一种无人值守海洋气象监测站

摘要

本发明公开了一种无人值守海洋气象监测站，包括数据采集模块、中央处理器、数据存储模块、气象数据库、显示模块和电源；数据采集模块，采集实时海洋环境数据，实时海洋环境数据发送至中央处理器；中央处理器，获取实时海洋环境数据，对实时海洋环境数据进行分析处理，得到海洋气象信息；数据存储模块，将实时海洋环境数据以及海洋气象信息存储至所述气象数据库中；气象数据库，存储标准海洋环境数据、实时海洋环境数据以及海洋气象信息；显示模块，显示海洋气象信息；电源提供中央处理器所需的电能。本发明能够实现海洋信息的实时监测和处理，及时的提供海洋天气预报，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性。

说明书

技术领域

本发明属于气象监测技术领域，更具体的说是涉及一种无人值守海洋气象监测站。

背景技术

近年来随着人类的不断发展，人类活动受气象影响越来越大。现如今人们可以借助卫星通信技术、遥感技术等先进科技预测出气象趋势。但在人类活动较少的海洋上如何检验预测的可靠性、准确性，这就需要人们设立众多监测站。另外，风力、风向、洋流、气压等气象状况对海洋航行有很大的影响，准确地掌握海洋气象特点，特别是船舶所在航线周边的气象信息对安全航行、经济航行十分有益处。

因此，如何提供一种无人值守海洋气象监测站是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无人值守海洋气象监测站，能够实现海洋信息的实时监测和处理，及时的提供海洋天气预报，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人值守海洋气象监测站，包括：数据采集模块、中央处理器、数据存储模块、气象数据库、显示模块和电源；其中，

所述数据采集模块，用于采集实时海洋环境数据，并实时海洋环境数据发送至所述中央处理器；

所述中央处理器，获取实时海洋环境数据，并对实时海洋环境数据进行分析处理，得到海洋气象信息；

所述数据存储模块，与所述中央处理器相连，将实时海洋环境数据以及海洋气象信息存储至所述气象数据库中；

所述气象数据库，用于存储标准海洋环境数据、实时海洋环境数据以及海洋气象信息；

所述显示模块，与所述中央处理器相连，用于显示海洋气象信息；

所述电源，与所述中央处理器相连，提供所需的电能。

优选的，所述数据采集模块包括设置于任一海洋待监测区的多个基于Zigbee的监测节点和设置于岸边的一个网络通信节点；各基于Zigbee的监测节点均包括传感器单元、单片机和Zigbee路由模块，所述的传感器单元用于采集待监测区域的环境信息，传感器单元的信号端与单片机相连，各基于Zigbee的监测节点通过Zigbee路由模块组网，与网络通信节点无线单跳或多跳连接，网络通信节点通过网络与中央处理器相连，输出各监测节点的气象信息。

优选的，所述传感器单元包括温湿度传感器、气压感应器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、能见度传感器和云高传感器。

优选的，所述数据采集模块还包括海表温度测量计、海表盐度测量计、海水流速测量仪和海浪周期时间记录仪。

优选的，所述数据采集模块还包括拾音器和装配云台的高清摄像头。

优选的，还包括GPS定位模块，与中央处理器相连，用于对气象监测站当前所处位置进行定位。

优选的，所述中央处理器包括数据接收模块、数据发送模块、数据调取模块、数据比对模块和数据处理模块，其中，

所述数据接收模块，用于接收实时海洋环境数据，并将实时海洋环境数据发送至所述数据比对模块；

所述数据调取模块，用于调取气象数据库中的标准海洋环境数据，并将标准海洋环境数据发送至所述数据比对模块；

所述数据比对模块，用于将实时海洋环境数据与标准海洋环境数据进行比对，并将比对结果发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对比对结果进行分析处理，获取海洋气象信息，发送至所述数据发送模块；

所述数据发送模块，将海洋气象信息发送至所述显示模块。

优选的，所述显示模块包括数据解析单元、气象图表生成单元、数据显示单元和数据查询单元；所述数据解析单元，用于接收数据发送模块发送的海洋气象信息，进行数据解析获得解析后的气象数据，并发送至所述气象图表生成单元和所述数据显示单元；

