[发明专利]适用于风能梯度气象观测的无线数据传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据传输系统，尤其是一种适用于风能梯度气象观测的无线数据传输系统，属于风能梯度气象观测无线通信的技术领域。

背景技术

在现有的风能梯度气象观测中，安装在铁塔上不同梯度的传感器主要通过有线集中的方式接入数据传输系统，铁塔上的所有传感器全部通过线缆接入塔底的多个数据采集器，其中包括一个主采集器5和多个分采集器4，分采集器4和主采集器5之间通过CAN总线的有线通信方式进行数据传输；在该传输方式中，信号、通信和电源线缆贯穿塔身，长度最多可达200米。如图1所示：温湿度传感器1及风向风速传感器2安装于铁塔3上，铁塔3的底部安装主采集器5以及若干分采集器4，分采集器4与主采集器5采用CAN总线连接，分采集器4及主采集器5采用电源箱6进行供电。

如图5所示：分采集器4与主采集器5进行数据传输时，在上行过程中，分采集器4采集数据，进行ASCII编码，CAN总线实时发送，主采集器5通过CAN总线进行数据的实时接收，ASCII解码以及数据处理。如图6所示：在下行过程中，主采集器5根据需要生成命令，然后进行ASCII编码及CAN总线实时发送，分采集器4通过CAN总线实时接收，然后进行ASCII解码及命令响应。

主采集器和分采集器之间的数据传输频率为每秒1次。

现有的风能梯度气象观测系统在实际应用中主要面临两大问题：

1）、大量的信号、通信和电源线缆不利于工作人员在高空对铁塔上的设备进行安装和维护。

2）、高空的线缆容易遭受雷击，给设备造成损害。

目前无线通信技术在许多领域的应用已经十分成熟，通过在所要求的观测梯度放置无线智能节点，完成该梯度的气象数据采集功能，并以无线组网的传输方式替代传统的有线集中的传输方式，可以消除铁塔上的线缆，进而有效解决了铁塔上有线传输所面临的问题。但是在风能梯度气象观测的特殊应用场合，采用无线通信技术有以下几个方面的挑战：

1）、24小时不间断工作的条件下，铁塔上无线智能节点的节能和供电问题。

2）、全天候条件下无线通信传输的可靠性。

3）、无线通信数据传输的实时性和完整性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于风能梯度气象观测的无线数据传输系统，其结构简单紧凑，供电布线简单可靠，能保证数据传输的实时性及完整性，安装维护方便，实用可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述适用于风能梯度气象观测的无线数据传输系统，包括若干安装于铁塔上的无线智能节点，无线智能节点采集铁塔上的风向风速传感器以及温湿度传感器的检测数据，以形成风能梯度气象观测采集；无线智能节点将采集的检测数据无线传输至铁塔底部的无线智能协调器，且无线智能节点与无线智能协调器间采用时隙通信方式进行数据传输；

无线智能节点与无线智能协调器间呈星型网；无线智能节点与无线智能协调器间采用IEEE-802.15.4协议的无线数据传输。

所述无线智能节点与无线智能协调器采用时隙通信方式进行数据传输时，时隙周期为一分钟；其中，无线智能节点在时隙周期内配置有上报数据时隙、上报请求时隙、大数据传输时隙以及安全时隙。

所述无线智能节点的电源端、无线智能协调器的电源端与对应的太阳能板相连接。

所述无线智能节点包括节点处理器，所述节点处理器的电源端与节点蓄电池连接，节点处理器还与节点无线传输模块及传感器接口连接，节点蓄电池与节点太阳能板接口连接。

所述无线智能协调器包括协调器处理器，所述协调器处理器的电源端与协调器蓄电池连接，协调器处理器还与协调器无线传输模块及无线通信模块连接，协调器蓄电池与协调器太阳能板接口连接。

所述无线智能协调器通过无线通信模块将统计后的无线智能节点的观测数据无线传输至后台监控服务器。

所述无线智能节点还连接铁塔上的辐射传感器及气压传感器，无线智能节点将采集的辐射传感器及气压传感器的检测数据无线传输至无线智能协调器。

所述无线通信模块包括GPRS模块、3G模块或4G模块。

本发明的优点：安装在铁塔上的若干无线智能节点与铁塔底部的无线智能协调器形成无线数据传输系统，无线智能节点与无线智能协调器采用无线传输，并采用太阳能供电，解决了在现有铁塔上布线困难的问题，且能保证无线通信传输的全天候可靠性，数据传输的实时性及完整性，结构简单紧凑，安装维护方便，实用可靠。

附图说明

图1为现有风能梯度气象观测的结构示意图。