基于IOT技术的智能气象站.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922236600.9 (22)申请日 2019.12.13 (73)专利权人 苏州芒种物联科技有限公司 地址 215000 江苏省苏州市苏州工业园区 东旺路8号6幢4楼410室 (72)发明人 薛明刚 (51)Int.Cl. G01W 1/02(2006.01) G01W 1/14(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H04W 4/38(2018.01) H04W 4/70(2018.01) H04L 29/08(2006.01) (54)实用新型名。

2、称 一种基于IOT技术的智能气象站 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于IOT技术的智能 气象站， 包括安装于气象固定立杆支架上的智能 气象站， 所述智能气象站包括智能控制器以及与 智能控制器连接的气象传感器， 所述智能控制器 包括与电源模块连接的主控电路板以及设置在 主控电路板上的MCU处理器、 通信模块和传感器 采集模块， 所述传感器采集模块与气象传感器连 接， 所述通信模块包括LORA无线通信模块、 NB- IOT无线通信模块、 4G无线通信模块和GPRS无线 通信模块。 本实用新型采用NB-IOT/LORA/GPRS/ 4G无线通信技术， 结合传感器数据采集技术， 通 过高性能集成电。

3、路设计实现从感知到传输的气 象环境监测， 智能气象站产品具有高稳定性、 低 成本的优势， 相较于传统气象站具有较大提升。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 210894749 U 2020.06.30 CN 210894749 U 1.一种基于IOT技术的智能气象站， 包括安装于气象固定立杆支架上的智能气象站， 其 特征在于： 所述智能气象站包括智能控制器以及与智能控制器连接的气象传感器， 所述智 能控制器包括与电源模块连接的主控电路板以及设置在主控电路板上的MCU处理器、 通信 模块和传感器采集模块， 所述传感器采集模块与气象传感器连接， 所述通信模块包括LORA 无线通信模块、 。

4、NB-IOT无线通信模块、 4G无线通信模块和GPRS无线通信模块。 2.根据权利要求1所述的一种基于IOT技术的智能气象站， 其特征在于： 所述气象传感 器包括风速传感器、 风向传感器、 雨量传感器、 土壤温湿度传感器、 土壤盐分电导率传感器、 土壤PH传感器和百叶箱传感器； 所述百叶箱传感器内设置有检测光照强度、 空气温湿度、 紫 外线强度、 二氧化碳浓度、 PM2.5、 PM10、 大气压强和噪音的传感器。 3.根据权利要求1所述的一种基于IOT技术的智能气象站， 其特征在于： 所述智能气象 站还包括用于安装智能控制器的箱体， 所述箱体与气象固定立杆支架连接。 权利要求书 1/1 页 2。

5、 CN 210894749 U 2 一种基于IOT技术的智能气象站 技术领域 0001 本实用新型涉及气象领域， 尤其涉及一种基于IOT技术的智能气象站。 背景技术 0002 随着物联网技术的发展， 传统应用场景与物联网技术相结合已成为必然趋势。 如 何实现低成本、 高覆盖的物联网气象环境监测成为普遍关注的问题之一。 0003 在国内市场中， 现有气象站普遍采用PLC控制， 具有体积大、 价格昂贵、 使用难度较 高的问题。 且要连接服务器需要与DTU等设备进行二次开发对接。 具有安装调试复杂、 维护 繁琐、 使用成本较高的问题。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以。

6、上问题， 提供一种基于IOT技术的 智能气象站， 本实用新型采用NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线传输技术， 具有低成本、 强链接、 高 覆盖等技术特点。 通过传感器技术与IOT无线通信技术结合， 可实现控制设备的小型化、 同 时减少了安装调试难度、 降低了使用维护成本。 通过IOT技术无需二次对接， 可实现直接数 据传输至云平台。 同时支持市场主流的云盘台服务商， 例如阿里云平台、 电信AEP平台、 移动 ONENET平台、 华为云平台。 协议对接灵活多样、 亦可以对接私有平台， 极大方便了设备的应 用。 0005 为实现上述技术目的， 达到上述技术效果， 本实用新型通过以下技术方案。