所述气象图表生成单元，根据解析后的气象数据生成气象图表，并发送至数据显示单元；

所述数据显示单元，用于显示气象图表和解析后的气象数据；

所述数据查询单元，用于查询实时海洋环境数据以及海洋气象信息。

优选的，还包括预警模块，所述预警模块与中央处理器相连，在海洋气象信息包括海雾、大风或风暴潮情况时，进行预警。

优选的，还包括太阳能发电系统与风能发电系统，所述太阳能发电系统与风能发现系统为无人值守海洋气象监测站的电源补给电能。

本发明的有益效果在于：

本发明通过数据采集模块采集实时海洋环境数据，并实时海洋环境数据发送至所述中央处理器；中央处理器获取实时海洋环境数据，并对实时海洋环境数据进行分析处理，得到海洋气象信息；数据存储模块将实时海洋环境数据以及海洋气象信息存储至气象数据库中，便于接收和统计分析海洋的气象信息，能够实现海洋信息的实时监测和处理，并将得出的对应信息发送至预警模块进行警示提醒，及时的提供海洋天气预报，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性；并且实现了海洋气象信息的无人监测，并且监测的数据误差小、精确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图。

图2附图为本发明中央处理器的结构示意图。

图3附图为本发明显示模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，本发明提供了一种无人值守海洋气象监测站，包括：数据采集模块、中央处理器、数据存储模块、气象数据库、显示模块和电源；其中，

数据采集模块，用于采集实时海洋环境数据，并实时海洋环境数据发送至中央处理器；

中央处理器，获取实时海洋环境数据，并对实时海洋环境数据进行分析处理，得到海洋气象信息；

数据存储模块，与中央处理器相连，将实时海洋环境数据以及海洋气象信息存储至气象数据库中；

气象数据库，用于存储标准海洋环境数据、实时海洋环境数据以及海洋气象信息；

显示模块，与中央处理器相连，用于显示海洋气象信息，显示模块可采用触摸屏；

电源，与中央处理器相连，提供所需的电能。气象监测站需要长期工作在无人值守的环境中，因此电源的续航能力成为气象监测站正常工作的重要因素。在通常情况下，数据采集模块和中央处理器均处于休眠模式，由定时器唤醒，从而能够大大降低电能的消耗。

本实施例中，数据采集模块包括设置于任一海洋待监测区的多个基于Zigbee的监测节点和设置于岸边的一个网络通信节点；各基于Zigbee的监测节点均包括传感器单元、单片机和Zigbee路由模块，所述的传感器单元用于采集待监测区域的环境信息，传感器单元的信号端与单片机相连，各基于Zigbee的监测节点通过Zigbee路由模块组网，与网络通信节点无线单跳或多跳连接，网络通信节点通过网络与中央处理器相连，输出各监测节点的气象信息。本发明利用无线传感器网络和视频监控技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置监测节点，提高海上劳作和旅行的安全性。本发明能完成海洋环境信息的实时采集和气象预告；采用无线传感网络和视频监控技术，能完成海洋环境信息和图像信息的网络发布。

本实施例中，传感器单元包括温湿度传感器、气压感应器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、能见度传感器和云高传感器。

本实施例中，数据采集模块还包括海表温度测量计、海表盐度测量计、海水流速测量仪和海浪周期时间记录仪。

本实施例中，数据采集模块还包括拾音器和装配云台的高清摄像头。通过拾音器和高清摄像头能够采集高清晰图片、视频、背景声音等多媒体海洋环境数据。

数据采集模块中的各个元件分布在需要采集相应气象信息的测试区内，通过各个元件间的配合使用，实现了实时海洋环境数据的全面监测，且监测数据误差小、准确度高。

本发明还包括GPS定位模块，与中央处理器相连，用于对气象监测站当前所处位置进行定位，从而能够使人们快速了解某一位置的海洋气象信息。

参阅附图2，中央处理器包括数据接收模块、数据发送模块、数据调取模块、数据比对模块和数据处理模块，其中，

数据接收模块，用于接收实时海洋环境数据，并将实时海洋环境数据发送至数据比对模块；

数据调取模块，用于调取气象数据库中的标准海洋环境数据，并将标准海洋环境数据发送至数据比对模块；

数据比对模块，用于将实时海洋环境数据与标准海洋环境数据进行比对，并将比对结果发送至数据处理模块；

数据处理模块，用于对比对结果进行分析处理，获取海洋气象信息，发送至数据发送模块；

数据发送模块，将海洋气象信息发送至显示模块。

通过数据比对模块可将实时海洋环境数据与标准海洋环境数据进行比对，检测实时海洋环境数据是否在标准海洋环境数据的阈值范围内，并将比对结果发送至数据处理模块，从而给出当前海洋气象信息，并能够完成海洋天气的预测，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性。

