前言：想要寫(xiě)出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇?dú)庀蟊O(jiān)測(cè)范文，相信會(huì)為您的寫(xiě)作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫(xiě)作思路和靈感。

氣象監(jiān)測(cè)范文第1篇

關(guān)鍵詞：氣象監(jiān)測(cè)；ARM；4G通信；數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

隨著人們生活水平的提高，氣象環(huán)境參數(shù)的關(guān)注度越來(lái)越高，人們對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需求也越來(lái)越多。發(fā)達(dá)國(guó)家在很久之前就已經(jīng)建立了其環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備體系，使用環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)二十四小時(shí)無(wú)間斷地采集氣象數(shù)據(jù)，觀察環(huán)境變化，進(jìn)行環(huán)境治理措施［1］。我國(guó)在此方面的研究與實(shí)施的手段在近幾年也是層出不窮，比如墨跡天氣推出的“空氣果”，還有海爾的“空氣盒子”［2］，均使用Wi-Fi與手機(jī)互聯(lián)，但在技術(shù)層面上屬于近距離通信，并且價(jià)格昂貴，較難實(shí)現(xiàn)高可靠性、遠(yuǎn)程通信與低成本相統(tǒng)一的便捷化系統(tǒng)。基于此，本文以STM32系列嵌入式控制器、4G通信模塊以及氣象傳感器為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)出一種通信距離遠(yuǎn)、可靠性高、可拓展性強(qiáng)、成本低并且適用于多種實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

本文設(shè)計(jì)的目的在于監(jiān)測(cè)環(huán)境中的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)地反饋給用戶管理平臺(tái)，幫助用戶及時(shí)獲取數(shù)據(jù)，分析上傳數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)，從而采取相應(yīng)的措施。該系統(tǒng)分為三個(gè)部分：第一部分是各類(lèi)傳感器，如溫濕度傳感器、大氣壓傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等；第二部分是主控板，包括嵌入式單片機(jī)（STM32）、無(wú)線通信模塊、電源以及RS485接口等各類(lèi)功能模塊；第三部分是遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示：該系統(tǒng)主要完成以下功能：1）數(shù)據(jù)采集：通過(guò)RS485接口采用Modbus協(xié)議向傳感器發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)，傳感器收到請(qǐng)求數(shù)據(jù)便進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的采集，接著向控制器發(fā)送所采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果；2）數(shù)據(jù)處理并上傳：控制器對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，按照設(shè)計(jì)的一套通信協(xié)議將數(shù)據(jù)封裝成幀，并對(duì)其中的采集數(shù)據(jù)字段采用AES-128-ECB對(duì)稱(chēng)加密算法進(jìn)行加密，最后通過(guò)EC20模塊進(jìn)行4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信將數(shù)據(jù)包上傳至服務(wù)器；3）服務(wù)器收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行協(xié)議解析，包括幀格式檢查、解密、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等一系列處理，最終將氣象數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便用戶的分析與管理。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1主控制器模塊

主控制器采用STMicroelectronics公司推出的STM32F407嵌入式單片機(jī)。該處理器擁有Coretx-M4內(nèi)核，主頻可達(dá)168MHz，具有1MBFlash和192kBRAM，也支持DSP功能，它還集成了UART、RS485接口、定時(shí)器Timer等眾多外設(shè)，可拓展性強(qiáng)、功耗小、性價(jià)比高［3］，配合4G模塊可以實(shí)現(xiàn)多種功能，適合在本項(xiàng)目中使用。

2.2傳感器模塊

氣象傳感器的選取需要考慮到其采集精度和實(shí)時(shí)性等，能夠在低成本的情況下保證滿足本項(xiàng)目對(duì)精度和響應(yīng)時(shí)間要求。由威海精訊暢通電子科技提供的溫濕度傳感器JXBS-3001-TH普遍適用于溫濕度監(jiān)測(cè)場(chǎng)合，傳感器內(nèi)輸入電源、感應(yīng)探頭、信號(hào)輸出三部分完全隔離，安全便捷。它采用了高靈敏數(shù)字探頭，具有高精度、信號(hào)穩(wěn)定、測(cè)量范圍寬、便于安裝、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)［4］。對(duì)于溫度測(cè)量，在-40~60℃范圍內(nèi)最大偏差不超過(guò)0.5℃；對(duì)于濕度測(cè)量，在20%~80%RH范圍內(nèi)最大偏差不超過(guò)3%，并且在12V供電的情況下的功率不超過(guò)0.15W［5］。選用JXBS-3001-QY作為大氣壓傳感器，它可以精確地測(cè)量大氣壓值，適用于各種環(huán)境下的氣壓測(cè)量，其誤差范圍在常溫下不超過(guò)0.15kPa，功率在12V供電下同樣不超過(guò)0.15W［6］。將JXBS-3001-FS和JXBS-3001-FX分別作為風(fēng)速、風(fēng)向傳感器。其中風(fēng)速傳感器的誤差值為1m/s，耗電量小于1W；風(fēng)向傳感器的誤差不超過(guò)3°，并且功率同樣小于1W［7］。

