便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站。本發(fā)明的無線發(fā)射機(jī)內(nèi)的顯示屏的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接，傳感器組的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接，單片機(jī)的串口分別與GPRS無線通信模塊的串口和短距離無線通信模塊的串口連接，其中GPRS無線通信模塊的信號(hào)與單片機(jī)和短距離無線通信模塊的信號(hào)雙向傳輸；無線接收機(jī)內(nèi)的短距離無線通信模塊的串口與單片機(jī)的串口連接，其信號(hào)雙向傳輸；顯示屏的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接；操作鍵盤的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接；短距離無線通信模塊與短距離無線通信模塊之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)；無線發(fā)射機(jī)與服務(wù)器之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，WEB服務(wù)程序運(yùn)行在服務(wù)器之上，數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)。
【專利說明】便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣象站建設(shè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站。
【背景技術(shù)】
[0002]人類早期氣象站預(yù)測(cè)天氣變化的主要手段是測(cè)量相對(duì)大氣壓力變化，由于不同地區(qū)的大氣壓會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷產(chǎn)生變化，人們可通過測(cè)量氣壓的相對(duì)變化實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)報(bào)。根據(jù)氣壓的產(chǎn)生機(jī)理，通常用帕斯卡(Pa)作為其絕對(duì)衡量單位，氣壓是判斷實(shí)際天氣狀況的一個(gè)最重要的指標(biāo)。通俗地講，氣壓相對(duì)較高被認(rèn)為是“天氣良好”，氣壓相對(duì)較低則被認(rèn)為“天氣惡劣”。以海平面作為參考零點(diǎn)，氣壓為101325Pa。一般來說氣壓的正常變化范圍為200 Pa,大氣壓強(qiáng)通常隨海拔高度的上升而下降。特別是針對(duì)山區(qū)，我們測(cè)量出當(dāng)?shù)貧鈮?，同時(shí)換算成以海平面作為參考點(diǎn)的相對(duì)氣壓值。物理學(xué)上一般認(rèn)定海拔高度每升高10米，大氣壓強(qiáng)將下降約lOOPa。因此晴雨的預(yù)報(bào)首先需要校準(zhǔn)當(dāng)?shù)氐暮０胃叨取＝^對(duì)校準(zhǔn)后的壓力值是一個(gè)可用來比較參考的標(biāo)準(zhǔn)值，在實(shí)際的天氣條件下，以大氣壓強(qiáng)的相對(duì)變化量作為衡量未來短時(shí)間內(nèi)的天氣變化是完全可行的，因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)也始終伴隨在天氣條件的變化而處于不斷變化之中。
[0003]根據(jù)上海氣象局給出的相關(guān)資料，當(dāng)氣壓在半小時(shí)內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓200-300 Pa的時(shí)候，降水概率約為80%，而在氣壓處于高位的情況下，歷史降水概率小于20%。我們制作出了一套專門針對(duì)氣壓的相對(duì)變化來預(yù)測(cè)天氣變化算法，該算法就是:當(dāng)半個(gè)小時(shí)內(nèi)氣壓波動(dòng)超過300Pa時(shí)，推算出的降水概率為83%，而當(dāng)氣壓波動(dòng)小于IOOPa時(shí)，降水概率僅僅只有17%的降水概率?？偟膩碇v，降水概率與氣壓波動(dòng)幅度近似呈現(xiàn)線性關(guān)系。在正常的誤差范圍內(nèi)，該算法已經(jīng)相當(dāng)可靠，但是由于不同地區(qū)的地形地貌的差異，所處氣候帶的不同，再加上人為因素的干擾，比如城市局部地區(qū)的人工降雨，人口密度大的城市旅游景點(diǎn)和空曠的野外郊區(qū)之間也有一定的差異，致使這種僅僅依靠氣壓波動(dòng)預(yù)測(cè)降水概率的算法效果不是非常顯著，精度不夠高。當(dāng)某一地區(qū)的平均海拔相對(duì)很高時(shí)，例如在平均海拔在3000米以上，這種算法就很可能會(huì)失效。因?yàn)樯絽^(qū)作為一個(gè)氣候的特殊地帶，在大多數(shù)情況下，大氣壓強(qiáng)不再是其天氣變化的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。此外，在西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，諸如新疆的塔克拉瑪干沙漠，黃土高原等，氣壓升降對(duì)天氣狀況的影響也并不明顯，所以我們需要進(jìn)一步優(yōu)化算法。另一個(gè)在干旱地區(qū)的實(shí)例，相比于歐洲北部地區(qū)，在西班牙，大氣壓的下降不會(huì)那么輕易導(dǎo)致云層的出現(xiàn)，并誘發(fā)降雨。
[0004]天氣作為人們?nèi)粘Ｉ钭顬殛P(guān)注的一部分，與人們的一切生產(chǎn)活動(dòng)都密不可分。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益飛速發(fā)展，“天有不測(cè)風(fēng)云”這一概念早已被淡化掉，當(dāng)代天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)范圍、精度和廣度也在不斷提升，極大地為人們的生產(chǎn)生活和出行帶來了便捷，同時(shí)，我們對(duì)于個(gè)性化的天氣預(yù)測(cè)服務(wù)的需求也在逐年提高。
