產品介紹

碧野千里走航式氣象實時監測系統是基于移動式互聯平臺開發的走航式氣象自動監測設備。它采用嵌入式技術，可用于測量風速、風向、氣溫、氣濕、氣壓、全輻射等各類氣象數據。系統采用模塊化設計，可根據用戶需求靈活增加或減少相應的傳感器模塊，任意組合，方便、快捷地滿足各類用戶的需求。設備采用了4G無線傳輸技術，融合GPS定位模塊實現監測點位可實時回傳，車輛移動軌跡繪制，軌跡沿途線路氣象數據的實時顯示。具有超標預警提示等功能。主要應用于環保巡邏隊的移動監測，快速搜集各區域氣象數據，移動執fa。

1.1 技術參數

參數參數

量程

分辨率

精確度

溫度傳感器

-40℃-100℃

0.1℃

±0.4℃

濕度傳感器

0～RH

0.1%

±3%RH

風速傳感器

0～70m/s

0.1 m/s

±(0.3±0.03V）m/s

風向傳感器

0～360°

1°

±3°

大氣壓力

500～1100hPa

0.1 hPa

±0.3hPa

光照傳感器

0～200000lux

1lux

±7%

二氧化碳

0-2000PPM（如

要 5000 以上訂

貨前通知）

1ppm

±50PPM

供電方式/通訊方式

/查看方式

220V 交流

給氣象站供電

12V 直流

太 陽 能 供 電 系

2

RS485 有線

通訊距離 0-1000m

無線 GPRS

通訊距離不限可在任何 PC 端、微xin端、手機 APP 隨時查看數據。

1.2 技術特點

（1） 具有云端自動在線校準功能，自動修正傳感器漂移及環境干擾，無需現場人工校準；

（2） 簡易化設計，拆卸方便無需改裝車輛；可以同時監測氣體參數和可吸入顆粒物，并在數據平臺上顯示出監測值；

（3） 無工具拆卸，方便點位遷移與設備維護；

（4） 用于對風速、風向、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、大氣壓力等氣象要素進行全天候自動監測?？梢酝ㄟ^專業配套的數據采集通訊線與計算機進行連接，將數據傳輸到計算機氣象數據庫中，用于統計分析和處理。

（5） 風速、風向、雨量、大氣壓力等傳感器為氣象傳感器，具有高精度高可靠性的特點。

（6） 參數可拓展，靈活配置；

（7） 應用單片機技術和網絡通訊技術相結合，采用數據存儲功能，不僅可提供方便的數據查詢方式，還可以通過 USB 接口將數據轉存至計算機，利用配套的上位機軟件自動計算日平均值、月均值、污染指數、生成各種圖形數據標，并進行打印；

（8） 性能穩定、精確度高、操作方便、易于維護具有斷電保護功能；

（9） 集成 GPRS 通信技術，實時監測大氣環境數據，實時傳輸數據， 實時監控設備運行狀態；

（10） 實現多參數自動監測，防干擾技術設計；

（11） 實現各類參數采集，自動上傳網絡平臺，自動發布數據；

（12） GPS 擴展，車輛移動軌跡繪制實時定位車輛與氣象信息；

（13） 可配備網絡攝像頭，氣象環境數據超標自動預警視頻抓拍，數據字符可在視頻疊加顯示。

2. 技術方案

2.1 方案綜述

碧野千里走航式氣象監測系統，是我司結合不同的監測場景所衍生出來的產品，是移動監測、流動監測等場景的首xuan監測利器。同時也是固定監測點位無法覆蓋到區域的有效補充。目前應用廣泛、效果z佳的是公交車、出租車，執fa車作為走航式環境監測，對范圍內的氣象數據進行移動式動態監測。隨著公交車及出租車在城市區域內的移動監測，既能了解區域內氣象數據，又能對范圍內氣象進行監控，實現區域范圍內宏觀到微觀的全面監控；同時，利用*的大數據和云平臺技術，結合專業的大氣模型，將采集的數據按照大氣環境質量變化的規律和趨勢進行科學預測。在此基礎上，科學、合理的制定不同區域、不同類型區域、街道減排指標，并結合氣象數據的變化，對治霾方案進行動態調整。