2.3RS485接口與Modbus協(xié)議

以上所選傳感器均可通過(guò)RS485接口與主控制器相連，并使用Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。RS485接口是儀器儀表和自動(dòng)化行業(yè)內(nèi)常用的通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一，采用異步半雙工通信模式，傳輸方式為差分方式，傳輸介質(zhì)為雙絞線，通常最遠(yuǎn)的通信距離可達(dá)1200m［8］。Modbus是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一種串行通信協(xié)議。該協(xié)議使用主從技術(shù)，即僅一臺(tái)設(shè)備（主機(jī)）能主動(dòng)發(fā)起傳輸或查詢，其它設(shè)備（從機(jī)）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出響應(yīng)。在本系統(tǒng)中，STM32控制器即主機(jī)，各類(lèi)傳感器為從機(jī)。

2.4無(wú)線通信模塊

通信模塊的選取既要考慮到通信的距離又要保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，即要保證高效快捷、可靠地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器。由于4G無(wú)線通信的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)100Mbit/s，并且全國(guó)范圍內(nèi)4G基站可以實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋，因此該通信方式在通信距離和傳輸速率上可以得到很好的滿足［9］。QuectelEC20是由上海移遠(yuǎn)科技推出的無(wú)線通信模塊［10］，它內(nèi)置了TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，并且可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)通功能，即對(duì)于移動(dòng)、電信、聯(lián)通的2G、3G、4G卡都可以很好兼容。不僅如此，該模塊還能夠向下兼容之前的EDGE和GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，讓那些缺乏3G、4G網(wǎng)絡(luò)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶也能正常使用。EC20模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的MiniPCIe封裝，同時(shí)支持LTE，UMTS和GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，最大上行速率為50Mbps，最大下行速率為100Mbps。可以通過(guò)AT指令實(shí)現(xiàn)4G通信的各種功能。此外，該模塊需要配合SIM卡才能實(shí)現(xiàn)4G遠(yuǎn)程通信，本文選用了中國(guó)移動(dòng)推出的物理網(wǎng)卡，具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，滿足了本系統(tǒng)低成本的需求。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1STM32控制器軟件

開(kāi)發(fā)軟件為KeilμVision5，編寫(xiě)程序時(shí)可以在該平臺(tái)上對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，最終將代碼以十六進(jìn)制文件的形式下載到芯片中，來(lái)控制芯片對(duì)于程序指令的實(shí)現(xiàn)，從而控制其它模塊的工作［11］。控制器軟件的主要目的是：①與溫濕度、大氣壓、風(fēng)速風(fēng)向等傳感器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)采集工作；②對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以統(tǒng)一的協(xié)議格式對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行封裝，通過(guò)4G無(wú)線通信模塊上傳至遠(yuǎn)程云平臺(tái)。整體控制器軟件流程圖如圖2所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)各個(gè)模塊的初始化，再由控制器向數(shù)據(jù)中心發(fā)送握手?jǐn)?shù)據(jù)包，該包由控制器每隔一定時(shí)間發(fā)給送數(shù)據(jù)中心一次（默認(rèn)為15分鐘），用于向數(shù)據(jù)中心同步下位機(jī)IP及狀態(tài)信息。緊接著進(jìn)入數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)上傳的循環(huán)程序中，用STM32自帶的定時(shí)器時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行周期性計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)竭_(dá)采集時(shí)間時(shí)，控制器會(huì)向傳感器發(fā)送采集指令，通過(guò)RS485接口采用Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。傳感器執(zhí)行完采集工作后以同樣的方式將采集結(jié)果返回給控制器，此時(shí)若未達(dá)到數(shù)據(jù)包上傳時(shí)間則循環(huán)至采集判斷步驟；反之，則開(kāi)始數(shù)據(jù)包的上傳。在進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳之前，需要對(duì)采集數(shù)據(jù)按一定的協(xié)議打包至規(guī)定的幀格式內(nèi)，采用字節(jié)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。為了提高傳輸可靠性，在數(shù)據(jù)包頭尾位置設(shè)置了長(zhǎng)度域與校驗(yàn)域，以便服務(wù)端進(jìn)行包長(zhǎng)度校驗(yàn)和CRC校驗(yàn)；為了提高數(shù)據(jù)可拓展性，將氣象采集數(shù)據(jù)封裝進(jìn)包格式中數(shù)據(jù)域，并使節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變。此外，還設(shè)置了采集設(shè)備基本信息，如采集項(xiàng)目類(lèi)型放置在類(lèi)型域，為了讓數(shù)據(jù)中心獲得該數(shù)據(jù)包的參數(shù)類(lèi)型；將軟件版本號(hào)放置在數(shù)據(jù)域末端，以便數(shù)據(jù)中心得知最新的軟件版本。圖3中的數(shù)據(jù)域存放了采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并且可以選擇是否采用對(duì)該部分進(jìn)行加密。采用的加密算法是AES-128-ECB對(duì)稱(chēng)加密算法，對(duì)于不滿16的倍數(shù)的部分用PKCS7Padding方式進(jìn)行填充。密鑰共16個(gè)字節(jié)，每個(gè)環(huán)境采集下位機(jī)保存自己的密鑰，數(shù)據(jù)處理中心保存所管理的環(huán)境采集節(jié)點(diǎn)密鑰。在對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行上傳時(shí)，分為兩個(gè)步驟：首先發(fā)送包含目的IP地址和端口號(hào)的AT指令，來(lái)建立下位機(jī)與服務(wù)器之間的Socket連接；當(dāng)連接建立成功時(shí)，即可調(diào)用發(fā)送函數(shù)上傳數(shù)據(jù)包，若Socket連接失敗，會(huì)嘗試重新連接固定次數(shù)。為了滿足系統(tǒng)低功耗的需求，在程序運(yùn)行過(guò)程中，模塊僅僅在進(jìn)行采集和上傳步驟時(shí)會(huì)開(kāi)啟，其余時(shí)間均保持低功耗休眠狀態(tài)。