7、实现： 0006 一种基于IOT技术的智能气象站， 包括安装于气象固定立杆支架上的智能气象站， 所述智能气象站包括智能控制器以及与智能控制器连接的气象传感器， 所述智能控制器包 括与电源模块连接的主控电路板以及设置在主控电路板上的MCU处理器、 通信模块和传感 器采集模块， 所述传感器采集模块与气象传感器连接， 所述通信模块包括LORA无线通信模 块、 NB-IOT无线通信模块、 4G无线通信模块和GPRS无线通信模块。 0007 作为优选， 所述气象传感器包括风速传感器、 风向传感器、 雨量传感器、 土壤温湿 度传感器、 土壤盐分电导率传感器、 土壤PH传感器和百叶箱传感器； 所述百叶箱传感。

8、器内设 置有检测光照强度、 空气温湿度、 紫外线强度、 二氧化碳浓度、 PM2.5、 PM10、 大气压强和噪音 的传感器。 0008 作为优选， 所述智能气象站还包括用于安装智能控制器的箱体， 所述箱体与气象 固定立杆支架连接。 0009 作为优选， 所述电源模块外接市电和/或内接蓄电池。 0010 作为优选， 所述NB-IOT无线通信模块采用的NB-IOT无线数据传输模块为移远公司 生产的BC35G模组， 具有低功耗、 高稳性的优势， 可同时兼容移动、 联通、 电信三家运营商网 络。 NB-IoT可直接采用LTE网络， 利用现有技术和基站， 网络部署成本低、 设备成本低。 0011 作为优。

9、选， 所述GPRS无线通信模块采用的GPRS无线数据传输模块为移远公司生产 的M26模组， 四频GSM/GPRS 模块， 满足产品对小尺寸的产品需求,有效减小产品尺寸并优化 说明书 1/5 页 3 CN 210894749 U 3 产品成本， 待机电流低至 1.3mA， 内嵌网络服务协议栈， 支持多个 Socket 及 IP 地址。 0012 作为优选， 所述LORA无线通信模块采用SX1278解决方案， 最大发射功率20dBm， 休 眠电流低至2uA， 具有碰撞检测自动跳频， 休眠模式下远程无线唤醒等功能优势。 0013 作为优选， 所述4G无线通信模块采用的4G无线数据传输模块为移远公司生。

10、产的 EC20模组， 支持网络制式的全面覆盖， 具有高稳性的优势， 可同时兼容移动、 联通、 电信三家 运营商网络。 0014 作为优选， 所述MCU处理器采用STM32F103RCT6是意法半导体公司生产的32位的单 片机， 运行速率72MHz， FLASH程序存储器空间256KB， RAM容量是48K。 0015 作为优选， 所述电源模块采用直流24V供电需要经过转换为DC5.0V 、 DC3.8V、 DC3.3V。 因此DC-DC稳压芯片选用TI公司的TPS5430， 具有封装体积小、 宽电压输入， 输出电 压可调， 转换效率高等优点。 0016 本实用新型基于IOT技术的一种智能气象站。

11、的实现方式， 提供一套低成本、 高覆 盖、 使用便捷的物联网气象环境监测解决方案， 能够实现对气象环境的实时远程监控。 0017 本实用新型采用NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线通信技术， 结合传感器数据采集技术， 通过高性能集成电路设计实现从感知到传输的气象环境监测， 智能气象站产品具有高稳定 性、 低成本的优势， 相较于传统气象站具有较大提升。 0018 本实用新型基于IOT技术的物联网智能气象站， 采用NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线传 输技术， 具有低成本、 强链接、 高覆盖等技术特点。 通过传感器技术与IOT无线通信技术结 合， 可实现控制设备的小型化、 同时减少了。

12、安装调试难度、 降低了使用维护成本。 通过IOT技 术无需二次对接， 可实现直接数据传输至云平台。 同时支持市场主流的云盘台服务商， 例如 阿里云平台、 电信AEP平台、 移动ONENET平台、 华为云平台。 协议对接灵活多样、 亦可以对接 私有平台， 极大方便了设备的应用。 0019 本实用新型主要包括环境参数传感器、 智能气象站综合采集器， 气象固定立杆支 架； 主要用于对成本、 监测种类较高要求的场合， 例如厂区环境、 校园、 公园、 农田大棚等场 所； 通过NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线网络将智能气象站采集数据无线传输至云端， 从而实现 远程气象数据监测。 0020 物联网。

