一種智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的制作方法

本發明涉及一種智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，屬于智能氣象傳感監測技術領域。

背景技術：

氣象監測是氣象領域中最重要、最直接的數據獲取手段，通過各類氣象傳感器達到氣象監測的目的，常用的氣象傳感器諸如溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、氣壓傳感器等等，分別用于檢測各類氣象數據，并且隨著技術水平的不斷提升，針對氣象監測的方式正發生著改進與創新，諸如專利申請號：201310708636.7，公開了一種輸電線路氣象監測裝置，包括鐵塔，鐵塔上設置有氣象傳感器和主機箱，所述主機箱內設置有中央處理器、通信模塊和蓄電池，所述中央處理器分別與氣象傳感器和通信模塊連接，蓄電池分別與氣象傳感器、通信模塊和中央處理器連接。本發明的有益效果：上述技術方案所設計的輸電線路氣象監測裝置，實現了對輸電線路點氣象的遠程監測，節省了人力物力，且采用太陽能電池板供電，解決了野外長期運行供電的難題，節能環保。

還有專利申請號：201511035082.4，公開了一種氣象監測塔，包括四組主支撐立梁、固定在所述支撐立梁之間的支撐橫梁、固定在主支撐立梁和支撐橫梁之間的加固梁、鏈條、傳動齒輪、電機和支撐底板；支撐橫梁沿豎直方向均勻分布在四組主支撐立梁之間；加固梁與主支撐立梁和支撐橫梁構成三角穩固結構；支撐橫梁所在的四個曲面中兩個相對的曲面上分別固設有兩列傳動齒輪，傳動齒輪對應固定在支撐橫梁上，每列傳動齒輪上安裝有一鏈條；位于鏈條最下端的支撐橫梁可轉動固定在主支撐立梁上，該支撐橫梁與電機傳動連接；鏈條與支撐底板固定連接。上述技術方案所設計的氣象監測塔，在氣象塔內增加了通過鏈條升降的升降板，方便了工作人員的上下檢修。

不僅如此，諸如專利申請號：201610250680.1，公開了一種便攜式氣象監測設備，包括電源服務模塊、數據采集模塊、應用管理模塊、數據存儲模塊、藍牙服務模塊、系統基礎服務模塊和電源管理模塊；所設計的便攜式氣象監測設備，通過將氣象信息使用便攜式設備進行采集、存儲、處理，使之為人們的生產生活服務，技術方案通過對電源進行優化處理，極大地提升了電源容量，維持電流穩定，減小電量輸出，通過對降壓轉換器進行優化，較少電量損失，通過添加應用管理模塊對應用程序進行管理，以優化流水線的方式進行工作，避免浪費設備的工作周期，從而提供了一種能夠長時間供電的真正的便攜式氣象監測移動設備。

從上述現有技術可以看出，現有設計的氣象監測裝置和模塊日新月異，不斷提高氣象監測覆蓋率和監測準確性，在氣象監測裝置多樣化中，尤以高空氣象監測重要，它能更加直觀、更加準確的獲知氣象數據，這其中，以探測氣球為基礎的高空氣象探測裝置最為經濟、便捷，且使用率高，現有此氣象探測裝置由具有升力的氣球將氣象探測裝置帶入高空，并結合氣象探測裝置上系有的纜繩實現區域限制及回收，在實際應用中，該裝置就存在一些不盡如人意的地方，每到一指定探測高度，需要通過針對纜繩的拉力，保持氣象探測裝置位于該高度進行氣象探測；當需要針對裝置進行回收時，由于探測氣球具有一定的升力，因此要通過針對纜繩更大的作用力，將氣象探測裝置拉回，不僅費時，而且費力。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種針對氣球式高空氣象探測裝置進行改進，引入升力智能調節結構，基于高度定位結果，實現高效氣象探測效率的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，包括探測氣球、纜繩、平臺和控制模塊，以及分別與控制模塊相連接的電源、指定氣象傳感器組、存儲模塊；平臺位于探測氣球的下方，并通過支架與探測氣球相連接；纜繩一端與平臺相連接，另一端與地面固定端相連接；控制模塊、電源、指定氣象傳感器組和存儲模塊固定設置在平臺上，指定氣象傳感器組包括各個指定氣象傳感器，各個指定氣象傳感器分別與控制模塊相連接；還包括盛裝有氫氣的容器瓶、電控氣泵，以及分別與控制模塊相連接的無線通信模塊、衛星定位模塊、電機驅動電路；電控氣泵經電機驅動電路與控制模塊相連接；衛星定位模塊固定設置在平臺上；電源經過控制模塊分別為存儲模塊、無線通信模塊、衛星定位模塊、各個指定氣象傳感器進行供電；同時，電源依次經過控制模塊、電機驅動電路為電控氣泵進行供電；電機驅動電路包括第一NPN型三極管Q1、第二NPN型三極管Q2、第三PNP型三極管Q3、第四PNP型三極管Q4、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4；其中，第一電阻R1的一端連接控制模塊的正級供電端，第一電阻R1的另一端分別連接第一NPN型三極管Q1的集電極、第二NPN型三極管Q2的集電極；第一NPN型三極管Q1的發射極和第二NPN型三極管Q2的發射極分別連接在電控氣泵的兩端上，同時，第一NPN型三極管Q1的發射極與第三PNP型三極管Q3的發射極相連接，第二NPN型三極管Q2的發射極與第四PNP型三極管Q4的發射極相連接；第三PNP型三極管Q3的集電極與第四PNP型三極管Q4的集電極相連接，并接地；第一NPN型三極管Q1的基極與第三PNP型三極管Q3的基極相連接，并經第二電阻R2與控制模塊相連接；第二NPN型三極管Q2的基極經第三電阻R3與控制模塊相連接；第四PNP型三極管Q4的基極經第四電阻R4與控制模塊相連接；電控氣泵擁有兩個出氣口和一個進氣口，電控氣泵位于探測氣球的下方，并通過支架與探測氣球相連接，電控氣泵的其中一個出氣口經柔性連接件與探測氣球的氣嘴相連接，容器瓶通過支架固定設置于電控氣泵的側面，且電控氣泵的進氣口與容器瓶的氣嘴相連接。

