基于ARM的水文气象数据采集系统的设计

发布时间：2020-05-31 02:00

【摘要】：海洋观测是海洋开发、利用、环境保护和防灾减灾的基础。在海洋自动观测技术中，海洋环境要素自动采集技术占有非常重要的地位，是获取海洋环境数据信息的基本手段。因此，开发一个可靠性高、功耗低、软、硬件扩充灵活，并适合海洋环境的数据采集平台对于海洋观测具有非常重要的意义。基于ARM（Advanced RISC Machines）的水文气象数据采集系统的主要功能是按GB/T14914-2006《海滨观测规范》的要求，长期、连续、自动地对水文、气象等海洋要素进行实时观测。系统具有体积小、功耗低、集成灵活、通用性强等特点。本论文首先对数据采集系统的整体需求进行分析，然后对整体系统方案进行设计，最后选择合适的硬件软件采集平台完成整个系统的设计。在硬件设计上，根据低功耗的设计原则，并通过对市场上多种微处理器的比较，选用MOXA公司的具有ARM内核的嵌入式UC-7408作为开发平台，同时结合单片机平台，设计成能采集处理多种传感器信号的系统。在软件开发上，选用Linux系统作为软件开发操作系统、C语言作为开发语言。根据水文气象数据采集系统的特点和模块化的设计原则，将数据采集软件分为驱动模块、初始化模块、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、数据存储模块、数据通信模块、参数设置模块和命令解析处理模块9个模块。首先对采集系统的串口、网口、数字I/O等驱动程序进行设计，然后在驱动程序的基础上，研发各个模块。本文重点介绍了驱动、数据处理和命令解析模块。通过对基于ARM的海洋水文气象自动观测系统进行测试，实验结果表明，该系统达到了设计要求，，具有低功耗、高可靠性、维护方便等优点。
【图文】：

自动观测系统,海洋站,水文气象

2.1 水文气象观测系统的基本结构1、海洋站水文气象自动观测系统海洋站水文气象自动观测系统（如图2-1），是按照集成化原则设计的一个系统，以分散采集/集中控制或集中采集/集中控制，两种形式之一集成。它的主要功能是长期、连续、自动地对水文气象要素进行观测，适用于海岸/海岛海洋站和海上油气平台等场合。该系统由水文气象数据采集子系统，通信设备和上位机数据接收处理子系统组成[18]。图2-1 海洋站水文气象自动观测系统组成2、海洋观测浮标海洋观测浮标不仅可以观测海面附近的环境参数，还可观测水下剖面环境参数。浮标具有灵活、实时、准确度高、测量参数多、连续测量等特点，并且其观测范围涵盖了生态、光学、声学等诸要素。浮标系统由水文、气象、水质数据采

海气边界层,监测系统

由测量传感器、数据采集器和通信设备组成。3、海气边界层监测系统海气边界层监测系统（如图2-2），其系统的气象测量传感器采用分层的结构，安装在观测铁塔上。如图2-2所示，各变送器采集到本层的风速风向、气温和相对湿度信号，通过RS485接口与数据采集器通信；温盐、潮位传感器和气压传感器通过RS232接口与数据采集器通信；数据采集器对接收的数据进行分析、处理、储存、传输等操作后将数据上传[19]。图2-2 海气边界层监测系统组成4、船用自动气象仪船用自动气象仪用于测量、显示和记录航行中的真风速、真风向、气温、相对湿度、气压和海水皮温，定时自动地把采集的数据通过GPRS或北斗卫星等多种通信方式传输给上位机。5、总结根据海洋站水文气象自动观测系统、海洋观测浮标、海气边界层监测系统、船用气象仪等海洋水文气象自动观测系统，虽然它们的观测要素和采用的标准不
【学位授予单位】：国家海洋技术中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P715

【参考文献】