3.2數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)

對(duì)于服務(wù)端軟件程序的開(kāi)發(fā)，首先選用了市場(chǎng)上比較熱門(mén)的阿里云平臺(tái)，它的內(nèi)部提供了眾多的靈活配置，方便項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。圖4顯示了數(shù)據(jù)管理平臺(tái)對(duì)于采集數(shù)據(jù)包的接收處理過(guò)程。數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)在正常情況下處于對(duì)某端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)收到下位機(jī)所上傳的數(shù)據(jù)包時(shí)，首先對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行長(zhǎng)度校驗(yàn)，驗(yàn)證整個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否與數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度域數(shù)值相等，若相等，則進(jìn)行下一步幀校驗(yàn)，否則，直接返回錯(cuò)誤碼并舍棄該數(shù)據(jù)包。幀的校驗(yàn)碼長(zhǎng)為16bit，使用CRC-16校驗(yàn)生成算法產(chǎn)生，當(dāng)校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)，仍然返回錯(cuò)誤碼，放棄數(shù)據(jù)包，當(dāng)校驗(yàn)正確后，為了讓下位機(jī)知曉數(shù)據(jù)中心以及收到正確的數(shù)據(jù)包，則需向下位機(jī)發(fā)送正確返回包。對(duì)于數(shù)據(jù)域的解密同樣采用AES-128-ECB算法，使用的密鑰是與下位機(jī)對(duì)應(yīng)的唯一密鑰。最終解密完成后，將采集結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite中，并對(duì)其進(jìn)行可視化處理，以便管理人員直觀地觀測(cè)到采集結(jié)果并采取應(yīng)對(duì)措施。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)也可以向下位機(jī)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送管理包，其中包含了數(shù)據(jù)包上傳的周期以及采集點(diǎn)數(shù)，這樣可以調(diào)控采集節(jié)點(diǎn)的采集與上傳的頻率。

4系統(tǒng)測(cè)試與分析

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能是否穩(wěn)定、性能是否良好，針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行了室外實(shí)物搭建。在服務(wù)器端，數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)對(duì)某一特定的端口號(hào)時(shí)刻保持監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，并且能夠?qū)崟r(shí)收到上傳數(shù)據(jù)并解析顯示在窗口上。在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并顯示了采集氣象數(shù)據(jù)的結(jié)果，如圖5所示：圖5采集結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)查詢可以看到各項(xiàng)采集指標(biāo)在數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)字段一一對(duì)應(yīng)并顯示了出來(lái)，并且測(cè)試上傳了5000次采集包，所有采集包均上傳成功，達(dá)到了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性要求。

5結(jié)束語(yǔ)

氣象監(jiān)測(cè)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】電子科技?xì)庀?監(jiān)測(cè)

1 氣象災(zāi)害對(duì)我國(guó)生產(chǎn)生活的影響

我國(guó)自古就是一個(gè)人口眾多的大國(guó)，在歷史的長(zhǎng)河中人民受到的自然災(zāi)害數(shù)不勝數(shù)，直到現(xiàn)在有時(shí)人們依舊受到人類(lèi)不可控的自然現(xiàn)象的影響，例如，中國(guó)的汶川地震、印尼的火山爆發(fā)、2006年的超級(jí)臺(tái)風(fēng)“珍珠”橫行，這些給人類(lèi)的生產(chǎn)生活造成巨大的影響，對(duì)于人類(lèi)不可控的自然災(zāi)害，人類(lèi)需要提前監(jiān)測(cè)，進(jìn)行科學(xué)的管理與規(guī)避，使人類(lèi)減少或免受自然災(zāi)害的侵害。

傳統(tǒng)的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能較低，傳輸?shù)乃俣容^慢，且信息傳輸有延時(shí)，因此在自然現(xiàn)象發(fā)生前不能及時(shí)檢測(cè)到信息，人類(lèi)無(wú)法規(guī)避氣象災(zāi)害帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，造成對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活巨大的威脅。對(duì)自然現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)，應(yīng)該使用科學(xué)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，現(xiàn)代氣象監(jiān)測(cè)大量運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)格點(diǎn)分區(qū)域監(jiān)測(cè)氣象環(huán)境，在互聯(lián)網(wǎng)提速背景下監(jiān)測(cè)信息得以快速傳輸，有效的規(guī)避了氣象災(zāi)害不能及時(shí)傳輸帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 電子科技在氣象監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 利用電子標(biāo)簽對(duì)氣象信息進(jìn)行識(shí)別

