一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置的制作方法

1.本发明涉及气象探测领域，特别是涉及一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置。


背景技术：

2.由于青藏高原存在大量环境恶劣、变化剧烈、生存艰难的高原无人区，寂无人烟也缺乏水电、通讯等基础设施支持，使得高原无人区观测存在许多困难与问题，一直是中国大气探测水平最薄弱的地区。
3.近年来逐渐获得推广应用的地基多通道微波辐射计(以下简称微波辐射计)具有无人照料、自动运行、非接触遥感探测的优点，通过实时遥感监测空中水汽和氧气分子的量子学微波辐射谱，实现了大气温度和湿度廓线等大气物理参数的垂直探测，进一步还可实时解算云底温度、云底高度、大气稳定指数、对流指数等，与卫星观测方式相比，更适合于近地面的大气垂直结构的实时连续监测。
4.现有的微波辐射计虽然可在一定时间周期内无人照料、自动运行，但在系统设计上缺乏对高原无人区恶劣条件的考虑，特别是需要市政电力和通讯等基础设施的支持，并不满足青藏高原无人区大气垂直结构动态常年连续监测的特殊需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，通过太阳能供电单元供电和卫星通讯天线上传观测数据并接受控制指令，可解决无人区缺乏电力和通讯的支持，影响气象连续监测的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，所述气象探测装置包括：
8.太阳能供电单元、气象探测设备、卫星通讯天线和卫星通讯用户端设备；
9.所述气象探测设备架设于所述太阳能供电单元顶部，所述气象探测设备与所述太阳能供电单元电连接，所述气象探测设备用于获取观测数据；
10.所述卫星通讯天线设置于所述气象探测设备的侧壁，所述卫星通讯天线与所述气象探测设备通过信号线连接，所述卫星通讯天线与所述太阳能供电单元电连接，所述卫星通讯天线用于将所述观测数据通过卫星上传至所述卫星通讯用户端设备，并接收所述卫星通讯用户端设备的控制指令。
11.可选的，所述太阳能供电单元包括太阳能收集单元和电池；
12.所述太阳能收集单元的结构为金字塔结构，所述电池设置在所述太阳能收集单元内，所述电池的电能输入端与所述太阳能收集单元连接，所述电池的电能输出端与所述气象探测设备和所述卫星通讯天线电连接。
13.可选的，所述金字塔结构包括多个太阳能侧板。
14.可选的，所述太阳能侧板的形状为等腰梯形。
15.可选的，所述太阳能收集单元中的太阳能侧板的数量与所述气象探测设备的功率成正比，所述太阳能侧板的数量与太阳能侧板所在位置的光照强度成反比。
16.可选的，所述太阳能供电单元的金字塔结构和所述气象探测设备之间均通过框架结构固定。
17.可选的，所述气象探测设备为微波辐射计。
18.可选的，所述卫星通讯天线利用北斗系统的短报文功能将所述观测数据通过卫星上传至卫星通讯用户端设备，并接收所述卫星通讯用户端设备的控制指令。
19.可选的，所述控制指令具体包括：开机、关机和切换观测模式。
20.可选的，所述气象探测装置还包括风力发电单元；
21.所述风力发电单元与所述太阳能供电单元连接，用于辅助太阳能供电单元供电。
22.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
23.本发明通过太阳能供电单元供电和卫星通讯天线上传观测数据并接受控制指令，解决了无人区缺乏电力和通讯的支持，影响气象连续监测的问题。
附图说明
24.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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置结构图。
26.符号说明：
27.气象探测设备-1，太阳能供电单元-2，卫星通讯天线-3。
具体实施方式
