[实用新型]基于ZigBee的压力式雨量测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种以高精度压力式雨量计代替传统虹吸式或翻斗式雨量计的雨量测量装置，该装置通过zigbee协议组建无线传感网络，可实现雨量测量的实时采集、处理、上传,属于基于无线传感网络的气象观测领域。

背景技术

雨量是气象测量中十分重要的元素之一，人们的日常生活和社会活动都和雨量密切相关。目前，国内外普遍使用的雨量计有虹吸式雨量计及翻斗式雨量计。虹吸式雨量计适合于人工观测，但虹吸雨量计存在两大缺陷：一是在虹吸时的十几秒钟里,下的雨都被虹吸掉了,没有被记录上；二是北方易下“泥巴雨”,虹吸管脏后虹吸不正常。翻斗式雨量计通过来回翻动两个平衡的翻斗来记录降水量，但存在小雨无反应，大雨、暴雨时误差值大的问题。因为强降水时,翻斗来回翻动的频率太大,而每次翻动翻斗内都残存一点水,翻动次数越多,误差越大，且使用维护麻烦。由于气候变暖后气象灾害日趋严重，因此对气象数据的采集、存储、处理的要求越来越高，以提高天气预报的正确率，延长预报的有效时间。

此外，传感器技术正向着智能化网络化的方向发展,无线自组传感器网络正是适应这种需求而出现的,它集传感器技术、微电子技术和网络通讯技术于一身,具有信息采集、处理和传输等技术。无线自组传感器网络在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面有着潜在的应用价值。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有虹吸式雨量计和翻斗式雨量计的缺点，以及对现有自动气象站中雨量值实时数据采集、处理、上传困难的问题，设计了一种基于ZigBee的压力式雨量测量装置，并使之成为无线传感网络的节点，与已有的温度计、湿度计以及风速风向仪等一起组成新型的无线网络化自动气象站。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

本实用新型基于ZigBee的压力式雨量测量装置，包括电源模块、雨量收集模块、数据采集电路、数据处理及通信控制器、LCD接口及外围电路，其中雨量收集模块的输出端依次串接数据采集电路、数据处理及通信控制器后分别接LCD接口及外围电路的输入端，电源模块分别给数据采集电路和数据处理及通信控制器供电。

其中，所述雨量收集模块由用于信号放大的承雨器和测量筒构成。

其中，所述数据采集电路包括差压传感器、温度传感器及A/D转换模块，其中差压传感器串接A/D转换模块后与温度传感器的输出端分别接接数据处理及通信控制器的输入端。

其中，所述数据处理及通信控制器为ZigBee协议栈芯片CC2430。

其中，所述差压传感器为表压型集成硅压力传感器154N-001G。

其中，所述温度传感器采用温度传感器DS18B20。

其中，所述A/D转换模块为24位A/D转换器ADS1218。

其中，所述LCD接口为LCD1602接口。

本实用新型具有如下有益效果：

（1）该计量主体是一种高分辩力的水位计，由于取压装置的比例关系使得雨量计在一定范围内达到较高的测量精度，从而实现了自动气象站中的高精度雨量实时测量。更好地提高天气预报的正确率，延长预报的有效时间。

      （2）该装置具有测量误差不受雨量强度变化及外部环境（高温、高湿、沙尘、雷电等）、沙尘气候环境影响的突出优点，减小了环境因素对雨量测量的影响。

（3）该装置通过工作方式的切换，正常工作时电流消耗为26mA,休眠方式电流消耗为0.6微安，使得能耗大大降低，理论上电池可使用十年不需更换，在节约能源的同时减少了工作人员的工作量。

（4）顺应现代通信及自动气象站的发展趋势，采用物联自组网技术，克服了铺设线路难而致使气象要素测量困难的状况，使得雨量测量受地理位置的影响达到减小。

（5）利用硬件提供的LCD1602扩展接口，方便雨量的现场观察。

（6）利用射频技术可以方便地实现人机之间的信息交互。

附图说明

图1为本实用新型雨量采集器的结构图。

图2为本实用新型的系统结构框图。

图3为本实用新型的模数转换电路连接图。

图4为CC2430的硬件应用电路。

图5为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明：