(19)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 202222152604.0 (22)申请日 2022.08.16 (73)专利权人 成都七巧板信息技 术有限公司 地址 610000 四川省成 都市中国 （四川） 自 由贸易试验区成都高新区府城大道西 段399号9栋6层1号 (72)发明人 韩海涛　谭昊　宋明江　任嫦天　 (74)专利代理 机构 四川言己律师事务所 51349 专利代理师 丁时量 (51)Int.Cl. G01W 1/02(2006.01) G05B 19/042(2006.01) H04W 4/38(2018.01) H04W 4/30(2018.01) H02J 7/35(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于4G数据传输的低功耗小型气象站 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于4G数据传输的 低功耗小型气象站,包括MCU装置、 气象传感器、 4G传输装置和蓄电池， 上述蓄电池用于向MCU装 置、 4G传输装置和气象传感器供电， 上述蓄电池 与气象传感器 之间设有传感器控制器， 上述蓄电 池通过传感器控制器与气象传感器电连接； 上述 MCU装置与传感器控制器信号连接， 由MCU装置输 出信号至传感器控制器， 由传感器控制器控制气 象传感器启停； 上述气象传感器与MCU装置信号 连接， 上述MCU装置与4 G传输装置信号连接， 上述 4G传输装置用于与物联网平台信息交互； 上述蓄 电池一侧设有电量采集模块， 上述电量采集模块 与MCU装置信号连接， 以期望改善现有气象站运 行过程中能耗较高， 若电池电量得不到补充， 可 能频繁停机的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 217846675 U 2022.11.18 CN 217846675 U 1.一种基于4G数据传输 的低功耗小型气 象站,包括MCU装置 （1） 、 气象传感器 （5） 、 4G传 输装置 （2） 和蓄电池 （3） ， 所述蓄电池 （3） 用于向MCU装置 （1） 、 4G传输装置 （2） 和气象传 感器 （5） 供电， 其特征在于： 所述蓄电池 （3） 与气象传感器 （5） 之间设有传感器控制器 （4） ， 所述蓄 电池 （3） 通过传感器控制器 （4） 与气象传感器 （5） 电连接； 所述MCU装置 （1） 与传感器控制器 （4） 信号连接， 由MCU装置 （1） 输出信号至传感器控制器 （4） ， 由传感器控制器 （4） 控制气象传 感器 （5） 的启停； 所述气象传感器 （5） 与MCU装置 （1） 信号连接， 由气象传感器 （5） 将采集信号 输出至MCU装置 （1） ； 所述MCU装置 （1） 与4G传输装置 （2） 信号连接， 所述4G传输装置 （2） 用于 与物联网平台信息交互； 所述蓄电池 （3） 一侧设有电量采集模块 （6） ， 所述电量采集模块 （6） 与MCU装置 （1） 信号连接， 由电量采集模块 （6） 采集蓄电池 （3） 的电量信号并将信号传递至 MCU装置 （1） 。 2.根据权利要求1所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述蓄电 池 （3） 与MCU装置 （1） 之间设有DC/DC转换器 （7） ， 所述蓄电池 （3） 与DC/DC转换器 （7） 电连接， 所述DC/DC转换器 （7） 用于调整蓄电池 （3） 输出的电压 。 3.根据权利要求2所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述MCU 装置 （1） 通过第一稳压器 （8） 接入DC/DC转换器 （7） ， 所述蓄电池 （3） 输出为12V， 所述DC/DC转 换器 （7） 用于将12V电压转为5V电压输出至第一稳压器 （8） ， 由第一稳压器 （8） 将5V电压调整 为3.3V输出至 MCU装置 （1） 。 4.根据权利要求2所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述4G传 输装置 （2） 通过第二稳压器 （9） 接入DC/DC转换器 （7） ， 所述蓄电池 （3） 输出为12V， 所述DC/DC 转换器 （7） 用于将12V电压转为5V电压输出至第二稳压器 （9） ， 由第二稳压器 （9） 将 5V电压调 整为4.2V输出至4G传输装置 （2） 。 