13、 （IoT） 是一个新兴的高增长业务。 物联网世界存在大量的传感感知单元。 智 能气象站将传感器技术与物联网技术相结合， 通过智能气象站综合采集器第一实现对气象 传感器环境数据的采集， 第二实现NB-IOT/LORA/GPRS/4G等无线数据传输， 将气象站数据实 时与服务器同步。 实现了从传感到云端的一站式解决。 0021 本实用新型的有益效果是： 0022 1.本实用新型涉及多参数的物联网智能气象站， 特别是针对居民社区环境、 校园、 公园等场所的气象环境监测的应用； 0023 2.本实用新型基于IOT技术的智能气象站、 通信部分支持NB-IoT （Narrow Band Internet。

14、 of Things, NB-IoT） ， LORA （Long Range Radio） ， GPRS （General packet radio service） 、 4G等常用的无线通信技术； NB-IoT基于运营商网络， 可直接部署于GSM网络、 UMTS 网络或LTE网络， 以降低部署成本； LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准， 在同 样的功耗条件下比其传播的距离更远， 实现了低功耗和远距离的统一； GPRS是基于GSM系统 的无线分组交换技术， 其覆盖范围交广在偏远地带具有一定的优势； 4G具有大数据、 传输速 说明书 2/5 页 4 CN 210894749 。

15、U 4 率快的优势； 0024 3.本实用新型智能气象站所采集的数据可以直接通过NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线 传输技术直接传送至服务器； 智能气象站可监测参数包括风速、 风向、 光照强度、 空气温度、 空气湿度、 降雨量、 紫外强度、 二氧化碳浓度、 PM2.5、 PM10、 大气压强、 噪音、 土壤温度、 土壤 湿度、 土壤盐分、 土壤电导率、 土壤PH等17种环境参数。 0025 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述， 为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段， 并可依照说明书的内容予以实施， 以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详 细说明。 本实用新型的具体实施方式由以下。

16、实施例及其附图详细给出。 附图说明 0026 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型， 并不构成对本实用新型的不当 限定。 在附图中： 0027 图1为本实用新型涉及的智能气象站系统框图； 0028 图2为本实用新型涉及的智能气象站控制器系统框图； 0029 图3为本实用新型涉及的NB-IOT无线通信模块电路示意图； 0030 图4为本实用新型涉及的GPRS无线通信模块电路示意图； 0031 图5为本实用新型涉及的LORA无线通信模块电路示意图； 0032 图6为本实用新型涉及的4G无线通信模块电路示意图； 。

17、0033 图7为本实用新型涉及的MCU处理单元电路示意图； 0034 图8为本实用新型涉及的电源模块电路示意图。 具体实施方式 0035 下面结合附图对本实用新型作进一步的描述： 0036 参照图1至图8所示， 一种基于IOT技术的智能气象站， 包括安装于气象固定立杆支 架上的智能气象站， 所述智能气象站包括智能控制器以及与智能控制器连接的气象传感 器， 所述智能控制器包括与电源模块连接的主控电路板以及设置在主控电路板上的MCU处 理器、 通信模块和传感器采集模块， 所述传感器采集模块与气象传感器连接， 所述通信模块 包括LORA无线通信模块、 NB-IOT无线通信模块、 4G无线通信模块和G。

18、PRS无线通信模块。 0037 作为优选， 所述气象传感器包括风速传感器、 风向传感器、 雨量传感器、 土壤温湿 度传感器、 土壤盐分电导率传感器、 土壤PH传感器和百叶箱传感器； 所述百叶箱传感器内设 置有检测光照强度、 空气温湿度、 紫外线强度、 二氧化碳浓度、 PM2.5、 PM10、 大气压强和噪音 的传感器。 0038 作为优选， 所述智能气象站还包括用于安装智能控制器的箱体， 所述箱体与气象 固定立杆支架连接。 0039 作为优选， 所述电源模块外接市电和/或内接蓄电池。 0040 作为优选， 所述NB-IOT无线通信模块采用的NB-IOT无线数据传输模块为移远公司 生产的BC35。

19、G模组， 具有低功耗、 高稳性的优势， 可同时兼容移动、 联通、 电信三家运营商网 络。 NB-IoT可直接采用LTE网络， 利用现有技术和基站， 网络部署成本低、 设备成本低。 说明书 3/5 页 5 CN 210894749 U 5 0041 作为优选， 所述GPRS无线通信模块采用的GPRS无线数据传输模块为移远公司生产 的M26模组， 四频GSM/GPRS 模块， 满足产品对小尺寸的产品需求,有效减小产品尺寸并优化 产品成本， 待机电流低至 1.3mA， 内嵌网络服务协议栈， 支持多个 Socket 及 IP 地址。 0042 作为优选， 所述LORA无线通信模块采用SX1278解决方。