作為本發明的一種優選技術方案：所述電控氣泵的電機為無刷電機。

作為本發明的一種優選技術方案：所述指定氣象傳感器組包括風速傳感器、風向傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器。

作為本發明的一種優選技術方案：所述衛星定位模塊為GPS衛星定位模塊、伽利略衛星定位模塊或北斗衛星定位模塊中的任意一種。

作為本發明的一種優選技術方案：所述無線通信模塊為4G無線通信模塊。

作為本發明的一種優選技術方案：所述控制模塊為單片機。

本發明所述一種智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

（1）本發明設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，針對氣球式高空氣象探測裝置進行改進，通過設計與探測氣球相連的電控氣泵，配合盛裝有氫氣的容器瓶，引入升力智能調節結構，基于衛星定位模塊所獲高度定位結果的情況下，根據預設氣象探測路徑，結合具體所設計的電機驅動電路，針對電控氣泵的工作進行智能調節，實現智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置各個不同高度的氣象監測，以及智能回收操作，大大提高了氣象監測的工作效率；

（2）本發明設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置中，針對電控氣泵的電機，進一步設計采用無刷電機，使得本發明所設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，在實際工作過程中，能夠實現靜音工作，既保證了所設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，具有高效的工作效率，又能保證其工作過程不對周圍環境產生噪聲影響，體現了設計過程中的人性化設計；

（3）本發明設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置中，針對衛星定位模塊，進一步設計采用GPS衛星定位模塊、伽利略衛星定位模塊或北斗衛星定位模塊中的任意一種，多種衛星定位方式的選擇，能夠有效提高實際應用中，定位的準確性和穩定性，為后續針對電控氣泵的智能控制提供了準確的數據依據；

（4）本發明設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置中，針對無線通信模塊，進一步設計采用4G無線通信模塊，能夠最大限度保證高空傳輸數據的準確性和穩定性，進一步有效保證了所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置在實際應用過程當中的工作效率；

（5）本發明設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置中，針對控制模塊，進一步設計采用單片機，一方面能夠適用于后期針對所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的擴展需求，另一方面，簡潔的控制架構模式能夠便于后期的維護。

附圖說明

圖1是本發明所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本發明所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置中電機驅動電路的示意圖。