5.根据权利要求1所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述电量 采集模块 （6） 与MCU装置 （1） 之间设有A/D转换器 （10） ， 所述电量采集模块 （6） 与A/D转换器 （10） 信号连接， 由电量采集模块 （6） 输出电量模拟信号至A/D转换器 （10） ， 所述A/D转换器 （10） 与MCU装置 （1） 信号连接， 由A/D转换器 （10） 将输入的模拟信 号转换成数字信 号输出至 MCU装置 （1） 。 6.根据权利要求1所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述气象 传感器 （5） 的芯片为MAX485， 所述传感器控制器 （4） 输出的工作电压为5V。 7.根据权利要求1所述的基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 其特征在于： 所述蓄电 池 （3） 前端设有光伏控制器 （11） 和光伏板 （12） ， 所述光伏板 （12） 通过光伏控制器 （11） 与 蓄 电池 （3） 电连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217846675 U 2一种基于4G数据传输的低功耗小型气象站 技术领域 [0001]本实用新型涉及气象站设备节能， 具体涉及一种基于4G数据传输的低功耗小型气 象站。 背景技术 [0002]在农业大田气象采集监测的应用过程中， 一般需要通过采集监测设备搭建气象 站； 但是气象站的安装容易受到取电和设备成本的限制， 目前大多数气象站采用接远程线 路供电， 但是对于送电受 限的区域， 一般考虑使用太阳能或蓄电池储备 的方式为气象站进 行供电， 由于气象站包含的传感器类型较多， 而传感器持续性工作容易使得设备总体功耗 偏高， 若采用太阳能板进 行供电， 对于太阳能设备和蓄电设备的使用规格要求较高， 从而导 致设备总体成本偏高。 并且在光照不 足的情况下， 设备电量可能无法得到有效补充， 极易出 现设备运 风险。 [0003]目前气象站为了保证数据的时效性， 一般需要配入物联网， 有线网络实现数据传 输， 在农田的使用场景下， 难度较高， 当前物联网的数据上传方面主要是采用， GPRS网络、 NBIOT窄带蜂窝物联网以及4G网络； 在实际使用过程中， 需要对设备功耗进行限制， 气象站 的采样需要间断性的， 而使用GPRS 网络通讯时， 传输流程需要先进行GPRS模块开机和初始 化， 建立连接， 传输数据， 关机。 而GPRS模块初始化需要 时间， 同时需要消化电量， 且每次数 据传输都需要初始 化， 所以对设备功 耗控制并不理想。 而NBIOT窄带蜂窝物联网的传递方式 具有低功耗的特性， 传输效果极好， 但是NBIOT需要广域物联网的覆盖成本高， 常见于市区 环境， 而郊区的覆盖难度和成本 极大， 因此气象站上使用并不理想。 而4G 网络作为被广泛使 用的通讯网络， 其覆盖率， 稳定性是最高的， 但 内建4G模组还是外接4G ‑dtu的方式， 其本身 的功耗不得以控制， 就会显著增加设备整体功 耗。 因此， 如何改善 现有的气象站的数据传输 过程中的能耗是值得研究的。 实用新型内容 [0004]本实用新型的目的在于提供一种基于4G数据传输的低功耗小型气象站， 以期望改 善现有气象站运行 过程中能耗较高， 若电池电量得不到补充， 可能频繁停机的问题。 [0005]为解决上述的技术问题， 本实用新型采用以下技术方案： 一种基于4G数据传输 的 低功耗小型气象站,包括MCU装置、 气象传感器、 4G传输装置和蓄电池， 上述蓄电池用于向 MCU装置、 4G传输装置和气象传感器供电， 上述蓄电池与气象传感器之间设有传感器控制 器， 上述蓄电池通过传感器控制器与气象传感器电连接； 上述MCU装置与传感器控制器信号 连接， 由MCU装置输出信号至传感器控制器， 由传感器控制器控制气象传感器启停； 上述气 象传感器与MCU装置信号连接， 由气象传感器将采集信号输出至MCU装置； 上述MCU装置与4G 传输装置信号连接， 上述4G传输装置用于与物联网平台信息交互； 上述蓄电池一侧设有电 量采集模块， 上述电量采集模块与MCU装置信号连接， 由电量采集模块采集蓄电池的电量信 号并将信号传递至 MCU装置。说　明　书 1/5 页 3 CN 217846675 U 3