[实用新型]基于无线传感网和现场总线的自动气象观测装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种气象观测装置，尤其涉及一种基于无线传感器网络技术和现场总线技术的气象观测装置。

背景技术:

目前，我国所使用的自动站都属于集中式，结构封闭；国内各厂家生产的传感器独立性不强，互换性差；为了保证集中式自动气象站观测数据的准确性，每次维修或更换传感器都要重新校准标定，且必须整机进行，使得校准过程过于复杂。对于这些弊端，基于分布式总线和网络型结构的自动气象站可以很好地解决，成为自动站发展的趋势之一。

无线传感器网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统，目前相关研究非常活跃，具有广阔的应用前景。公开号CN102137512A公布了一种基于无线传感器网络的自动气象站，该自动站由处理器模块、无线通信模块、传感器模块和电源模块构成，该自动站采用无线通信方式传输气象信息，能够实现长期无人看守的情况下，对气象要素的采集和监测。但是该自动站的处理器模块对传感器的控制仍然是集中式的，即多个气象传感器直接与处理模块的I/O口相连接，这样不但占用资源，结构复杂，而且由于模拟信号在传输中的衰减，导致精度不高。 

发明内容：

本实用新型针对现有集中式自动站结构复杂，维护不变，精度不高的缺点，提出了一种基于无线传感器网络和现场总线的气象观测装置。该装置通过RS485&modbus总线采集传感器数据，通过无线传感器网络进行数据传输。该装置充分利用了现场总线的稳定性和无线传感器网络的灵活性，简化了自动站的结构，提高了自动站的通用性，便于现有自动气象站的升级和改造，增强了自动站的环境适应性。 

本实用新型的具体技术方案如下：

基于无线传感网和现场总线的自动气象观测装置，它由控制与通讯模块、气象要素采集模块和电源模块构成；控制与通讯模块和气象要素采集模块通过RS485总线相连接，使用modbus协议进行通信，电源模块分别为控制与通讯模块、气象要素采集模块供电。

所述控制与通讯模块采用CC2530系统芯片，辅以晶振电路，射频电路和RS485接口电路构成。 

CC2530包含有一颗工业级8051内核和符合IEEE802.15.4标准的射频模块。CC2530通过RS485接口与气象要素采集模块相连接，完成数据的采集、处理和发送。 

所述的气象要素采集模块由单片机、A/D转换电路、传感器和RS485接口电路构成。 

其中传感器经过A/D转换电路与单片机相连接，RS485接口电路由单片机的串行口经过RS485接口芯片扩展出来。 

所述的A/D转换电路使用8通道的A/D转换器，8个A/D转换器的模拟输入端分别与一个气象传感器相连，数字输出端与所述单片机I/O口相连接。 

所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、照度传感器、风向传感器、风速传感器和雨量传感器，各传感器均为电压信号输出。 

所述的电源模块包括锂电池、电源管理单元和电压变换单元。电源管理单元实现对锂电池的充放电保护，电压变换电源负责变换出各模块所需要的电压。 

所述的电源管理单元由LTC4054电源管理芯片和P沟道场效应管FDFMA2P853构成，实现对锂电池的充放电保护。 

所述的电压变换单元由3.3V输出变换电路和5V输出变换电路组成，其中3.3V输出变换电路为控制与通信模块供电，5V输出变换电路为气象要素采集模块供电。 

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的基于无线传感器网络技术和现场总线技术的气象观测装置，与传统自动气象站相比，具有以下有益效果：

1、使用无线传感器网络进行通讯，不需要基础通信设施，可以填补传统自动站无法覆盖的气象资料空白区。

2、使用现场总线采集传感器数据，与传统气象站的模拟信号相比，从根本上提高了测量的精度，减少了传输误差。 

3、使用简单RS458接口，有利于实现不同气象站的兼容，便于升级和改造。 

4、功耗低、不依赖电力系统，能够应用于恶劣环境。 

附图说明

图1、本实用新型的总体结构图。 

图2、本实用新型公开的控制与通信模块电路图。 

图3、本实用新型公开的气象数据采集模块电路图。 

图4、本实用新型公开的电源模块电路图。 

具体实施方式