為了規(guī)范監(jiān)督氣象信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的系統(tǒng)，在氣象數(shù)據(jù)系統(tǒng)中加入監(jiān)督和監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，針對(duì)分析結(jié)果做出處理，以此來(lái)完善互聯(lián)網(wǎng)在氣象中的應(yīng)用，使氣象數(shù)據(jù)系統(tǒng)更貼近使用者。監(jiān)測(cè)信息的多樣性和復(fù)雜性決定了氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和形式，氣象信息需要根據(jù)氣象要素不同的類(lèi)型通過(guò)不同的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收集的，例如，沙漠氣象信息、農(nóng)林氣象信息、濕地氣象信息等。不同的地域以及不同性質(zhì)的氣候條件需要收集對(duì)應(yīng)的氣象信息，電子科技技術(shù)可以滿足各種氣象要素監(jiān)測(cè)的要求，因此電子科技在氣象監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重大的作用。

由于一些監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)非常相似，氣象數(shù)據(jù)系統(tǒng)的職能識(shí)別顯得格外重要。在氣象數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，由于氣象監(jiān)測(cè)的網(wǎng)格化需要，設(shè)立了大量氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且在一定的范圍之內(nèi)每一個(gè)地點(diǎn)都設(shè)有1個(gè)甚至更多的氣象要素監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要在同一地區(qū)的不同時(shí)間段或是同一監(jiān)測(cè)范圍不同的區(qū)域，進(jìn)行連續(xù)不斷的監(jiān)測(cè)。針對(duì)這種情況，氣象局相關(guān)部門(mén)依據(jù)監(jiān)測(cè)的需要制定出監(jiān)測(cè)點(diǎn)最優(yōu)位置，自動(dòng)化氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)對(duì)不同地點(diǎn)不同要素的進(jìn)行唯一身份編碼，這里實(shí)際是大量運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得每份氣象信息都能得到快速、精確的傳輸和存儲(chǔ)，最大效能地發(fā)揮電子科技在氣象信息中的作用。

2.2 構(gòu)建氣象監(jiān)管系統(tǒng)

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用電子標(biāo)簽對(duì)氣象信息進(jìn)行編碼后，氣象局構(gòu)建了科學(xué)的氣象監(jiān)測(cè)及監(jiān)管系統(tǒng)，這樣就可以夠?qū)⒈O(jiān)管及各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)備的狀態(tài)。由于各氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是針對(duì)不同氣象信息設(shè)置的，因此需要利用對(duì)應(yīng)的傳感器技術(shù)，將智能的傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)逢接入氣象信息網(wǎng)絡(luò)是離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管這一手段的，氣象部門(mén)信息系統(tǒng)得到了有力的保護(hù)才能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜集氣象信息，分析數(shù)據(jù)，作出決策。

在氣象監(jiān)管系統(tǒng)中對(duì)氣象信息進(jìn)行身份識(shí)別，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行多層的部署，設(shè)置監(jiān)管節(jié)點(diǎn)位置。利用這些監(jiān)管的節(jié)點(diǎn)在相應(yīng)的軟件系統(tǒng)中輸入需要識(shí)別的信息，這樣在傳輸氣象數(shù)據(jù)時(shí)，可以將監(jiān)管對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與信息一同傳輸，從而將氣象監(jiān)控系統(tǒng)中的各種信息與氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合在氣象互聯(lián)網(wǎng)中。氣象局采用這種方法，一方面可以節(jié)省電子標(biāo)簽的設(shè)備費(fèi)用，另外還可以及時(shí)的得到各氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備的信息。

3 氣象監(jiān)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

改革開(kāi)放以后我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，九十年代中后期計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到極大的發(fā)展，特別是微型計(jì)算機(jī)、通信、傳感器等技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到氣象監(jiān)測(cè)中可以解決傳統(tǒng)氣象監(jiān)測(cè)中設(shè)備性能低、傳輸速度低、延時(shí)較大的缺陷，近期隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級(jí)必定將進(jìn)一步推動(dòng)氣象信息采集系統(tǒng)技術(shù)向微功能、多功能、智能化、高精度、高可靠性的方向快速發(fā)展，因此將電子科技融入到氣象監(jiān)測(cè)中可以促進(jìn)氣象監(jiān)測(cè)的發(fā)展，氣象數(shù)據(jù)收集與分析必將更加及時(shí)、高效、完善。

參考文獻(xiàn)

[1]Joshua Kerievsky[美].重構(gòu)與模式，楊光，劉基誠(chéng)（譯）[M].北京：人民郵電出版社，2006（12）.

[2]總參氣象水文空間天氣總站信息中心[S].常用氣象水文資料手冊(cè)，2012（12）.

[3]王世忠 譯.C語(yǔ)言與Unix系統(tǒng)編程，（美）胡佛 著[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011（07）.

[4]宋曉宇.windows操作系統(tǒng)核心編程實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010（04）.

[5]（美）布奇（Booch，G.）著，王海鵬，潘加宇 譯.面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)（第3版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011（07）.

