[实用新型]一体化小型环境气象站

说明书

本实用新型涉及低成本、多参数环境探测，测量温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、PM2.5、PM10、VOC、CO2、噪声及一款气体，合计十二种气象要素。其特征在于包括主控板模块设计和气体检测板模块设计，是一款基于Cortex‑M3内核的一体化小型环境气象站。本实用新型主要是针对室外的多种气象要素长期观测的需求而建立，对原有的方案进行定制化设计，并根据市场需求对传感器进行选型与集成，是一款集美观、小型化、低成本于一体的一体化小型环境气象站。

技术领域

本实用新型涉及低成本、多参数环境探测，测量温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、PM2.5、PM10、VOC、CO2、噪声及一款气体，合计十二种气象要素。

背景技术

随着“智慧城市3.0”的提出与国家的大力支持，市场对智慧气象提出了新的需求，与以往的临时性观测不同的是，本次需要解决在气象领域城市感知存在的触角不多、不精准、不深入以及传输效率低的问题。在“智慧城市3.0”大的规划下，数据的融合、共享，以此形成新的产业链是一个明显的趋势。届此可以发挥本公司在民用气象领域的专长，结合以往研发项目与产品设计的经验，构建一款适用于市场要求的一体化小型环境气象站。

发明内容

本实用新型主要是针对室外的多种气象要素长期观测的需求而建立，并根据市场需求对传感器进行选型与集成，完成主控板模块与气体检测板模块的设计。主控板模块的设计具体包括锂电池的充电和保护电路、RTC时钟电路、FLASH存储电路、RS232通讯接口电路、与气体检测板模块的接口电路的设计。气体检测板模块的设计具体包括稳压电源单元、气体采集单元、多种传感器集成采集电路的设计。最终实现对温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、PM2.5、PM10、VOC、CO2、噪声以及一款低功耗气体传感器在内，合计十二款气象要素的采集与存储功能，最后完成一款集美观、小型化、低成本于一体的新型气象站。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1是本实用新型的系统框架图。

具体实施方式

本实用新型整体采用瀑布式开发方式，内部主要由主控板模块与气体检测板模块组成，需要攻克的技术难关有一体化小型环境气象站的结构设计，一体化小型环境气象站的气体检测板设计，耐高低温供电系统设计，风向风速传感器的定制化电路及结构设计，以及后期产品的标定和维护服务。其中以数据采集系统开发为主要核心，设计一款基于Cortex-M3内核的小型环境气象站采集系统。

其中主控板模块主要包括处理器部分及锂电池电源管理部分。处理器部分通过MCU分别控制多路模数转换模块、高速IO通道、定时计数器模块来进行单端电压信号、数字信号、频率信号进行数据采集。为了确保数据的存储以及存储数据的有效性，外置RTC时钟电路，加入时钟芯片，用于准确的记录时间数据，保证系统时钟正常运行；外置基于SPI协议的Flash存储电路，对采集到的数据进行汇总、存储。处理器部分为保证数据的可读性，还配有TTL转RS232通讯接口电路，用于与气体检测板模块相互连接，保证信号的稳定传输和准确的数据采集，可配接多种外围设备对数据进行稳定传输、数据分析、数据显示等功能。锂电池电源管理部分具有锂电池充放电管理功能，并配备电池保温设施，可隔绝高低温对电池的影响，提升锂电池放电效率，延长设备续航时间。

气体检测模块主要为传感器集成端，具体包括稳压电源单元、气体采集单元以及检测传输单元。传感器集成端完成CO2、VOC、PM2.5、PM10、气压以及一款气体传感器的信号处理和转换工作，其中气体采集单元还包括了放大电路，用于电化学传感器的小信号放大和小信号采集，将传感器信号初步接收，处理，换算为单端电压、数字、频率等处理器端可直接采集信号。多种传感器集成的采集电路，用于多要素气体检测，并通过不同的接口将各种气体要素和环境要素传给主控单元。集成端还内置电源管理芯片，用于电源电压之间的相互转换，完成设备的独立供电，隔绝干扰，保证系统工作的稳定性。