克服各种不利条件，在高原等极端环境下长时间稳定工作，这样它必须具备以下新的特点：1.脱离有线及移动通讯方式，采用新的无线通讯方式实现远程采集及控制；2.使用太阳能电源等不依赖于市电网络的电源，断电不丢数据，并且能够自动重启采集程序。3.可在超低温度下工作的宽范围、高精度的气象传感器。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于前期亚毫米波段天文选址的无人值守小型自动气象站，它除了具备一般气象站的基本功能在线采集即实时采集传输气象数据外，还可以实现离线采集即脱机自动采集及存储气象数据，遭遇断电时不丢失数据及工作状态，待复电后能自动重启并恢复到断电前的工作状态。该技术方案能够满足在极端条件地区实现气象数据长时间稳定的自动采集的技术要求，而不受低温、无电力供应、交通条件差、无通讯网络覆盖等众多不利因素的影响，从而完成亚毫米波段天文选址的前期评估工作。

完成上述发明任务的技术方案是：一种无人值守小型自动气象站，由以单片机系统为核心的主处理模块以及与主处理模块连接的其它模块构成，所述其它模块包括：传感器模块、时钟模块、数据存储模块、系统参数存储模块、无线收发模块和太阳能电源管理模块；

所述主处理模块用来进行数据的处理及控制各个模块之间的通讯；所述主处理模块、时钟模块、数据存储模块和系统参数存储模块设置在主处理板上；

所述传感器模块用来将物理气象信号转换为标准的电信号；所述的传感器模块由气压传感器、温度传感器、湿度传感器和风速传感器组成；

所述时钟模块是由记录时间信息的实时时钟（RTC，Real Time Clock）构成；

所述数据存储模块由掉电非易失的FLASH存储器构成，用来保存采集到的气象信息；

所述系统参数存储模块由静态随机存取存储器（SRAM，Static Random Access Memory）构成，用来保存系统的工作状态参数；

所述无线收发模块由无线收发器和天线组成，用来实现自动气象站和控制机之间的数据远程无线传输；

所述太阳能电源管理模块由太阳能电池板、蓄电池和电源控制器组成，用来为整个系统提供电能。

所述的主处理板为一块电路板，其上主要包括了主处理模块、时钟模块、数据存储模块和系统参数存储模块的相关器件。

作为本实用新型的进一步改进，所述气压传感器的安装结构是：气压传感器焊接在主处理板上，将主处理板设在控制盒内，在控制盒的下方开有小孔，保证控制盒内外大气压强一致。

作为本实用新型的进一步改进，所述实时时钟选用带有开放SRAM的RTC，RTC记录系统时间，工作状态及配置参数信息记录在该开放的SRAM中，在RTC的专用管脚连接有小容量镍氢蓄电池，作为RTC的保护电路，保证断电时时间信息和系统参数数据正常。进一步的，在镍氢蓄电池和主处理板的电源电路之间串联二极管及小电阻，实现简单的充电电路，这样镍氢蓄电池在太阳能电源系统正常工作时会被持续充电至饱和，从而保证镍氢蓄电池电量不会耗尽，时间信息及系统工作状态不会因为断电而发生错乱。