專利名稱：一種自動雨量監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動測量技術(shù)，特別是一種用于收集地面降雨量信息的自動雨量監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
目前，雨量測量裝置已經(jīng)很多，如翻斗式、定量式、水導(dǎo)式、虹吸式等，早期的測量裝置需要人工參與或半人工檢測雨量狀態(tài)，其測量精度有限?，F(xiàn)有經(jīng)改進的測量裝置在原有測量儀器的基礎(chǔ)上增加了帶有微處理器的智能雨量記錄儀進行雨量的記錄，提高了數(shù)據(jù)采集的精確度。而智能雨量記錄儀的測量結(jié)果要傳輸?shù)缴衔粰C或監(jiān)控中心一般采用有線方式，但由于雨量測量裝置設(shè)置的位點分布區(qū)域很大，有些還位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，要鋪設(shè)數(shù)據(jù)線或外接其他數(shù)據(jù)傳輸裝置，非常困難，采用其他通訊方式需要支付較高費用。因此需要尋找更加方便、有效的數(shù)據(jù)傳輸方式。另一方面，傳統(tǒng)的雨量傳感器因為風(fēng)沙或超高強度降雨等原因?qū)е掠炅總鞲衅鞯玫降臄?shù)據(jù)有較大誤差，因此需要進一步對雨量傳感器進行改進，減少采集數(shù)據(jù)的誤差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于提供一種自動雨量監(jiān)測裝置，其對雨量傳感器和數(shù)據(jù)傳輸方式進行了改進，提高了測量的精度，并使測量數(shù)據(jù)能快速、便捷的傳輸?shù)缴衔粰C，滿足了氣象參數(shù)全天候監(jiān)測的需要。為了達成上述目的，本實用新型提供的自動雨量監(jiān)測裝置，包括雨量傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制單元，所述雨量傳感器包括接水器、漏斗、儲水室、浮子、進水電磁閥、出水電磁閥和位置傳感器，接水器、漏斗和儲水室依次連接，浮子在儲水室中，儲水室的進水口設(shè)有進水電磁閥，儲水室的出水口設(shè)有排水電磁閥，在浮子上設(shè)有位置傳感器，進水電磁閥為常開電磁閥，排水電磁閥為常閉電磁閥，位置傳感器的上、下部位分別設(shè)有上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，上、下限位開關(guān)控制連接進水電磁閥和排水電磁閥的工作電路；位置傳感器與數(shù)據(jù)傳輸控制單元連接，數(shù)據(jù)傳輸控制單元包括順序連接的ZigBee微控制器和ZigBee無線通信單元，位置傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給ZigBee微控制器，ZigBee微控制器處理后發(fā)送給 ZigBee無線通信單元發(fā)送。ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接，尤其適用于傳感控制應(yīng)用。它依據(jù)IEEE802. 15.4標(biāo)準(zhǔn)， 可在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。與移動通信的CDMA網(wǎng)相比，ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而它具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點，使用2. 4GHZ免費、免執(zhí)照頻段， 可以嵌入各種設(shè)備，組成高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，相對藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)的復(fù)雜，應(yīng)用系統(tǒng)費用高，功耗高，供電電池壽命短，低功耗的ZigBee可最大程度地延長電池的壽命，減少ZigBee網(wǎng)絡(luò)的維護成本。因此，本實用新型使用ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，解決了雨量測量數(shù)據(jù)的實時傳輸問題。所述的浮子包括浮球和感應(yīng)桿，感應(yīng)桿設(shè)在浮球上。所述的ZigBee無線通信單元包括順次連接的射頻電路和天線單元。所述接水器包括接水容器和設(shè)在接水容器頂部的活動頂蓋，頂蓋上設(shè)有承雨口。所述承雨口的開口方向為平行地面的方向或垂直地面的方向。承雨口開口為水平時可用于斜向降雨的測量。