基于嵌入式技术的自动气象信息系统设计与实现

发布时间：2020-03-27 05:43

【摘要】：居民生活和工业生产对气象预测的要求越来越高,而准确的气象预测依赖于精确性高、稳定性好的气象观测数据,因此,近年来对气象观测设备提出了更高的要求。但是,我国幅员辽阔,部分地区自然环境恶劣,气象站维护困难或人员难以长期生存,这样,在一定程度上限制了气象数据的采集,使气象数据的时间密度和空间密度都难以达到精准预测的需要。近几十年来,随着电子信息和计算机技术的发展,逐渐出现了无人值守、无需经常维护的自动无人气象站,解决了传统气象站中,部分气象站难以维护和数据采集的问题。随着嵌入式系统软硬件技术的发展,将其应用到气象监测领域成为了可能,因此,以嵌入式系统为核心的自动气象站越来越受到气象学界的重视。本文对自动气象站进行了详细的分析和介绍,并对国内外的研究现状进行了深入的分析和探讨,列举了国内外应用比较广泛的一些自动气象站系列。同时,指出我国自动气象站存在系统开放程度不高、不同厂家兼容性差、扩展性差和主要元器件依赖进口等问题。根据我国自动气象站的发展现状,并结合我国的实际情况,提出利用STM32单片机和GPRS技术设计一种多要素自动气象站系统,以实现降低能耗、提高性能的目的。从主要功能和组成结构两方面分析了该系统软件的需求,并确定了嵌入式自动气象信息系统的硬件和软件设计方案。对其硬件系统和软件系统分别进行了详细设计,硬件系统主要是对其主控模块、气象要素采集模块、通讯模块、数据存储模块、人机交互模块等模块的硬件设施进行了选择和设计;依托硬件设计的结果,详细阐述了嵌入式软件的实现机制,并对其数据采集与处理模块、数据存储模块、人机交互模块和通信系统的软件进行了详细的设计和程序的编制。最终,完整的设计出了该嵌入式自动气象信息系统,并且该系统顺利的通过了对各项功能的测试。通过本文的研究,克服了传统气象站信息采集系统的一些缺点,实现了信息采集、处理、传输的自动化,并大大提高了其实时性,而且具有体积小、能耗低、采集和处理速度快、成本低等优点,符合我国气象监测领域的未来发展方向,应用前景广阔。
【图文】：

自动气象站,气象信息,系列产品,扩展性

不同的气象信息采集标准，着手调整以及完善，这样能够做出系列产品以满足逡逑所有对象的标准，降低研发成本，同时，也有利于用户对气象站进行操作和维逡逑护。采用模块化设计的自动气象站，能够达到这个设计目的，其结构如图２－１逡逑所示。逡逑本文的创新点，在于取消了微机终端转而采用微控制器来完成其原有功能，逡逑因此，需要对结构进行优化设计，根据本文的要求，，采用较为成熟的技术将其逡逑结构定位图２－２所示。逡逑ＩＩ逡逑

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；逡逑ｉ．壤温度ｆｔ感器一？多路转换丌逡逑图２－１典型自动气象站结构逡逑优秀的自动气象站，应该具有良好的扩展性，可以根据不同的环境，或者逡逑不同的气象信息采集标准，着手调整以及完善，这样能够做出系列产品以满足逡逑所有对象的标准，降低研发成本，同时，也有利于用户对气象站进行操作和维逡逑护。采用模块化设计的自动气象站，能够达到这个设计目的，其结构如图２－１逡逑所示。逡逑本文的创新点，在于取消了微机终端转而采用微控制器来完成其原有功能，逡逑因此，需要对结构进行优化设计，根据本文的要求，采用较为成熟的技术将其逡逑结构定位图２－２所示。逡逑ＩＩ逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52

【参考文献】