(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210676511.X (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 青海省气象科 学研究所 地址 810099 青海省西宁市城西区五四大 街19号 申请人 青海省海北牧业气象试验站 　 青海省祁连山自然保护区管理局 (72)发明人 陈奇　周秉荣　于红妍　李甫　 刘德铭　石明明　霍金虎　王秀英　 权晨　马旭康　 (51)Int.Cl. G01W 1/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H02J 7/35(2006.01) H04L 67/1097(2022.01) H04L 67/12(2022.01)H04Q 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种天地 一体化高寒生态气象监测系统 (57)摘要 本发明公开了一种天地一体化高寒生态气 象监测系统， 该监测系统可以实现自动实时监 测、 实时监控和实时传输功能， 以高寒高原区域 近地层大气环境要素和地面生态环境要素组成 的一体式综合监测系统。 构成本发 明监测系统的 模块有数据观测模块、 数据采集模块、 通讯传输 模块、 数据处理模块、 远程数据监控中心和供电 保障模块。 本发 明供电保障模块包括太阳能或市 电供电， 根据场地环境利用太阳能电池、 蓄电池 以及市电管 理电路进行供电保障。 本发明实现了 高寒地区天地一体化的生态气象环 境实时性、 动 态性、 连续性、 多元性、 全方位性、 可监控性和智 能预警预报的远程监测。 本发明提升了高寒环境 下的监测质量和监测目标。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115166863 A 2022.10.11 CN 115166863 A 1.一种天地一体化高寒生态气象监测系统,包括数据观测模块、 数据采集模块、 通讯传 输模块、 数据处理模块、 远程数据监控中心和供电保障模块； 其特征在于所述数据 观测模块 包括主体观测塔数据 观测单元和下垫面地面数据 观测单元， 分别观测近地层空气环境数据 和地面生态环境数据； 所述数据采集模块是控制数据观测模块下的各设备观测数据， 判识根据接收的近地层 和地面监测数据进 行采集， 数据采集时， 通过数据采集器发出命令启动数据采集控制单元， 数据由模拟信号 转化为数字信号进行采集、 储 存； 所述数据处理模块包括数据采集储存单元和数据智能分解单元， 根据 所采集的数据 特 征属性和数据监测频率进行处 理采集储 存和回传调节； 所述远程数据监控中心包括接收的天地一体化高寒生态气象监测设备和监测数据进 行监控， 包括监测设备状态实现对各仪器的运行状态、 工作情况及设备 的网络连通性进行 监控， 采用判别法对监测设备进行报警， 生成日志； 数据进行监控实现对各类数据的汇总、 收集和数据分析判识及报警， 根据监测数据的类别、 数据属性设定阈值， 采用阈值法对监测 数据进行 预警预报， 生成日志； 所述供电保障模块包括太阳能或市电供电， 根据场地环境利用太阳能电池、 蓄电池以 及市电管理电路进行 供电保障。 2.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述结 合天地一天化监测， 其监测内容为生态气象， 监测环境为青藏高原高寒地区近地层生态环 境， 适宜下垫面多种， 如高寒湿地、 高寒草甸、 高寒荒漠、 高寒沙漠等， 监测方式为实时动态 自动化监测， 监控方式为实时动态自动化 监控。 3.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述数 据监测模块是以35米主体观测塔搭载多层气象要 素实时监测设备和地面配设土壤、 地表特 征实时监测设备进行观测， 分别采集多层空气环境数据和地 面生态环境数据。 4.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述空 中数据采集单元包括1、 2、 4、 6、 8、 16、 24、 32层多要素大气监测仪， 包括空气温湿、 二维风速 风向、 气压、 CO2廓线、 雪深、 甲烷浓度、 涡度CO2和H2O和单层超声传感器、 四分量辐射、 光合 有效辐射、 能见度、 日照时数等。 5.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述地 面数据采集单元包括地上植被要素采集和地下土壤要素采集， 包括植被呼吸传感器、 归一 化植被指数传感器、 图像传感器、 冻土传感器、 降水传感器、 土壤 分层温湿传感器、 土壤热通 量传感器、 土壤CO2传感器等。 6.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述通 讯传输模块根据数据观测模块设置3～5个， 对采集模块数据进行同步和分类实时传输， 中 断恢复后进行智能判识传输， 在数据拥挤下 可分开传输 。 7.根据权利要求1所述的一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 其特征在于所述数 据处理模块根据监测数据配置多种数据处理模块， 各数据处理模块判识采集数据性质进 行 储存和数据智能分解上传。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115166863 A 2一种天地一体 化高寒生态气象监测系统 技术领域 [0001]本发明属于高寒生态气象监测技术领域， 具体涉及一种天地一体化高寒生态气象 监测系统。 背景技术 [0002]青海目前最大的价值在生态、 最大的责任在生态、 最大的潜力也在生态， 必须把生 态文明建设放在突出位置来抓， 尊重自然、 顺应自然、 保护自然， 筑牢国家 生态安全屏障， 实 现经济效益、 社会效益、 生态效益相统一。 青海地处高原高寒地区， 具有独特 的高寒生态环 境和高原气候， 青海高原高寒生态 区其类型丰富和核心区面积大， 同时具有重要的江河源 区水源涵养， 草地、 湿地生物多样性、 冰川保育等重要价值作用及巨大的水热效应和有机碳 库的功能， 在地区和全球气候环境变化研究中占有特殊和重要的地 位。 [0003]青海高原高寒生态区传统的气象监测主要以空气环境监测要素为主， 而且监测要 素比较单一， 一般以地方气象站为主， 其整体结构布设设备仪器比较单一， 局限性较大， 场 地环境存在非代表性等， 布设监测仪器缺 乏生态气象监测的要求， 站点采集数据传输和供 电模块未能实现远程同步监测与预警功能， 不能实时数据查询与接收预警信息。 其次， 地面 生态观测采用人工野外调查方法， 其采集效率低、 时效性也较差、 费时费力缺乏连续观测， 而且受人为因素影响较大， 可监测的生态要素较少。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种实现了高寒地区天地一体化的生态气象环境实时性、 动态性、 连续 性、 多元性、 全方位 性、 可监控性 [0005]为了实现上述发明目的， 本发明采用以下技 术方案： [0006]一种天地一体化高寒生态气象监测系统， 包括数据观测模块、 数据 采集模块、 通讯 传输模块、 数据处理模块、 远程数据监控中心和供电保障模块； 所述数据 观测模块包括主体 观测塔数据观测单元和下垫面地面数据观测单元， 分别观测多层空气环境数据和地面生态 环境数据； [0007]所述数据采集模块是控制数据观测模块下的各设备观测数据， 判识根据 接收的天 地监测数据进行采集， 若数据需要采集时， 通过数据采集器发出命令启动数据采集控制单 元， 所述数据采集单 元包括空中数据采集单 元， 进行数据采集、 汇集； [0008]所述通讯传输模块是将采集的空气监测数据和地面生态环境数据传输至数据采 集模块中， 观测的数据根据高频和低频数据传输， 高寒地区特征通讯设施不 足， 网络经常性 间断， 可根据网络信息进 行传输数据， 一般高频数据和 低频数据分开传， 网络良好地区可同 时传输； [0009]所述数据处理模块包括数据采集储存单元和数据智能分解单元， 根据所采集的数 据特征处理回传和储 存调节； [0010]所述远程数据监控中心包括接收的天地实时数据进行汇总、 收集和数据分析判识说　明　书 1/4 页 3 CN 115166863 A 3