本實用新型的雨量傳感器采用了進水電磁閥和排水電磁閥，通過上、下限位開關(guān)， 保證在降雨過程中放水也不會影響降雨量的測量，尤其解決了大雨和暴雨測量的準(zhǔn)確性問題。接水器的設(shè)計保證了斜向降雨的雨量的測量。而采用ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)則保證了實時記錄、存儲和傳輸測量數(shù)據(jù)，滿足氣象監(jiān)測全天候的要求。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例1的自動雨量監(jiān)測裝置中的接水器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例2的自動雨量監(jiān)測裝置中的接水器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了詳細(xì)說明本實用新型的結(jié)構(gòu)和功能，結(jié)合附圖列舉兩個實施例說明如下實施例1一種自動雨量監(jiān)測裝置，包括雨量傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制單元，雨量傳感器包括接水器1、漏斗2、儲水室3、浮子4、進水電磁閥5、出水電磁閥6和位置傳感器7，接水器1、 漏斗2和儲水室3依次連接，浮子4由浮球41和感應(yīng)桿42構(gòu)成，浮子4設(shè)在儲水室3中， 儲水室3的進水口設(shè)有進水電磁閥5，儲水室3的出水口設(shè)有出水電磁閥6，在浮子4上設(shè)有位置傳感器7，進水電磁閥5為常開電磁閥，出水電磁閥6為常閉電磁閥，位置傳感器7的上、下部位分別設(shè)有上限位開關(guān)71和下限位開關(guān)72，上限位開關(guān)71控制連接進水電磁閥 5的工作電路，下限位開關(guān)72控制連接出水電磁閥6的工作電路；位置傳感器7與數(shù)據(jù)傳輸控制單元連接，數(shù)據(jù)傳輸控制單元包括順序連接的ZigBee微控制器8和ZigBee無線通信單元，位置傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給ZigBee微控制器8，ZigBee微控制器處理后發(fā)送給 ZigBee無線通信單元發(fā)送。ZigBee無線通信單元包括順序連接的射頻電路9和天線單元 10。接水器1包括接水器容器11和設(shè)于接水器容器11頂端的活動頂蓋12，頂蓋12上設(shè)置有垂直于地面向上開口的承雨口 13，承雨口 13高于頂蓋12，以防止雨水濺出。實施例2實施例2的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同的是接水器1的結(jié)構(gòu)，實施例2的接水器1也包括接水器容器11和活動設(shè)于接水器容器11頂端的頂蓋12，但頂蓋12上設(shè)置的承雨口 13為水平開口，可轉(zhuǎn)動頂蓋12使承雨口保持在迎風(fēng)的方向上。本實用新型的工作原理為當(dāng)雨水由接水器1接收后經(jīng)漏斗2流入儲水室3，在此過程中進水電磁閥5處于常開狀態(tài)，出水電磁閥12處于常閉狀態(tài)，由于儲水室3的水位發(fā)生了改變，使浮子4上升，設(shè)置在浮子4的感應(yīng)桿42上的位置傳感器7將浮子4的位置變化數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igBee微控制器8進行數(shù)據(jù)處理后經(jīng)射頻電路9和天線單元10發(fā)送給上位機。當(dāng)浮球41上升到一定位置觸動上限位開關(guān)71使進水電磁閥5閉合，出水電磁閥6打開，則儲水室3內(nèi)的雨水經(jīng)過出水電磁閥6排出，在排空過程中，儲水室3的進水口關(guān)閉，接水器1的接水器容器11的水不會流進儲水室3中，當(dāng)雨水逐漸被排出儲水室3，浮子4也同步下降，帶動浮子4的感應(yīng)桿42上的位置傳感器7下降，當(dāng)浮子下降到一定位置時觸動下限位開關(guān)72使進水電磁閥 5打開，出水電磁閥6閉合。整個雨量傳感器即可又開始測量雨量。因此，該實用新型在大雨和暴雨中也能精確地測量雨量。本實用新型采用支持ZigBee的嵌入式微控制器，所述ZigBee微控制器可采用低功耗設(shè)計的單片機，有足夠容量存放ZigBee協(xié)議棧的RAM，支持ZigBee組網(wǎng)通信程序功能， 且有在線編程功能，固化的程序包括多線程實時操作系統(tǒng)、ZigBee協(xié)議棧、ZigBee設(shè)備管理以及自動睡眠與蘇醒功能等。ZigBee無線通信單元采用市售ZigBee無線模塊，包括順次連接的射頻電路和天線單元。射頻電路包括均衡器、組合開關(guān)和功率放大器等，與天線單元連接，完成無線信號的阻抗匹配、信號平衡、發(fā)送或接收狀態(tài)的自動切換、無線信號的功率放大等功能。