20、案， 最大发射功率20dBm， 休 眠电流低至2uA， 具有碰撞检测自动跳频， 休眠模式下远程无线唤醒等功能优势。 0043 作为优选， 所述4G无线通信模块采用的4G无线数据传输模块为移远公司生产的 EC20模组， 支持网络制式的全面覆盖， 具有高稳性的优势， 可同时兼容移动、 联通、 电信三家 运营商网络。 0044 作为优选， 所述MCU处理器采用STM32F103RCT6是意法半导体公司生产的32位的单 片机， 运行速率72MHz， FLASH程序存储器空间256KB， RAM容量是48K。 0045 作为优选， 所述电源模块采用直流24V供电需要经过转换为DC5.0V 、 DC3.8。

21、V、 DC3.3V。 因此DC-DC稳压芯片选用TI公司的TPS5430， 具有封装体积小、 宽电压输入， 输出电 压可调， 转换效率高等优点。 0046 本实用新型基于IOT技术的一种智能气象站的实现方式， 提供一套低成本、 高覆 盖、 使用便捷的物联网气象环境监测解决方案， 能够实现对气象环境的实时远程监控。 0047 本实用新型采用NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线通信技术， 结合传感器数据采集技术， 通过高性能集成电路设计实现从感知到传输的气象环境监测， 智能气象站产品具有高稳定 性、 低成本的优势， 相较于传统气象站具有较大提升。 0048 本实用新型基于IOT技术的物联网智。

22、能气象站， 采用NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线传 输技术， 具有低成本、 强链接、 高覆盖等技术特点。 通过传感器技术与IOT无线通信技术结 合， 可实现控制设备的小型化、 同时减少了安装调试难度、 降低了使用维护成本。 通过IOT技 术无需二次对接， 可实现直接数据传输至云平台。 同时支持市场主流的云盘台服务商， 例如 阿里云平台、 电信AEP平台、 移动ONENET平台、 华为云平台。 协议对接灵活多样、 亦可以对接 私有平台， 极大方便了设备的应用。 0049 本实用新型主要包括环境参数传感器、 智能气象站综合采集器， 气象固定立杆支 架； 主要用于对成本、 监测种类较高要求。

23、的场合， 例如厂区环境、 校园、 公园、 农田大棚等场 所； 通过NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线网络将智能气象站采集数据无线传输至云端， 从而实现 远程气象数据监测。 0050 物联网 （IoT） 是一个新兴的高增长业务。 物联网世界存在大量的传感感知单元。 智 能气象站将传感器技术与物联网技术相结合， 通过智能气象站综合采集器第一实现对气象 传感器环境数据的采集， 第二实现NB-IOT/LORA/GPRS/4G等无线数据传输， 将气象站数据实 时与服务器同步。 实现了从传感到云端的一站式解决。 具体实施例 0051 智能气象站所采集的数据可以直接通过NB-IOT/LORA/GPR。

24、S/4G无线传输技术直接 传送至服务器。 智能气象站可监测参数包括风速、 风向、 光照强度、 空气温度、 空气湿度、 降 雨量、 紫外强度、 二氧化碳浓度、 PM2.5、 PM10、 大气压强、 噪音、 土壤温度、 土壤湿度、 土壤盐 分、 土壤电导率、 土壤PH等17种环境参数。 本实用新型要各环境参数传感器、 智能气象站综 合采集器， 气象固定立杆支架。 本专利主要用于对成本、 监测种类较高要求的场合， 例如厂 说明书 4/5 页 6 CN 210894749 U 6 区环境、 校园、 公园、 农田大棚等场所。 通过NB-IOT/LORA/GPRS/4G无线网络将智能气象站采 集数据无线传。

25、输至云端， 从而实现远程气象数据监测。 0052 以上所述， 仅为本实用新型的具体实施方式， 但本实用新型的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内， 可轻易想到变化 或替换， 都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此， 本实用新型的保护范围应所述以权 利要求的保护范围为准。 说明书 5/5 页 7 CN 210894749 U 7 图 1 图 2 图 3 说明书附图 1/4 页 8 CN 210894749 U 8 图 4 图 5 说明书附图 2/4 页 9 CN 210894749 U 9 图 6 图 7 说明书附图 3/4 页 10 CN 210894749 U 10 图 8 说明书附图 4/4 页 11 CN 210894749 U 11 。