2.2 方案拓撲

2.3 監測原理

2.3.1 溫濕度傳感器原理

溫濕度傳感器的組成部分主要包括濕敏電容和轉換電路兩部分，濕敏電容是由玻璃底襯、下電極、濕敏材料、上電極等四個部分組成。濕敏電容的兩個下電極與濕敏材料，上電極構成的兩個電容成串聯連接。濕敏材料是一種高分子聚合物，它的介電常數隨著環境的相對濕度變化而變化。當環境濕度發生變化時，濕敏元件的電容量隨之發生改變，即當相對濕度增大時，濕敏電容量隨之增大，反之減小(電容量通常在 48~56pf 間)。傳感器的轉換電路把濕敏電容變化量轉換成電壓量變化，對應于相對濕度 0~RH 的變化，傳感器的輸出呈 0~1v 的線性

變化。

2.3.2 大氣壓傳感器原理

大氣壓傳感器主要的傳感元件是一個對壓強敏感的薄膜，它連接了一個柔性電阻器。當被測氣體的壓強降低或升高時，這個薄膜變形，該電阻器的阻值將會改變。電阻器的阻值發生變化。從傳感元件取得 0-5V 的信號電壓，經過 A/D 轉換由數據采集器接受，然后數據采集器以 GPRS/RS485 形式把結果傳送給云平臺

/LED 顯示屏。

2.3.3 風速傳感器原理

風速傳感器由風杯、傳感器主體、電路模塊、傳輸電纜等裝置構成。風速傳感器的風杯通常由高耐候性、高強度、防腐蝕和防水金屬制造，可適應惡劣環境;電路模塊具有極可靠的抗電磁*力和高低電壓保護能力，可確保主機在

-30℃~80℃，濕度 0~ 的環境中正常工作。由傳感器風杯轉動帶動傳感器軸承轉動，再由光電轉換進行數字量化處理，從而計算出風速值（m/s ，1m/s = 3.6km/h）。

2.3.4 風向傳感器原理

光電式風向傳感器的核心采用式格雷碼盤編碼(四位格雷碼或七位格雷碼)，利用光電信號轉換原理，可以準確的輸出相對應的風向信息;電壓式風向傳感器的核心采用精密導電塑料傳感器，通過電壓信號輸出相對應的風向信息;電

子羅盤式風向傳感器的核心采用電子羅盤定位方向，通過 RS485 接口輸出

風向信息。

2.3.5 數據采集器原理

數據采集器是系統重要組成部分，數據采集系統整合了信號、傳感器、激勵器、信號調理、數據采集設備和應用軟件。當系統從前端傳感器監測的數字信號和模擬信號時，數據采集器采集數據通過采集器處理成數字信號通過 4G 模塊傳送到上位機進行分析統計處理。

2.3.6 LCD 觸摸屏

配置 7 寸 LCD 觸摸屏，用于現場數據查看，相關參數設置，人機交互體驗度好，可以直觀查看相關參數曲線分析圖

2.3.7 巡航軌跡回放

走航式監測系統均配備 GPS 定位模塊，實時上傳設備的位置至服務器，用戶可登陸我司云平臺根據時間段查詢設備在該時間段的移動軌跡，并可進行回放查看。

2.3.8 斷網續傳

為預防設備出現斷網現象，從而導致監測數據丟失，我司特開發了斷網續傳功能，當設備監測到網絡中斷時，自動將監測數據保存至本地，待檢測到設備恢復網絡后，自動將斷線的這段時間里所監測到的數據上傳至服務器保存。

2.3.9 視頻監控裝置

可配備高清網絡攝像機，實現對現場情況的實時圖像監控，基于數據庫的視頻疊加功能。

支持與?？?、大華等品牌攝像頭進行數據視頻疊加開發，配套客戶端和手機APP 遠程查看錄像，通過上位機軟件設置閥值，超標自動抓拍上傳圖片，可實時錄像存儲時間不少于 1 個月。支持寬帶/WIFI/GPRS 傳輸方案。