28.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。
29.本发明的目的是提供一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，实现在缺乏电力和通讯支持的无人区对气象的连续监测。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.如图1所示，本发明提供一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，气象探测装置包括：
32.太阳能供电单元2、气象探测设备1、卫星通讯天线3和卫星通讯用户端设备；气象探测设备1架设于太阳能供电单元2顶部，气象探测设备1与太阳能供电单元2电连接，气象探测设备1用于获取观测数据。气象探测设备1为微波辐射计。
33.卫星通讯天线3设置于气象探测设备1的侧壁，卫星通讯天线3与气象探测设备1通过信号线连接，卫星通讯天线3与太阳能供电单元2电连接，卫星通讯天线3用于将观测数据通过卫星上传至卫星通讯用户端设备，并接收卫星通讯用户端设备的控制指令。
34.可选的，太阳能供电单元2包括太阳能收集单元和电池；太阳能收集单元的结构为金字塔结构，电池设置在太阳能收集单元内，电池的电能输入端与太阳能收集单元连接，电池的电能输出端与气象探测设备1和卫星通讯天线3电连接。
35.可选的，金字塔结构包括多个太阳能侧板，每个太阳能侧板可以由一个或多个太阳能板组成。
36.进一步的，太阳能侧板的形状为等腰梯形。
37.可选的，太阳能收集单元中的太阳能侧板的数量与气象探测设备1的功率成正比，太阳能侧板的数量与太阳能侧板所在位置的光照强度成反比。
38.示例性的，太阳能侧板的数量为4，太阳能电池侧板可以设置为阵面，每个阵面同为等腰梯形，4个阵面组合成为金字塔结构，为整个系统提供电力，使得气象探测装置不再需要外部的供电设施，从而具备了在缺乏电力基础设施的高原无人区进行常年连续工作的能力。同时，太阳能电池侧板组成的金字塔结构可以最大限度地延长太阳照射时间、提高供电能力。
39.进一步的，太阳能供电单元2的金字塔结构和气象探测设备1之间均通过框架结构固定。太阳能供电单元2的金字塔结构还可为气象探测装置及其附属设施提供稳固的支撑基础和良好的保护屏障，阻止一般野兽及无关人员的无意破坏，有利于无人照料情形下的长期工作。
40.气象探测装置还包括风力发电单元；风力发电单元与太阳能供电单元2连接，用于辅助太阳能供电单元2供电。
41.作为一种优选的实施方式，在供电电力方面，可以在太阳能供电单元2的基础上加入风力发电单元，例如添加小型风电设备作为气象探测设备1的组成部分，这样可以再无人区有风的情况下继续发电，使得电力供应具备双重保障，更加充足和可靠。
42.作为一种优选的实施方式，气象探测装置还包括昼夜温差发电单元，昼夜温差发电单元可以利用无人区昼夜温差大的特点进行发电，以保证夜间供电，或可连接相应的除尘装置为太阳能供电单元2的太阳能侧板进行简单除尘，以提高太阳能供电单元2工作的稳定性。这样，当无人区风沙过大或遇到连续风沙天气导致尘土遮住太阳能侧板时，通过简单除尘可以使太阳能供电单元2继续工作，为维修人员的修护处理争取时间，同时保障了监测数据的连续性，结合风力发电单元一起使用可以实现在晴天和有风沙的天气均可发电，摆脱了无人发电对天气的依赖，并且实现昼夜全天候发电，提高供电系统的稳定性，保证气象探测装置可以对气象连续监测。
43.卫星通讯天线3利用北斗系统的短报文功能将观测数据通过卫星上传至卫星通讯用户端设备，并接收卫星通讯用户端设备的控制指令。控制指令具体包括：开机、关机和切换观测模式。通过使用北斗系统的“短报文”功能，利用卫星中转方式进行通讯传输，可将气象探测装置产生的观测数据传输到远方的卫星通讯用户端设备，反过来也可将用户发出的指令下达给气象探测装置，这样就可避免对市政通讯基础设施的依赖，并且还降低了设备复杂度和运行成本。在通讯支持方面，可避免对市政通讯基础设施的依赖，能够比较完美地