氣象監(jiān)測(cè)范文第3篇

關(guān)鍵詞：自動(dòng)站 綜合監(jiān)測(cè) 通信設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：P415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（c）-0107-02

隨著氣象綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化，人工觀測(cè)逐步轉(zhuǎn)為自動(dòng)觀測(cè)。現(xiàn)代化設(shè)備的應(yīng)用，會(huì)大幅降低工作人員負(fù)擔(dān)。但實(shí)際情況卻是，綜合觀測(cè)的工作量和工作人員心理壓力不降反升。主要表現(xiàn)在：業(yè)務(wù)質(zhì)量考核的內(nèi)容比以住更多，要求更嚴(yán)。不但要考核觀測(cè)、發(fā)報(bào)和報(bào)表質(zhì)量，還重點(diǎn)考核數(shù)據(jù)的可用性和傳輸及時(shí)率；與人工觀測(cè)設(shè)備相比，自動(dòng)站設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障的概率增大。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，一般工作人員很難找出原因，更難及時(shí)處理故障；新型自動(dòng)站軟件尚不完善，運(yùn)行不穩(wěn)定。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)備、軟件、網(wǎng)絡(luò)故障以及供電不穩(wěn)定對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響，已超過(guò)人為原因，成為影響觀測(cè)質(zhì)量的主要因素。

本系統(tǒng)能對(duì)影響綜合觀測(cè)質(zhì)量的主要因素進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警。

1 系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容及方法

系統(tǒng)能對(duì)自動(dòng)站計(jì)算機(jī)、自動(dòng)站軟件、采集器是否正常工作，網(wǎng)絡(luò)、市電是否中斷，長(zhǎng)Z文件數(shù)據(jù)是否有缺測(cè)、是否進(jìn)行人工質(zhì)控、上傳是否及時(shí)等進(jìn)行判斷。發(fā)現(xiàn)異常后，根據(jù)情況的緊急程度，通過(guò)文字、音箱、發(fā)送短信或撥打電話報(bào)警。

1.1 設(shè)備功能及布局圖

如圖1所示。

1.2 監(jiān)測(cè)功能及實(shí)現(xiàn)方法

1.2.1 斷市電、自動(dòng)站計(jì)算機(jī)工作狀態(tài)。

一般說(shuō)來(lái)，設(shè)計(jì)一個(gè)使用市電的USB設(shè)備與自動(dòng)站計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)程序檢測(cè)其狀態(tài)判斷市電是否中斷比較方便。但考慮到，如果安裝本系統(tǒng)的“自動(dòng)站”計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障、或上面的監(jiān)測(cè)軟件意外中止，所有監(jiān)測(cè)功能將無(wú)效。

因此，本系統(tǒng)增加一臺(tái)直接使用市電的“其它計(jì)算機(jī)”，采用ping命令，判斷“自動(dòng)站計(jì)算機(jī)”與“其它計(jì)算機(jī)”之間的連通性，使兩臺(tái)計(jì)算機(jī)相互監(jiān)測(cè)。既可達(dá)到檢測(cè)市電是否中斷，“自動(dòng)站”計(jì)算機(jī)是否正常工作的目的。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件還可通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞方式，判斷對(duì)方是否正常運(yùn)行中，大大增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。

另外，因網(wǎng)線接觸不良、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等原因，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短暫中斷的情況時(shí)有發(fā)生，在判斷計(jì)算機(jī)之間的連通性時(shí)，需以一段時(shí)間內(nèi)多次判斷的結(jié)果為準(zhǔn)，否則，容易出現(xiàn)誤判。

1.2.2 判斷網(wǎng)絡(luò)是否連通、自動(dòng)站軟件以及采集器是否正常工作。

（1）本系統(tǒng)通過(guò)掃描服務(wù)器端口，檢測(cè)“自動(dòng)站”計(jì)算機(jī)與“報(bào)文上傳服務(wù)器（IP：10.203.72.30）”、“報(bào)文存儲(chǔ)服務(wù)器（IP：10.203.6.7）”的連通狀態(tài)，確定網(wǎng)絡(luò)是否正常。

如果使用Ping服務(wù)器IP的方式判斷網(wǎng)絡(luò)連通性，將可能因服務(wù)器安全設(shè)置影響而不能正常判斷。

（2）通過(guò)檢查“通信組網(wǎng)接口軟件”、“自動(dòng)氣象站監(jiān)控軟件”是否在進(jìn)程列表中、分鐘數(shù)據(jù)文件是否得到更新，綜合判斷自動(dòng)氣象站軟件及采集器工作狀態(tài)。

如“通信組網(wǎng)接口軟件”和“自動(dòng)氣象站監(jiān)控軟件”未運(yùn)行，通過(guò)Shell命令將其啟動(dòng)。

1.2.3 監(jiān)測(cè)長(zhǎng)Z文件是否上傳、是否進(jìn)行質(zhì)控、數(shù)據(jù)是否有缺測(cè)

在網(wǎng)絡(luò)連接正常的情況下，每小時(shí)正點(diǎn)后從指定的時(shí)間開(kāi)始，從“報(bào)文存儲(chǔ)服務(wù)器”以FTP方式下載監(jiān)測(cè)臺(tái)站當(dāng)前時(shí)次，當(dāng)前時(shí)刻前最后一次上傳的長(zhǎng)Z文件數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。

（1）如果當(dāng)前時(shí)次某臺(tái)站長(zhǎng)Z文件不存在，則確定為“長(zhǎng)Z文件未上傳”。

（2）通過(guò)長(zhǎng)Z文件第一行的“質(zhì)控碼”，判斷需要人工質(zhì)控時(shí)段的長(zhǎng)Z文件是否經(jīng)過(guò)人工質(zhì)控。

（3）根據(jù)臺(tái)站觀測(cè)項(xiàng)目設(shè)置情況，判斷長(zhǎng)Z文件中的當(dāng)前時(shí)次應(yīng)該觀測(cè)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)是否有缺測(cè)。

