气象科普系统的研究与设计
发布时间：2021-02-07 05:48
当今时代,气象灾害和环境问题已经成为社会广泛关注的热点问题。大气污染的日益加剧已给人们的生产和生活带来灾害性影响。但是由于人们的环境保护意识淡薄,环境污染有越来越严重的趋势。因此增强人们环境保护意识尤其是中小学生的环境保护意识尤为重要。针对上述问题,本文将校园气象站与气象科普知识相结合,同时根据有网络和无网络这两种情况,分别设计了多站联网的气象科普系统和单站气象科普系统。气象科普系统从功能上分成三大部分:数据采集部分、信息传输部分、气象科普展示系统。数据采集模块包括气象要素传感器、微处理器以及外围电路,用于完成气象数据的采集、处理。信息传输部分主要根据系统的不同,采用串行总线或无线模块将数据采集模块获取到的气象数据发送给电脑主机或数据服务器。气象科普知识展示系统,主要包括服务器数据管理和气象知识展示两部分,前者负责气象数据的接收和存储,后者负责气象科普知识的展示以及气象数据的查询与显示。气象科普知识展示是系统中的亮点,其主要内容包括气象百科、气象科技、数据监测、灾害防御以及留言板等模块。此外在气象科普展示系统中还加入了空气质量评价功能,该功能运用基于遗传算法的支持向量机算法实现了空气质...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多站联网气象科普系统的总体结构图
２．３系统的总体结构??气象科普系统从功能上分成三大部分：数据采集部分、信息传输部分、气象科普展示??系统。多站联网气象科普系统和单站气象科普系统的总体结构分别如图２．１、２．２所示。??５論一麵采?ｒｓ＾ｄｔｕＪｊ?＼?Ｋｆｈ??響－鎌块?眷??：?——??＇：?＇－／?数据庠服务器?ＷＥＢ服务器?系统展示端??要素?数据采ＲＳ２３２?ＤＴＵ?：」?Ｔ??传感Ｍ集模块模块厂?ＧＰＲＳ无线基站??器??！??数据釆集部分?信息传输部分?气象科普展示系统??图２．１多站联网气象科普系统的总体结构图??：?？５?＇?魏??传感集模块＜?＞?〇?Ｉ?＜?＞??器??电脑主机?系统展示端??：数据采集部分?信息传输部分?气象科普展示系统??图２．２单站气象科普系统的总体结构图??数据采集部分：数据采集终端主要是负责接收气象传感器采集的气象信息并进行数据??处理，与采集模块对接的传感器主要包括温湿度传感器、风速风向传感器、压力传感器、??雨量传感器。若是是多站联网系统，此时数据采集模块就需要通过ＲＳ２３２总线与数据传输??模块（ＤＴＵ）连接以此发送采集的气象数据；若是单站系统，数据采集模块直接通过ＲＳ２３２??总线与电脑主机相连传输数据。??信息传输部分：传输媒介分为两种，一种通过有线传输，一种通过无线传输。单站系??统的数据采集终端用于无网络环境，此时气象数据传输可以直接通过ＲＳ２３２发送给电脑主??机。多站联网系统的数据采集终端用于有网络的环境，气象数据的传输以ＧＰＲＳ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ??网络为传输媒介。与采集模块相连的ＤＴＵ模块通过附近的基站接入ＧＰＰＳ网络
为了使硬件部分同时适用于单站系统和多站联网系统，气象科普系统中的硬件系统??采用模块化设计，ＧＰＲＳ模块与微控制器模块相对独立，两者之间采用串行总线连接。数??据采集终端的硬件构成如图３．１所示。??外围?存储??电路?模块??＼７?＼７??气象?Ａ／Ｄ?ＭＣＵ?ＲＳ２３２无线??六要素转换＜Ｆ＝ｙ发送??传感器?电路?模块??ＪＩ?‘??电源模块??图３．１数据采集终端的结构??气象科普系统的数据采集终端定时采集监测区域的大气温湿度、风向、风速、压强以??及雨量信号，并进行分析和处理。若数据采集终端用于多站联网的气象科普系统时，气象??数据通过无线模块向数据服务器传输数据。若数据采集终端用于单站气象科普系统时，则??可取下无线发送模块，气象数据直接通过ＲＳ２３２总线传输给电脑主机。??３．１硬件平台器件选型??３．１．１?ＳＴＭ３２主控制器简介??考虑到采集终端在后期的升级中会加入新的测量要素，本系统选用的是??ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６芯片，内置ＣＡＮ控制器，加入ＣＡＮ收发器后便可与总线进行通信，为??采集终端的扩展提供了方便。ＳＴＭ３２主频最高可达到７２ＭＨｚ，能实现高端运算。微处理器??采用Ｃｏｒｔｅｘｔ－Ｍ３内核，此内核专门为高性能，低成本，低功耗的嵌入式应用设计的。ＳＴＭ３２??内嵌１２８ＫＢＦＬＡＳＨ程序存储器
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外气象灾害防灾减灾及其借鉴[J]. 秦莲霞,张庆阳,郭家康. 中国人口.资源与环境. 2014(S1)