[0005]然而，現(xiàn)有的設(shè)備很難滿足需求。在現(xiàn)有的個(gè)人氣象預(yù)報(bào)器大多是基于單一氣壓監(jiān)測(cè)進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)，價(jià)格昂貴或只能單機(jī)使用預(yù)報(bào)，精準(zhǔn)度有限。
[0006]目前，國(guó)內(nèi)個(gè)人氣象服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)品稀少、功能不全且成本高，尚無成熟的針對(duì)個(gè)人用戶的氣象預(yù)測(cè)產(chǎn)品，面對(duì)這些市場(chǎng)空白，急需一種產(chǎn)品，來彌補(bǔ)市場(chǎng)空白。同時(shí)，“云計(jì)算”和“物聯(lián)網(wǎng)”的概念正逐步進(jìn)入我們的生活，讓氣象站更好的利用現(xiàn)代化的科技成為當(dāng)前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足和缺陷，提供一種為個(gè)人用戶提供高質(zhì)量、即時(shí)性、小范圍氣象預(yù)報(bào)的便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站，它能引起公眾對(duì)氣象預(yù)報(bào)更多的關(guān)注和對(duì)個(gè)人氣象服務(wù)的改善。
[0008]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明包括服務(wù)器，還包括能測(cè)量氣象數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至無線接收機(jī)的無線發(fā)射機(jī)和接收來自無線發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)的并能將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上的無線接收機(jī)，無線接收機(jī)和無線發(fā)射機(jī)都是由鋰電池或者太陽能電池板提供電力，所述的無線發(fā)射機(jī)由顯示屏、傳感器組、單片機(jī)、GPRS無線通信模塊和短距離無線通信模塊組成，所述的無線發(fā)射機(jī)內(nèi)的顯示屏的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接，傳感器組的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接，單片機(jī)的串口分別與GPRS無線通信模塊的串口和短距離無線通信模塊的串口連接，其中GPRS無線通信模塊的信號(hào)與單片機(jī)和短距離無線通信模塊的信號(hào)雙向傳輸；所述的無線接收機(jī)由短距離無線通信模塊、顯示屏、單片機(jī)、操作鍵盤組成；所述的無線接收機(jī)內(nèi)的短距離無線通信模塊的串口與單片機(jī)的串口連接，其信號(hào)雙向傳輸；顯示屏的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接；操作鍵盤的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接；短距離無線通信模塊與短距離無線通信模塊之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)；所述的無線發(fā)射機(jī)的傳感器組為氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、高度傳感器和GPS全球定位儀；所述的無線發(fā)射機(jī)與服務(wù)器之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，WEB服務(wù)程序運(yùn)行在服務(wù)器之上，數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，論壇運(yùn)行在服務(wù)器之上。
[0009]所述的無線發(fā)射機(jī)內(nèi)置有單片機(jī)，用于匯總所有模塊的信息，起到總控作用；所述的氣壓傳感器用于測(cè)量空氣壓力，并將結(jié)果傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中；所述的GPRS無線通信模塊連接到一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器的功能；所述的GPS全球定位儀用于獲取用戶所在位置，并根據(jù)不同的位置調(diào)用對(duì)應(yīng)的氣象算法進(jìn)行降水概率預(yù)報(bào)；顯示屏可以顯示出詳細(xì)的天氣參數(shù)，便于用戶在室內(nèi)查看即時(shí)天氣參數(shù)和歷史記錄。