如果所有氣象臺(tái)站都在某一時(shí)刻從服務(wù)器上下載文件進(jìn)行檢測(cè)，可能增加服務(wù)器負(fù)擔(dān)，并對(duì)通信造成影響。因此，系統(tǒng)開(kāi)始下載長(zhǎng)Z文件時(shí)間的分鐘數(shù)允許人為設(shè)定，秒數(shù)由程序隨機(jī)生成，可有效避免多個(gè)臺(tái)站同時(shí)下載文件的情況發(fā)生。

另外，在同一計(jì)算機(jī)上，該系統(tǒng)可以通過(guò)添加區(qū)站號(hào)的方式，對(duì)多個(gè)臺(tái)站的長(zhǎng)Z文件進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)。

1.2.4 大風(fēng)監(jiān)測(cè)功能

目前，當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)時(shí)，新型自動(dòng)站不會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并且記錄的終止時(shí)間與實(shí)際終止時(shí)間相差15 min。當(dāng)可能有大風(fēng)時(shí)，值班員要一直查看大風(fēng)數(shù)據(jù)，才能避免遲、漏報(bào)現(xiàn)象。

本系統(tǒng)自動(dòng)讀取FJ.TXT文件第一行，如內(nèi)容有更新，則根據(jù)文件內(nèi)容計(jì)算出大風(fēng)開(kāi)始和終止時(shí)間，并報(bào)警，以方便編發(fā)相關(guān)報(bào)文。

1.3 報(bào)警功能及實(shí)現(xiàn)方法

當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)，根據(jù)情況緊急程度，立即通過(guò)文字、音箱、短信、電話等方式提醒值班員和相關(guān)管理人員。

1.3.1 通信設(shè)備的選擇

為了確保在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，能自動(dòng)發(fā)出短信和撥打相關(guān)人員電話，需用獨(dú)立、可靠、低使用成本的通信設(shè)備。

本系統(tǒng)采用帶“TC35i”芯片的GSM/GPRS調(diào)制解調(diào)器通過(guò)USB接口與自動(dòng)站計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)AT命令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送短信和撥打電話功能。經(jīng)實(shí)測(cè)，該設(shè)備穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。一般情況下，每月費(fèi)用（手機(jī)卡通信費(fèi)）在5元以內(nèi)。

1.3.2 通信時(shí)占用系統(tǒng)資源的處理

設(shè)備通信測(cè)試發(fā)現(xiàn)，如在同一應(yīng)用程序內(nèi)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)及通信功能，則在發(fā)送短信和撥打電話時(shí)，需要等通信結(jié)束后，才能執(zhí)行監(jiān)測(cè)功能，占用了較多的資源，監(jiān)控的時(shí)效性受到影響。使用多線程編程方法依然不能解決。

本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及通信分別使用獨(dú)立的應(yīng)用程序。在監(jiān)測(cè)程序啟動(dòng)后，通信程序自動(dòng)啟動(dòng)并在后臺(tái)運(yùn)行。需要通信時(shí)，監(jiān)測(cè)程序?qū)⑼ㄐ艃?nèi)容、聯(lián)系電話等參數(shù)傳遞到通信程序。既不影響監(jiān)測(cè)的效率，通信的可靠性又得了保障。

2 系統(tǒng)存在的問(wèn)題

本系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提醒工作人員處理影響觀測(cè)質(zhì)量的絕大問(wèn)題，但并未面面具到，功能有不足之處。

（1）未加入數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查功能，數(shù)據(jù)是否正確仍需通過(guò)自動(dòng)站軟件判斷（注：自動(dòng)站軟件已能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查）。

（2）當(dāng)長(zhǎng)Z文件上傳到“10.203.72.30”

服務(wù)器后，會(huì)被轉(zhuǎn)到“10.203.6.7”服務(wù)器存儲(chǔ)，但服務(wù)器原因，有時(shí)中轉(zhuǎn)會(huì)稍有延遲，而本系統(tǒng)是從設(shè)定的時(shí)間開(kāi)始從“10.203.6.7”檢測(cè)長(zhǎng)Z文件的。如檢測(cè)時(shí)間過(guò)早，偶爾會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)Z文件已經(jīng)按時(shí)上傳，而誤報(bào)“未上傳”的現(xiàn)象，檢測(cè)時(shí)間過(guò)晚，真出現(xiàn)故障時(shí)，留給工作人員處理異常的時(shí)間將減少。

3 推廣應(yīng)用情況

本系統(tǒng)適用于所有氣象臺(tái)站地面氣象自動(dòng)站系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在貴州省所有氣象臺(tái)站推廣使用。各臺(tái)站使用后反饋的情況表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)能對(duì)影響綜合觀測(cè)質(zhì)量的主要因素，如自動(dòng)站計(jì)算機(jī)、自動(dòng)氣象站軟硬件、網(wǎng)絡(luò)、市電等工作情況進(jìn)行較為全面的監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)警，提醒相關(guān)工作人員對(duì)故障進(jìn)行處理，極大地減輕了值班員心理壓力，減少了工作量，提高了業(yè)務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 李黃.自動(dòng)氣象站實(shí)用手冊(cè)[M].北京：氣象出版社，2007.