其中，1. 探測氣球，2. 纜繩，3. 平臺，4. 控制模塊，5. 電源,6. 指定氣象傳感器組，7. 存儲模塊，8. 無線通信模塊，9. 衛星定位模塊，10. 電控氣泵，11. 容器瓶，12. 柔性連接件，13. 電機驅動電路。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明設計了一種智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，包括探測氣球1、纜繩2、平臺3和控制模塊4，以及分別與控制模塊4相連接的電源5、指定氣象傳感器組6、存儲模塊7；平臺3位于探測氣球1的下方，并通過支架與探測氣球1相連接；纜繩2一端與平臺3相連接，另一端與地面固定端相連接；控制模塊4、電源5、指定氣象傳感器組6和存儲模塊7固定設置在平臺3上，指定氣象傳感器組6包括各個指定氣象傳感器，各個指定氣象傳感器分別與控制模塊4相連接；還包括盛裝有氫氣的容器瓶11、電控氣泵10，以及分別與控制模塊4相連接的無線通信模塊8、衛星定位模塊9、電機驅動電路13；電控氣泵10經電機驅動電路13與控制模塊4相連接；衛星定位模塊9固定設置在平臺3上；電源5經過控制模塊4分別為存儲模塊7、無線通信模塊8、衛星定位模塊9、各個指定氣象傳感器進行供電；同時，電源5依次經過控制模塊4、電機驅動電路13為電控氣泵10進行供電；如圖2所示，電機驅動電路13包括第一NPN型三極管Q1、第二NPN型三極管Q2、第三PNP型三極管Q3、第四PNP型三極管Q4、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4；其中，第一電阻R1的一端連接控制模塊4的正級供電端，第一電阻R1的另一端分別連接第一NPN型三極管Q1的集電極、第二NPN型三極管Q2的集電極；第一NPN型三極管Q1的發射極和第二NPN型三極管Q2的發射極分別連接在電控氣泵10的兩端上，同時，第一NPN型三極管Q1的發射極與第三PNP型三極管Q3的發射極相連接，第二NPN型三極管Q2的發射極與第四PNP型三極管Q4的發射極相連接；第三PNP型三極管Q3的集電極與第四PNP型三極管Q4的集電極相連接，并接地；第一NPN型三極管Q1的基極與第三PNP型三極管Q3的基極相連接，并經第二電阻R2與控制模塊4相連接；第二NPN型三極管Q2的基極經第三電阻R3與控制模塊4相連接；第四PNP型三極管Q4的基極經第四電阻R4與控制模塊4相連接；電控氣泵10擁有兩個出氣口和一個進氣口，電控氣泵10位于探測氣球1的下方，并通過支架與探測氣球1相連接，電控氣泵10的其中一個出氣口經柔性連接件12與探測氣球1的氣嘴相連接，容器瓶11通過支架固定設置于電控氣泵10的側面，且電控氣泵10的進氣口與容器瓶11的氣嘴相連接。上述技術方案所設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，針對氣球式高空氣象探測裝置進行改進，通過設計與探測氣球1相連的電控氣泵10，配合盛裝有氫氣的容器瓶11，引入升力智能調節結構，基于衛星定位模塊9所獲高度定位結果的情況下，根據預設氣象探測路徑，結合具體所設計的電機驅動電路13，針對電控氣泵10的工作進行智能調節，實現智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置各個不同高度的氣象監測，以及智能回收操作，大大提高了氣象監測的工作效率。

基于上述設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置技術方案的基礎之上，本發明還進一步設計了如下優選技術方案：針對電控氣泵10的電機，進一步設計采用無刷電機，使得本發明所設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，在實際工作過程中，能夠實現靜音工作，既保證了所設計的智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置，具有高效的工作效率，又能保證其工作過程不對周圍環境產生噪聲影響，體現了設計過程中的人性化設計；還有針對衛星定位模塊9，進一步設計采用GPS衛星定位模塊、伽利略衛星定位模塊或北斗衛星定位模塊中的任意一種，多種衛星定位方式的選擇，能夠有效提高實際應用中，定位的準確性和穩定性，為后續針對電控氣泵10的智能控制提供了準確的數據依據；而且針對無線通信模塊8，進一步設計采用4G無線通信模塊，能夠最大限度保證高空傳輸數據的準確性和穩定性，進一步有效保證了所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置在實際應用過程當中的工作效率；不僅如此，針對控制模塊4，進一步設計采用單片機，一方面能夠適用于后期針對所設計智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的擴展需求，另一方面，簡潔的控制架構模式能夠便于后期的維護。