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn):可以自帶電池或利用太陽能電池板供給電力，同時(shí)可以根據(jù)用戶所在地的歷史降水情況，結(jié)合實(shí)時(shí)氣壓和濕度波動(dòng)趨勢(shì)和氣象局的預(yù)測(cè)情況，綜合預(yù)報(bào)未來數(shù)小時(shí)內(nèi)的降水概率，無線發(fā)射機(jī)端可以置于室外，無線接收端可以置于室內(nèi)，用戶通過液晶屏就可以了解到降水概率和天氣變化情況，提前做好相應(yīng)準(zhǔn)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站的結(jié)構(gòu)原理方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0013]如圖1所示，一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站，包括服務(wù)器，其特征在于:它還包括能測(cè)量氣象數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至無線接收機(jī)的無線發(fā)射機(jī)和接收來自無線發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)的并能將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上的無線接收機(jī)，無線接收機(jī)和無線發(fā)射機(jī)都是由鋰電池或者太陽能電池板提供電力，所述的無線發(fā)射機(jī)由顯示屏1、傳感器組2、單片機(jī)3、GPRS無線通信模塊4和短距離無線通信模塊5組成，所述的無線發(fā)射機(jī)內(nèi)的顯示屏I的輸入端與單片機(jī)3的輸出端連接，傳感器組2的輸出端與單片機(jī)3的輸入端連接，單片機(jī)3的串口分別與GPRS無線通信模塊4的串口和短距離無線通信模塊5的串口連接，其中GPRS無線通信模塊4的信號(hào)與單片機(jī)3和短距離無線通信模塊5的信號(hào)雙向傳輸；所述的無線接收機(jī)由短距離無線通信模塊6、顯示屏7、單片機(jī)8、操作鍵盤9組成；所述的無線接收機(jī)內(nèi)的短距離無線通信模塊6的串口與單片機(jī)8的串口連接，其信號(hào)雙向傳輸；顯示屏7的輸入端與單片機(jī)8的輸出端連接；操作鍵盤9的輸出端與單片機(jī)8的輸入端連接；短距離無線通信模塊6與短距離無線通信模塊5之間無線連接,雙向傳輸數(shù)據(jù)。
[0014]所述的無線發(fā)射機(jī)的傳感器組2為氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、高度傳感器和GPS全球定位儀。
[0015]所述的無線發(fā)射機(jī)與服務(wù)器之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，WEB服務(wù)程序12運(yùn)行在服務(wù)器11之上，數(shù)據(jù)庫13與服務(wù)器11連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，論壇10運(yùn)行在服務(wù)器11之上。
[0016]本系統(tǒng)以性能優(yōu)越的Atmel AVR嵌入式平臺(tái)為核心。硬件方面，通過AtmelEVKl 100開發(fā)板為硬件平臺(tái)，集成溫濕度傳感器，氣壓傳感器，GPS定位模塊和GPRS移動(dòng)通信板載芯片，并結(jié)合包括了當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境、歷史氣壓氣溫和降水范圍等指標(biāo)數(shù)據(jù)在內(nèi)的專業(yè)科學(xué)氣象學(xué)算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，顯示在用戶終端并上傳至服務(wù)器。
[0017]本系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于登山探險(xiǎn)、遠(yuǎn)足自駕、科研考古、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)遭遇緊急自然災(zāi)害時(shí)，可快速組建小范圍天氣預(yù)報(bào)網(wǎng)，讓科技與自然聯(lián)手服務(wù)于人類生活，發(fā)展環(huán)保與創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站，包括服務(wù)器，其特征在于:還包括無線發(fā)射機(jī)和無線接收機(jī)，所述的無線發(fā)射機(jī)由顯示屏(I)、傳感器組(2)、單片機(jī)(3)、GPRS無線通信模塊(4)和短距離無線通信模塊(5)組成，所述的無線發(fā)射機(jī)內(nèi)的顯示屏(I)的輸入端與單片機(jī)(3)的輸出端連接，傳感器組(2)的輸出端與單片機(jī)(3)的輸入端連接，單片機(jī)(3)的串口分別與GPRS無線通信模塊(4)的串口和短距離無線通信模塊(5)的串口連接，其中GPRS無線通信模塊(4)的信號(hào)與單片機(jī)(3)和短距離無線通信模塊(5)的信號(hào)雙向傳輸；所述的無線接收機(jī)由短距離無線通信模塊(6)、顯示屏(7)、單片機(jī)(8)、操作鍵盤(9)組成；所述的無線接收機(jī)內(nèi)的短距離無線通信模塊(6)的串口與單片機(jī)(8)的串口連接，其信號(hào)雙向傳輸；顯示屏(7)的輸入端與單片機(jī)(8)的輸出端連接；操作鍵盤(9)的輸出端與單片機(jī)(8)的輸入端連接；短距離無線通信模塊(6)與短距離無線通信模塊(5)之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)；所述的無線發(fā)射機(jī)與服務(wù)器之間無線連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)，WEB服務(wù)程序(12)運(yùn)行在服務(wù)器(11)之上，數(shù)據(jù)庫(13)與服務(wù)器(11)連接，雙向傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式可聯(lián)網(wǎng)分體氣象站，其特征在于:所述的無線發(fā)射機(jī)的傳感器組(2)為氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、高度傳感器和GPS全球定位儀。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103487845SQ201310388148
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月1日
【發(fā)明者】劉仁俊 申請(qǐng)人:劉仁俊