ZigBee 無線模塊通過SPI總線接口與ZigBee微控制器相連，由ZigBee微控制器控制。ZigBee微控制器接收位置傳感器7發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后通過ZigBee無線模塊無線發(fā)送到上位機或監(jiān)控中心主機。ZigBee無線模塊采用2. 4GHz直接序列擴頻通信方式，有SPI接口，低功耗設(shè)計，延長供電干電池的使用壽命。本實用新型采用2. 4GHz工控頻段無線通信，無需國家無線電管理機關(guān)批準(zhǔn)，不必繳納頻譜占用費用，也不必租用公網(wǎng)，不用繳納通信費用，可以顯著降低運行成本。目前市場已有成熟的支持ZigBee的無線通信模塊低功耗智能設(shè)備，其微小體積可以方便的嵌入傳感器設(shè)備，從而降低安裝和維護的要求與成本。本裝置可設(shè)計采用電池供電該設(shè)備能夠方便工作人員在惡劣環(huán)境中用最便捷的方式獲得測量數(shù)據(jù)，可廣泛用于氣象測量等領(lǐng)域的深度在線監(jiān)測。本實用新型公開的實施例，僅為舉例說明，并不是用于限制本實用新型的保護范圍，其它等同結(jié)構(gòu)的替代或變化，亦應(yīng)在本申請的專利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自動雨量監(jiān)測裝置，包括雨量傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制單元，其特征在于所述雨量傳感器包括接水器、漏斗、儲水室、浮子、進水電磁閥、出水電磁閥和位置傳感器，接水器、 漏斗和儲水室依次連接，浮子設(shè)在儲水室中，儲水室的進水口設(shè)有進水電磁閥，儲水室的出水口設(shè)有出水電磁閥，在浮子上設(shè)有位置傳感器，進水電磁閥為常開電磁閥，出水電磁閥為常閉電磁閥，位置傳感器的上、下部位分別設(shè)有上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，上、下限位開關(guān)控制連接進水電磁閥和排水電磁閥的工作電路；位置傳感器與數(shù)據(jù)傳輸控制單元連接，數(shù)據(jù)傳輸控制單元包括順序連接的ZigBee微控制器和ZigBee無線通信單元，位置傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給ZigBee微控制器，ZigBee微控制器處理后發(fā)送給ZigBee無線通信單元發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動雨量監(jiān)測裝置，其特征在于所述的浮子包括浮球和感應(yīng)桿，感應(yīng)桿設(shè)在浮球上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動雨量監(jiān)測裝置，其特征在于所述的ZigBee無線通信單元包括順次連接的射頻電路和天線單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動雨量監(jiān)測裝置，其特征在于所述接水器包括接水容器和設(shè)在接水容器頂部的活動頂蓋，頂蓋上設(shè)有承雨口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動雨量監(jiān)測裝置，其特征在于所述承雨口的開口方向為水平方向或垂直地面的方向。
專利摘要本實用新型提供一種自動雨量監(jiān)測裝置，包括雨量傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制單元，雨量傳感器包括接水器、漏斗、儲水室、浮子、進水電磁閥、出水電磁閥和位置傳感器，浮子設(shè)在儲水室中，進水電磁閥設(shè)在儲水室的進水口，出水電磁閥設(shè)在儲水室的出水口，在浮子上設(shè)位置傳感器，進水電磁閥為常開電磁閥，出水電磁閥為常閉電磁閥，位置傳感器的上、下部位分別設(shè)有上、下限位開關(guān)；位置傳感器與數(shù)據(jù)傳輸控制單元連接，數(shù)據(jù)傳輸控制單元包括順序連接的ZigBee微控制器和ZigBee無線通信單元。本實用新型采用了進水電磁閥和排水電磁閥解決了大雨和暴雨測量的準(zhǔn)確性問題。接水器的設(shè)計保證了斜向降雨的測量。而采用ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸則滿足氣象監(jiān)測全天候的要求。
文檔編號G08C17/02GK201993480SQ20112003738
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者周玉 申請人:劉建明, 周玉