[2] 張宏林.Visual Basic 6.0 程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)大全[M].北京：人民郵電出版社，2004.

氣象監(jiān)測(cè)范文第4篇

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)全新的契機(jī)，使得各行各業(yè)在解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)都有了全新的方法。農(nóng)業(yè)氣象部門(mén)也借助這一發(fā)展大勢(shì)，不斷引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而使得相應(yīng)農(nóng)業(yè)信息的及時(shí)性、準(zhǔn)確性以及可靠性大大提升，為農(nóng)業(yè)工作的開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷的拓展當(dāng)中就形成了物聯(lián)網(wǎng)，它在將所有物體連接起來(lái)的前提下，實(shí)現(xiàn)了全方位的監(jiān)控，最終為生產(chǎn)力水平的不斷提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

一、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)網(wǎng)

在不斷的發(fā)展中，將更多的物體與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)可靠的連接，進(jìn)而對(duì)物體以及數(shù)據(jù)進(jìn)行直接、全方位的控制是物聯(lián)網(wǎng)最終的形態(tài)[2]。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用包括計(jì)算機(jī)的IP地址、手機(jī)的SIM卡等等，它的目的主要是進(jìn)行身份的識(shí)別，為后續(xù)相關(guān)工作的進(jìn)行打好基礎(chǔ)。但是受科技水平的限制，目前，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)都局限于小型的、機(jī)構(gòu)本身的、獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，具有多樣性的特點(diǎn)，不利于展開(kāi)全局性的監(jiān)控工作。但是農(nóng)業(yè)工作范圍廣，這樣的特點(diǎn)對(duì)于物聯(lián)?W在農(nóng)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用產(chǎn)生了很大的限制，因此本研究引進(jìn)了帶有電子標(biāo)簽的身份識(shí)別，為農(nóng)業(yè)工作的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、帶有電子標(biāo)簽的氣象數(shù)據(jù)

氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)該以系統(tǒng)化為終極目標(biāo)，因此為了達(dá)到這樣的效果就應(yīng)該首先將監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)連接到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，為后續(xù)的身份識(shí)別打好基礎(chǔ)。另外要根據(jù)農(nóng)業(yè)信息的不同性質(zhì)對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化。但是這樣的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也存在某些缺陷，比如對(duì)于那些相似的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這一系統(tǒng)無(wú)法做出正確的區(qū)分。此外，監(jiān)測(cè)環(huán)境的不同也會(huì)對(duì)相同的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同程度的影響。因此在開(kāi)展這項(xiàng)工作的時(shí)候就應(yīng)該切實(shí)做好身份識(shí)別，從而使得內(nèi)部信息的獲取更加精準(zhǔn)。

但是目前，從農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的角度來(lái)講，統(tǒng)一的身份識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)是不存在的，因此就應(yīng)該將通用的身份信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為目前的重點(diǎn)工作之一，進(jìn)而使得不同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠被建立起來(lái)，使得用戶依據(jù)自己特殊的需求去建立相關(guān)的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的綜合共享。但是應(yīng)該注意的是，移動(dòng)終端在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮著重要的責(zé)任，它不僅可以查看附近存在的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而且對(duì)于氣象數(shù)據(jù)的獲取、氣象數(shù)據(jù)的查看都相當(dāng)重要[3]。

三、氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)選擇

（一）氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

身份識(shí)別只是氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)步驟，完成這一步驟之后，才可以進(jìn)行模型的選擇等工作，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效組網(wǎng)以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的有效連接。首先，傳感器技術(shù)應(yīng)該應(yīng)用到感知層當(dāng)中，為嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；其次，“物體”網(wǎng)絡(luò)層當(dāng)中也應(yīng)該引進(jìn)相關(guān)的智能處理功能，從而使得傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到最佳的應(yīng)用。最后，上述工作完成之后，將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行連接，然后將獲取的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)與Internet當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)信息的有效共享。在這樣的身份識(shí)別過(guò)程中沒(méi)有電子標(biāo)簽的有效應(yīng)用，主要是由于這一過(guò)程中缺乏相關(guān)的載體所決定的。整個(gè)氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程對(duì)于氣象監(jiān)測(cè)部門(mén)成本的縮減相當(dāng)關(guān)鍵。另外，應(yīng)該進(jìn)行應(yīng)用層的構(gòu)建，在對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控的過(guò)程中，系統(tǒng)可以定期自行獲取相關(guān)信息，然后進(jìn)行自主的分析處理，為后續(xù)工作的開(kāi)展起到基礎(chǔ)性的作用。

