校園數字式氣象站的製作方法
2023-04-23 21:06:21
本實用新型涉及一種校園數字式氣象站。
背景技術：
天氣變化與人類的工作、生活息息相關並影響巨大，人類對大氣科學的研究、掌握和使用已提到一個新的高度，因此對青少年的氣象知識傳播、教育顯得尤為重要。通過設置氣象站引領學生認識常見的天氣現象，啟發學生使用工具測量氣象參數，以滿足教學的實際需要。同時在校園裡建立氣象站不僅使學生掌握了氣象觀測的基本方法，更重要的是能夠激發學生學習的興趣和熱情，了解更多的氣象科學知識。
校園氣象站用於實時監測多種氣象參數，但傳統氣象站結構簡易，氣象參數種類有限，且氣象參數獲取大多通過學生定時記錄得到，因此影響了教學水平的提高，降低了學生對天氣現象的直觀認知。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種校園數字式氣象站，本氣象站克服了傳統簡易式氣象站的缺陷，集成多種氣象傳感器，並實時記錄並顯示氣象參數，有效提高對天氣現象的認知能力和教學水平。
為解決上述技術問題，本實用新型校園數字式氣象站包括底座支腳、百葉箱和三向支架，所述百葉箱設於所述底座支架頂面，所述三向支架通過支柱設於所述百葉箱上方，本氣象站還包括風向傳感器、風速傳感器、溫溼度傳感器、光照度傳感器、太陽總輻射傳感器、紫外線輻射傳感器、雨量桶、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、噪聲傳感器、避雷針、數據採集器、顯示屏和電源模塊，所述風向傳感器、風速傳感器、光照度傳感器、太陽總輻射傳感器、紫外線輻射傳感器分別設於所述三向支架上並且信號輸出端分別連接所述數據採集器的信號輸入端，所述避雷針設於所述三向支架的中部，所述支柱設有空腔並且空腔表面設有百葉窗，所述溫溼度傳感器設於所述支柱的空腔內並且信號輸出端連接所述數據採集器的信號輸入端，所述數據採集器、電源模塊、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、噪聲傳感器分別設於所述百葉箱內並且二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、噪聲傳感器的信號輸出端連接數據採集器的信號輸入端，所述電源模塊提供所述數據採集器的工作電源，所述顯示屏設於所述數據採集器前板並且信號輸入端連接數據採集器的信號輸出端，所述雨量桶設於所述底座支腳一側並且信號輸出端連接所述數據採集器的信號輸入端。
進一步，所述數據採集器包括數據處理晶片、數據採集晶片和USB接口，所述數據採集晶片接收各傳感器的檢測信號並經處理後傳輸至所述數據處理晶片，所述數據處理晶片將各傳感器的檢測信號轉換為各氣象參數後存儲並通過所述顯示屏顯示，所述USB接口連接所述數據處理晶片的USB埠。
進一步，本氣象站還包括無線吸盤天線和無線發射器，所述無線吸盤天線設於所述三向支架上並且連接所述無線發射器的信號發射端，所述無線發射器設於所述百葉箱側壁並且信號輸入端連接所述數據採集器的信號輸出端。
進一步，本氣象站還包括GPRS模塊，所述GPRS模塊設於所述百葉箱側壁並且信號輸入端連接所述數據採集器的無線信號接口端。
進一步，本氣象站還包括太陽能電池板和充電管理模塊，所述充電管理模塊設於所述百葉箱內，所述太陽能電池板鉸接於所述底座支腳上部並且通過設於底座支腳上的撐杆支撐，所述太陽能電池板的電源輸出端經所述充電管理模塊連接所述電源模塊的充電接口。
進一步，所述電源模塊是蓄電池。
由於本實用新型校園數字式氣象站採用了上述技術方案，即本氣象站在底座支腳上設置百葉箱，百葉箱上方通過支柱設有三向支架，風向傳感器、風速傳感器、光照度傳感器、太陽總輻射傳感器、紫外線輻射傳感器、避雷針分別設於三向支架上，溫溼度傳感器設於支柱的空腔內，數據採集器、電源模塊、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、噪聲傳感器分別設於百葉箱內，雨量桶設於底座支腳一側，各傳感器與數據採集器電連接，顯示屏設於數據採集器前板並且顯示各傳感器的氣象參數。本氣象站克服了傳統簡易式氣象站的缺陷，集成多種氣象傳感器，並實時記錄並顯示氣象參數，有效提高對天氣現象的認知能力和教學水平。