本發明設計了智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置在實際應用過程當中，具體包括探測氣球1、纜繩2、平臺3和單片機，以及分別與單片機相連接的電源5、指定氣象傳感器組6、存儲模塊7；平臺3位于探測氣球1的下方，并通過支架與探測氣球1相連接；纜繩2一端與平臺3相連接，另一端與地面固定端相連接；單片機、電源5、指定氣象傳感器組6和存儲模塊7固定設置在平臺3上，指定氣象傳感器組6包括各個指定氣象傳感器，指定氣象傳感器組6包括風速傳感器、風向傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器，各個指定氣象傳感器分別與單片機相連接；還包括盛裝有氫氣的容器瓶11、電控氣泵10，以及分別與單片機相連接的4G無線通信模塊、衛星定位模塊9、電機驅動電路13；電控氣泵10經電機驅動電路13與單片機相連接；衛星定位模塊9固定設置在平臺3上；電源5經過單片機分別為存儲模塊7、4G無線通信模塊、衛星定位模塊9、各個指定氣象傳感器進行供電；同時，電源5依次經過單片機、電機驅動電路13為電控氣泵10進行供電；電控氣泵10的電機為無刷電機，衛星定位模塊9為GPS衛星定位模塊、伽利略衛星定位模塊或北斗衛星定位模塊中的任意一種；電機驅動電路13包括第一NPN型三極管Q1、第二NPN型三極管Q2、第三PNP型三極管Q3、第四PNP型三極管Q4、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4；其中，第一電阻R1的一端連接單片機的正級供電端，第一電阻R1的另一端分別連接第一NPN型三極管Q1的集電極、第二NPN型三極管Q2的集電極；第一NPN型三極管Q1的發射極和第二NPN型三極管Q2的發射極分別連接在電控氣泵10的兩端上，同時，第一NPN型三極管Q1的發射極與第三PNP型三極管Q3的發射極相連接，第二NPN型三極管Q2的發射極與第四PNP型三極管Q4的發射極相連接；第三PNP型三極管Q3的集電極與第四PNP型三極管Q4的集電極相連接，并接地；第一NPN型三極管Q1的基極與第三PNP型三極管Q3的基極相連接，并經第二電阻R2與單片機相連接；第二NPN型三極管Q2的基極經第三電阻R3與單片機相連接；第四PNP型三極管Q4的基極經第四電阻R4與單片機相連接；電控氣泵10擁有兩個出氣口和一個進氣口，電控氣泵10位于探測氣球1的下方，并通過支架與探測氣球1相連接，電控氣泵10的其中一個出氣口經柔性連接件12與探測氣球1的氣嘴相連接，容器瓶11通過支架固定設置于電控氣泵10的側面，且電控氣泵10的進氣口與容器瓶11的氣嘴相連接。智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置出廠前將整個裝置的重量預存入單片機當中，實際應用中，初始化首先操作向單片機輸入各個氣象監測高度，同時將纜繩2的另一端與地面固定端相連接，纜繩2的長度大于預設各個氣象監測高度中的最高高度，纜繩2的目的是將智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置限制在一個指定的區域內，防止智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置在風的驅使下，飄離監測區域；然后控制衛星定位模塊9工作，實時獲得智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的高度數據，上傳至單片機當中，同時，控制各個指定氣象傳感器工作，監測獲得各種氣象數據，上傳至單片機當中，一方面存儲于存儲模塊7中，另一方面經4G無線通信模塊傳回地面監控中心；完成初始化操作后，單片機經電機驅動電路13控制電控氣泵10工作，其中，單片機向電機驅動電路13發出控制命令，電機驅動電路13接收控制命令生成相應控制指令，并繼續發送給電控氣泵10，控制電控氣泵10工作，由容器瓶11中抽取氫氣并注入探測氣球1中，直至探測氣球1的升力大于整個智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的重量，則在升力的作用下，智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置升空，依次升至各個氣象監測高度，由于單片機實時獲得高度數據，當智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置每升到一個氣象監測高度時，單片機經電機驅動電路13控制電控氣泵10工作，其中，單片機向電機驅動電路13發出控制命令，電機驅動電路13接收控制命令生成相應控制指令，并繼續發送給電控氣泵10，控制電控氣泵10工作，由探測氣球1抽取一定量的氫氣，并經電控氣泵10上另一個出氣口排出，使得探測氣球1的升力等于智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的重量，使得智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置停留在該氣象監測高度，針對該氣象監測高度進行進一步氣象監測；當完成該氣象監測高度的氣象監測后，單片機繼續經電機驅動電路13控制電控氣泵10工作，其中，單片機向電機驅動電路13發出控制命令，電機驅動電路13接收控制命令生成相應控制指令，并繼續發送給電控氣泵10，控制電控氣泵10工作，由容器瓶11中抽取氫氣并注入探測氣球1中，直至探測氣球1的升力大于整個智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的重量，則在升力的作用下，智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置會升至下一個氣象監測高度，并實施氣象監測，由此基于上述實施過程，依次針對各個氣象監測高度實現氣象監測，直至完成所有氣象監測高度的氣象監測后；單片機經電機驅動電路13控制電控氣泵10工作，其中，單片機向電機驅動電路13發出控制命令，電機驅動電路13接收控制命令生成相應控制指令，并繼續發送給電控氣泵10，控制電控氣泵10工作，由探測氣球1抽取一定量的氫氣，并經電控氣泵10上另一個出氣口排出，使得探測氣球1的升力低于智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的重量，且探測氣球1升力與智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置重量之間的差值，使得智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置能夠以一個緩慢的速度逐漸下降，實現最終智能驅動控制式高空氣象傳感檢測裝置的回收。

上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。