参阅附图3，显示模块包括数据解析单元、气象图表生成单元、数据显示单元和数据查询单元；数据解析单元，用于接收数据发送模块发送的海洋气象信息，进行数据解析获得解析后的气象数据，并发送至气象图表生成单元和数据显示单元；

气象图表生成单元，根据解析后的气象数据生成气象图表，并发送至数据显示单元；

数据显示单元，用于显示气象图表和解析后的气象数据；

数据查询单元，用于查询实时海洋环境数据以及海洋气象信息。

本发明还包括预警模块，预警模块与中央处理器相连，在海洋气象信息包括海雾、大风或风暴潮等情况时，进行预警，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性。

本发明还包括太阳能发电系统与风能发电系统，太阳能发电系统与风能发现系统为无人值守海洋气象监测站的电源补给电能。

太阳能发电系统包括至少一太阳能电池组，主控制器，太阳能功率变换模块，蓄电池组，蓄电池放电模块以及逆变器，每组太阳能电池组分别通过一个太阳能功率变换模块并联连接于直流母线，的主控制器分别连接并控制该太阳能功率变换模块，蓄电池组，蓄电池放电模块以及逆变器。每组太阳能电池组分别通过一个太阳能功率变换模块并联连接于直流母线；直流母线包括高压直流母线以及低压直流母线，高压直流母线与逆变器相连并为其提供直流电压输入，低压直流母线与蓄电池相连；的太阳能功率变换模块包括输出接高压直流母线的升压电路以及输出接低压直流母线的降压电路；通过主误差放大器检测高压直流母线电压，确定太阳能功率变换模块升压电路的工作状态；通过蓄电池充电控制器控制太阳能功率变换模块中的降压电路工作。本发明的太阳能发电系统通过高压直流母线供逆变器负载和低压直流母线供蓄电池充电，可实现对电池组的最大功率追踪(MPPT)控制，实现最大的功率输出，并通过改进蓄电池的充电电路拓扑，提高电功率变换的效率。

本发明的风能发电系统包括：多个风力发电机组、机侧汇流母线、远距离传输海缆、以及网侧模块化多电平换流器，其中，风力发电机组与机侧汇流母线连接，网侧模块化多电平换流器用于与网侧交流电网连接，机侧汇流母线通过远距离传输海缆分别与网侧模块化多电平换流器和网侧交流电网连接。本发明通过风能发电系统可节省电网电能的消耗。另外，还可提供辅助供电系统，辅助供电系统采用了太阳能供电与风机自取电相结合的供电方式，充分利用了太阳能供电和风机自取电各自的优点，并通过风机自取电，减少由于从网侧交流电网取电而造成的电力损耗。

本发明还包括无线通信模块，中央处理器通过无线通信模块连接有远程监测终端，无线通信模块括5G模块、GPRS模块、GSM模块、WIFI模块和CDMA模块等。远程监测终端可设置于航船上，通过远程监测终端直接了解海洋气象信息。另外，远程监测终端还可设置于海岸线附近的陆地上，不仅能够通过无线设备向航船发送海洋气象信息，还能够向海洋附近的居民提供预警信息。

本发明通过数据采集模块采集实时海洋环境数据，并实时海洋环境数据发送至中央处理器；中央处理器获取实时海洋环境数据，并对实时海洋环境数据进行分析处理，得到海洋气象信息；数据存储模块将实时海洋环境数据以及海洋气象信息存储至气象数据库中，便于接收和统计分析海洋的气象信息，能够实现海洋信息的实时监测和处理，并将得出的对应信息发送至预警模块进行警示提醒，及时的提供海洋天气预报，有利于航运企业的安全航行，提高了安全性；并且实现了海洋气象信息的无人监测，并且监测的数据误差小、精确度高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。