（二）農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議

每個(gè)既定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都會(huì)存在一個(gè)通信協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于信息的自行監(jiān)測(cè)和定位。而農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議的存在主要是為了完成信息的傳輸。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以通信方式的角色存在，再加上紅外、藍(lán)牙等相應(yīng)的設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信協(xié)議的有效構(gòu)建。但是上述設(shè)計(jì)在實(shí)際工作的過(guò)程中并不符合規(guī)模大、功耗大的特點(diǎn)，因此ZigBee協(xié)議在這樣的網(wǎng)絡(luò)中就會(huì)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。該協(xié)議包括兩個(gè)方面的設(shè)備――Full Function Device（FFD）和Reduced Function Device（RFD）。兩種設(shè)備的簡(jiǎn)易程度不一，而且前者比后者擁有更大的內(nèi)存，進(jìn)而就可以完成更多的功能。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)以及路由器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的三種不同身份[4]。第一，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)一般只有一個(gè)，它的主要作用是建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)工作的開(kāi)展打好基礎(chǔ)；第二，多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)可以在相互配合的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)與終端節(jié)點(diǎn)的有效連接；如果需要，它還可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等不同的任務(wù)；第三，除上述兩種節(jié)點(diǎn)之外的節(jié)點(diǎn)為終端節(jié)點(diǎn)，它可以不通過(guò)任何連接而實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的直接加入，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸以及通信的實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需求相符，而且對(duì)于氣象監(jiān)測(cè)環(huán)境的有效運(yùn)行具有很重要的作用。氣象數(shù)據(jù)的傳輸是整個(gè)工作當(dāng)中最重要的一個(gè)部分。但是在實(shí)際工作當(dāng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要數(shù)據(jù)量不是很大，因此只要較低的速率就可以實(shí)現(xiàn)。不同節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在相互配合的過(guò)程中可以形成很大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，大大提高監(jiān)測(cè)效率以及質(zhì)量，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

氣象監(jiān)測(cè)范文第5篇

關(guān)鍵詞：STM32 微氣象 GPRS 輸電線路

中圖分類(lèi)號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0081-02

Remote Monitoring System for the Micrometeorology of Transmission Lines

Abstract:In this paper, STM32 family of processors as the main chip, multiple sensors into a piece of equipment, so a device can simultaneously monitor monitoring of many micro-meteorological data. Through wireless GPRS DTU connected the control chip can achieve remote wireless data transmission, and on this basis to achieve a wide range of micro-meteorological monitoring of transmission lines.

Key word:STM32, micro-meteorology, GPRS, transmission lines

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及全國(guó)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施,電網(wǎng)處于前所未有的快速發(fā)展時(shí)期，我國(guó)幅員遼闊,氣候差異大,惡劣的氣象條件對(duì)日益龐大的電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響程度也會(huì)隨之增加。為此，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)完善氣象預(yù)警機(jī)制，設(shè)計(jì)電網(wǎng)電路的微氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

微氣象監(jiān)測(cè)終端對(duì)輸電線路區(qū)域微氣象條件進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的主要?dú)庀髤?shù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、溫度、大氣壓、降雨量、日照輻射，其中風(fēng)向、溫度、日照輻射為模擬量。圖1為微氣象監(jiān)測(cè)終端原理圖，主要包括以下幾個(gè)部分：

1.1 采集模塊

根據(jù)采集對(duì)象不同，數(shù)據(jù)采集模塊也可劃分為不同部分，如風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、溫度、日照輻射等模塊。其中風(fēng)向、日照輻射是模擬量，經(jīng)16位的ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)串口和主控模塊相連接。其余的氣象參數(shù)通過(guò)傳感器得到的采集數(shù)據(jù)為數(shù)字量或?yàn)橐欢ǖ念l率脈沖。

1.2 以STM32F103C為核心的主控模塊

主控模塊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理以及傳輸，并向采集模塊以及通信模塊提供數(shù)據(jù)接口。

1.3 通信模塊

通信模塊選用GPRS DTU(數(shù)據(jù)終端單元)為通信中繼，以無(wú)線的方式接入移動(dòng)GPRS,將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)中心。其中，GPRS DTU通過(guò)USART2接口與主控芯片相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

1.4 電源模塊

根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線化的組網(wǎng)方案及環(huán)境需求，系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池供電。

1.5 防雷設(shè)計(jì)

考慮到監(jiān)測(cè)終端是安裝在輸電線路桿塔上的，環(huán)境可能較偏僻、惡劣，因此監(jiān)測(cè)終端還采用了防雷設(shè)計(jì)。

2、MCU電路設(shè)計(jì)

2.1 STM32系列微控制器介紹

STM32系列微控制器兼有低功耗及多種省電工作模式，能夠優(yōu)化工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、物業(yè)控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)等產(chǎn)品的性能。

在設(shè)計(jì)中，充分分析了MCU選擇原則后，并對(duì)比STM32系列芯片特點(diǎn)，最終選用STM32系列中的STM32F103C8作為控芯片。ST提供了完整高效的開(kāi)發(fā)工具（Keil MDK和IAR EWARM）及庫(kù)函數(shù)。軟件包所提供的驅(qū)動(dòng)覆蓋了從GPIO到定時(shí)器、CAN、I2C、SPI、USART等所有標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。STM32FI03C8性價(jià)比較高，具有3個(gè)USART接口、2個(gè)I2C接口、37個(gè)GPIO、3個(gè)16位定時(shí)器，片上豐富的存儲(chǔ)器及外設(shè)資源能夠很好的滿足系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，能夠達(dá)到微氣象控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

2.2 MCU電路設(shè)計(jì)

MCU電路主要包括傳感器輸入信號(hào)、通信接口、晶振電路、復(fù)位電路及BOOT選擇電路。如圖2所示：

參考文獻(xiàn)

[1]魏洪興主編.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師教程.北京:清華大學(xué)出版社,2006.

[2]意法半導(dǎo)體STM32系列STM32F10332位微控制器.今日電子.2008,2:61-62.