满足高原无人区大气垂直结构动态常年连续监测的需求。
44.本发明实施例通过采用北斗卫星系统的用户端设备作为整个系统的一个组成部分，代替卫星通讯用户端设备，还可以为整个系统提供站址定位功能，同时还使用北斗系统的“短报文”功能、利用卫星中转的方式进行通讯传输，可将微波辐射计产生的观测数据传输到需要的远方的数据存储处理服务器进行存储，确保了观测数据安全不丢失。
45.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
46.本发明通过太阳能供电单元2供电，并利用北斗系统短报文功能，通过卫星通讯天线3上传观测数据并接受控制指令，解决了无人区缺乏电力和通讯的支持，影响气象连续监测的问题。
47.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。
48.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，其特征在于，所述气象探测装置包括：太阳能供电单元、气象探测设备、卫星通讯天线和卫星通讯用户端设备；所述气象探测设备架设于所述太阳能供电单元顶部，所述气象探测设备与所述太阳能供电单元电连接，所述气象探测设备用于获取观测数据；所述卫星通讯天线设置于所述气象探测设备的侧壁，所述卫星通讯天线与所述气象探测设备通过信号线连接，所述卫星通讯天线与所述太阳能供电单元电连接，所述卫星通讯天线用于将所述观测数据通过卫星上传至所述卫星通讯用户端设备，并接收所述卫星通讯用户端设备的控制指令。2.根据权利要求1所述的气象探测装置，其特征在于，所述太阳能供电单元包括太阳能收集单元和电池；所述太阳能收集单元的结构为金字塔结构，所述电池设置在所述太阳能收集单元内，所述电池的电能输入端与所述太阳能收集单元连接，所述电池的电能输出端与所述气象探测设备和所述卫星通讯天线电连接。3.根据权利要求2所述的气象探测装置，其特征在于，所述金字塔结构包括多个太阳能侧板。4.根据权利要求3所述的气象探测装置，其特征在于，所述太阳能侧板的形状为等腰梯形。5.根据权利要求3所述的气象探测装置，其特征在于，所述太阳能收集单元中的太阳能侧板的数量与所述气象探测设备的功率成正比，所述太阳能侧板的数量与太阳能侧板所在位置的光照强度成反比。6.根据权利要求2所述的气象探测装置，其特征在于，所述太阳能供电单元的金字塔结构和所述气象探测设备之间均通过框架结构固定。7.根据权利要求1所述的气象探测装置，其特征在于，所述气象探测设备为微波辐射计。8.根据权利要求1所述的气象探测装置，其特征在于，所述卫星通讯天线利用北斗系统的短报文功能将所述观测数据通过卫星上传至卫星通讯用户端设备，并接收所述卫星通讯用户端设备的控制指令。9.根据权利要求1所述的气象探测装置，其特征在于，所述控制指令具体包括：开机、关机和切换观测模式。10.根据权利要求1所述的气象探测装置，其特征在于，所述气象探测装置还包括风力发电单元；所述风力发电单元与所述太阳能供电单元连接，用于辅助太阳能供电单元供电。

技术总结
本发明公开一种基于高原无人区大气垂直结构监测的气象探测装置，涉及气象监测领域，装置包括：太阳能供电单元、气象探测设备、卫星通讯天线和卫星通讯用户端设备；气象探测设备架设于太阳能供电单元顶部，气象探测设备与太阳能供电单元电连接，气象探测设备用于获取观测数据；卫星通讯天线设置于气象探测设备的侧壁，卫星通讯天线与气象探测设备通过信号线连接，卫星通讯天线与太阳能供电单元电连接，卫星通讯天线用于将观测数据通过卫星上传至卫星通讯用户端设备，并接收卫星通讯用户端设备的控制指令。本发明通过太阳能供电单元供电和卫星通讯天线上传观测数据并接受控制指令，解决了无人区缺乏电力和通讯的支持，影响气象连续监测的问题。续监测的问题。续监测的问题。


技术研发人员：卢建平 王乐 徐祥德 孙海铎 王奕 刘春雨
受保护的技术使用者：北京厚力德仪器设备有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/9/14