2.3.10傳輸網絡

設備支持 3G/4G，RJ45 以太網接口，RS485，RS232 等通訊方式把采集到的數據傳輸到奧斯恩云平臺，保存，分析，統計展示，預警處理。

2.4 系統組成

2.4.1 系統架構

（1） 采集端。采集端一般指現場數采儀或監測設備數據采集傳輸模塊，采集端并非屬于本系統的一部分，圖中給出只是為了方便描述。

（2） 網絡通信層。網絡通信服務端系統，基于 TCP 協議，負責與采集端維持

連接，進行數據通信。

（3） 校驗、分析等處理，然后交由下層；另一方面，執行底層向采集端的發送

任務，將發送任務組織為遵循規范的報文交由網絡通信層。

（4） 監測數據處理層。報文處理層將監測數據報文解析為預定義格式的數據后

交由本子系統，本子系統負責數據的終存儲。本子系統劃分為兩個單元：本地緩存和數據庫存儲，本地緩存單元負責將數據緩存至本地磁盤，數據庫存儲單元負責將緩存的數據存至數據庫。

（5） 設備參數狀態處理層。報文處理層將監測數據報文解析為預定義格式的數據后交由本子系統，本子系統負責數據的終存儲。本子系統根據業務需求劃分為兩個模塊，每個模塊由本地緩存和數據庫存儲兩個單元組成。兩

個模塊分別處理值數據和值更新記錄數據。

（6） 實時庫。將基礎信息（如站點、監測項、設備參數項等）常駐內存，供各業務層子系統使用。實時庫在整個系統架構中處于中心地位，所有其它業務子系統都基于它進行數據處理，它自身沒有任何業務邏輯，僅作為數據

層提供基礎信息及提供實時庫的持久化。

（7） 系統啟動層。作為整個系統的啟動入口，負責管理所有業務子系統。

（8） 運行監控系統。俗稱看門狗程序，負責監視所有業務子系統的運行。

（9） 外部接口。提供本系統與外界的交互訪問，按照業務需求，目前此接口需要提供遠程設備控制功能。

2.4.2 系統功能

(1) 前置通訊功能

系統軟件通過同時支持多種通訊方式（如有線、無線、串口），多種通訊模

式（如定時發送模式、實時發送模式、召喚發送模式等）和多種通訊協議進行數

據采集。

(2) 實時內存庫

為了能保證系統的實時性，系統設有一個緊湊的、功能強大的實時內存庫，用來實時、高效地處理海量實時數據、實時狀態、實時報警、遙調指令、計算量數據等，對內部數據對象進行查找、定位、過濾等，并且實時刷新。

實時內存庫提供數據訪問接口，以便于第三方或軟件開發人員訪問其中的數據（如 WEB 開發人員通過該接口在網頁上顯示相關數據）。

(3) 數據處理

系統軟件可采集海量數據，這些海量數據需要快速、有效地處理，而系統軟件具有很強的數據處理能力，能根據客戶提供的計算公式、工程轉換方法、項目系數、審核規則、國家或行業相關規定等對采集的原始數據進行運算，算完后將原始數據和運算后數據在數據庫不同表中同時分別存儲。且出現越限數據、質量

碼異常數據系統產生相關報警。

(4) 數據存儲

系統軟件具有多種數據庫的寫入功能，如 ORACLE 等。管理員通過相關配置界面選擇其中一種數據庫。系統具備數據緩存技術，將來不及寫入數據庫的數據及時存儲到實時文件里，在系統空閑時或故障恢復后及時將數據補回到數據庫內，確保數據不丟失。對于與數據庫的連接、插入、查詢等操作，充分考慮了系統的容錯性，如出現斷線重連、異常屏蔽、數據庫死鎖等異?，F象，系統均具有處理能力。系統采用多線程、多連接方式對數據庫進行操作，以確保海量數據的插入、

查詢、更新等。

2.4.3 系統性能

由于本系統負責現場各類上傳數據的接收、處理、分析和存儲，因此系統的健壯性、穩定性非常重要。系統需具備如下性能：

1）系統寫入速度不低于 10000 條/秒。

2）可確保 7*24 小時穩定*運行。

3）可支持 10000 個點的數據并發處理，并且可擴展通訊協議。

2.5 環保信息化云平臺