附圖說明
下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明：
圖1為本實用新型校園數字式氣象站結構示意圖；
圖2為本校園數字式氣象站中數據採集器的數據處理晶片電路圖；
圖3為本校園數字式氣象站中數據採集器的數據採集晶片電路圖。
具體實施方式
實施例如圖1所示，本實用新型校園數字式氣象站包括底座支腳1、百葉箱2和三向支架3，所述百葉箱2設於所述底座支架1頂面，所述三向支架3通過支柱31設於所述百葉箱2上方，本氣象站還包括風向傳感器32、風速傳感器33、溫溼度傳感器34、光照度傳感器35、太陽總輻射傳感器36、紫外線輻射傳感器37、雨量桶38、二氧化碳傳感器21、PM2.5傳感器22、噪聲傳感器23、避雷針39、數據採集器4、顯示屏5和電源模塊6，所述風向傳感器32、風速傳感器33、光照度傳感器35、太陽總輻射傳感器36、紫外線輻射傳感器37分別設於所述三向支架3上並且信號輸出端分別連接所述數據採集器4的信號輸入端，所述避雷針39設於所述三向支架3的中部，所述支柱31設有空腔並且空腔表面設有百葉窗，所述溫溼度傳感器34設於所述支柱31的空腔內並且信號輸出端連接所述數據採集器4的信號輸入端，所述數據採集器4、電源模塊6、二氧化碳傳感器21、PM2.5傳感器22、噪聲傳感器23分別設於所述百葉箱2內並且二氧化碳傳感器21、PM2.5傳感器22、噪聲傳感器23的信號輸出端連接數據採集器4的信號輸入端，所述電源模塊6提供所述數據採集器4的工作電源，所述顯示屏5設於所述數據採集器4前板並且信號輸入端連接數據採集器4的信號輸出端，所述雨量桶38設於所述底座支腳1一側並且信號輸出端連接所述數據採集器4的信號輸入端。
如圖2和圖3所示，優選的，所述數據採集器包括數據處理晶片41、數據採集晶片42和USB接口，所述數據採集晶片42接收各傳感器的檢測信號並經處理後傳輸至所述數據處理晶片41，所述數據處理晶片41將各傳感器的檢測信號轉換為各氣象參數後存儲並通過所述顯示屏5顯示，所述USB接口連接所述數據處理晶片41的USB埠。USB接口用於連接上位機以對數據採集器進行相應的設置，也可用於氣象參數的導出。其中數據採集晶片42可採用型號為STM32F103VCT6的微控制器晶片，數據採集晶片42可採用型號為STM8L052R8的單片機晶片。
優選的，本氣象站還包括無線吸盤天線71和無線發射器7，所述無線吸盤天線71設於所述三向支架3上並且連接所述無線發射器7的信號發射端，所述無線發射器7設於所述百葉箱2側壁並且信號輸入端連接所述數據採集器4的信號輸出端。各傳感器的檢測信號經數據採集器處理為氣象參數，氣象參數可通過無線發射器遠程傳輸，並由相應智能終端接收。
優選的，本氣象站還包括GPRS模塊8，所述GPRS模塊8設於所述百葉箱2側壁並且信號輸入端連接所述數據採集器4的無線信號接口端。GPRS模塊用於站點定位及組網，用戶通過智能終端可以讀取某站點的實時氣象數據或者歷史氣象數據，方便氣象數據的共享。氣象數據可以通過GPRS模塊上傳至雲端伺服器，用戶可通過PC端或手機端應用或者直接通過瀏覽器查看相應站點的氣象數據。
優選的，本氣象站還包括太陽能電池板9和充電管理模塊91，所述充電管理模塊91設於所述百葉箱2內，所述太陽能電池板9鉸接於所述底座支腳1上部並且通過設於底座支腳1上的撐杆11支撐，所述太陽能電池板9的電源輸出端經所述充電管理模塊91連接所述電源模塊6的充電接口。電源模塊通過太陽能電池板可支持長時間野外工作，提高了氣象站工作的持續性。
優選的，所述電源模塊6是蓄電池。
本氣象站通過設置多種監測傳感器，豐富了氣象參數採集的種類，當然還可包括地溫、大氣壓等其他傳感器，其設置原理與本氣象站中各傳感器相同，各傳感器監測信號由數據採集器採集並處理，獲得的氣象參數可直接在顯示屏上顯示並進行存儲。本氣象站優化了校園科技教育環境，提高學生的科技意識，活躍課餘生活，增強實際觀測能力及對氣象知識的認知，同時也滿足了地理教學的實際需要。