[2]B/S架构下的学习交流平台设计[J]. 周小虎,赵帅,张帆. 中国新通信. 2013(13)
[3]2012年中国重大自然灾害述评[J]. 王汝芹. 防灾科技学院学报. 2013(02)
[4]我国林产品贸易策略——基于人民币兑美元汇率双向浮动视角[J]. 刘颖,罗信坚. 林业经济. 2013(05)
[5]全国主要城市空气质量级别的分类预测——基于支持向量机的视角[J]. 张丽,李静,葛汝冰. 管理工程师. 2013(01)
[6]智能车载导航与电话系统设计[J]. 刘军,石存杰,韦龙平,余节发. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(01)
[7]城市气象灾害及其影响相关问题研究进展[J]. 陈正洪,杨桂芳. 气象与减灾研究. 2012(03)
[8]基于ZigBee和GPRS的远程果园智能灌溉系统的设计与实现[J]. 张观山,束怀瑞,高东升,侯加林. 山东农业大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统研究设计[J]. 江绍春,包君. 农机化研究. 2012(09)
[10]基于MCS-51单片机牛奶配送器的设计[J]. 顾曙敏,王洪福. 制造业自动化. 2012(12)
硕士论文
[1]基于府际关系视角的重大气象灾害应急管理体系研究[D]. 徐瑞佳.内蒙古大学 2013
[2]基于WebGIS的车辆实时位置手机查询系统研究[D]. 陈峰.南京信息工程大学 2013
[3]基于灰色模型的武汉市空气质量评价和影响因素分析[D]. 倪海珺.华中科技大学 2013
[4]中国主要城市空气质量与经济发展的关系研究[D]. 张丽.华北水利水电大学 2013
[5]面向水环境监测的无线传感器网络网关设计[D]. 何志业.杭州电子科技大学 2010
[6]我国气象灾害及其应急管理研究[D]. 彭云峰.福建师范大学 2009
[7]神经网络方法在城市空气质量监测中的应用研究[D]. 张孟.吉林大学 2008
[8]基于C/S和B/S混合模式的民航维修发动机工程指令管理系统的设计与开发[D]. 耿炎.西北工业大学 2005
本文编号：3021761
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多站联网气象科普系统的总体结构图
２．３系统的总体结构??气象科普系统从功能上分成三大部分：数据采集部分、信息传输部分、气象科普展示??系统。多站联网气象科普系统和单站气象科普系统的总体结构分别如图２．１、２．２所示。??５論一麵采?ｒｓ＾ｄｔｕＪｊ?＼?Ｋｆｈ??響－鎌块?眷??：?——??＇：?＇－／?数据庠服务器?ＷＥＢ服务器?系统展示端??要素?数据采ＲＳ２３２?ＤＴＵ?：」?Ｔ??传感Ｍ集模块模块厂?ＧＰＲＳ无线基站??器??！??数据釆集部分?信息传输部分?气象科普展示系统??图２．１多站联网气象科普系统的总体结构图??：?？５?＇?魏??传感集模块＜?＞?〇?Ｉ?＜?＞??器??电脑主机?系统展示端??：数据采集部分?信息传输部分?气象科普展示系统??图２．２单站气象科普系统的总体结构图??数据采集部分：数据采集终端主要是负责接收气象传感器采集的气象信息并进行数据??处理，与采集模块对接的传感器主要包括温湿度传感器、风速风向传感器、压力传感器、??雨量传感器。若是是多站联网系统，此时数据采集模块就需要通过ＲＳ２３２总线与数据传输??模块（ＤＴＵ）连接以此发送采集的气象数据；若是单站系统，数据采集模块直接通过ＲＳ２３２??总线与电脑主机相连传输数据。??信息传输部分：传输媒介分为两种，一种通过有线传输，一种通过无线传输。单站系??统的数据采集终端用于无网络环境，此时气象数据传输可以直接通过ＲＳ２３２发送给电脑主??机。多站联网系统的数据采集终端用于有网络的环境，气象数据的传输以ＧＰＲＳ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ??网络为传输媒介。与采集模块相连的ＤＴＵ模块通过附近的基站接入ＧＰＰＳ网络
为了使硬件部分同时适用于单站系统和多站联网系统，气象科普系统中的硬件系统??采用模块化设计，ＧＰＲＳ模块与微控制器模块相对独立，两者之间采用串行总线连接。数??据采集终端的硬件构成如图３．１所示。??外围?存储??电路?模块??＼７?＼７??气象?Ａ／Ｄ?ＭＣＵ?ＲＳ２３２无线??六要素转换＜Ｆ＝ｙ发送??传感器?电路?模块??ＪＩ?‘??电源模块??图３．１数据采集终端的结构??气象科普系统的数据采集终端定时采集监测区域的大气温湿度、风向、风速、压强以??及雨量信号，并进行分析和处理。若数据采集终端用于多站联网的气象科普系统时，气象??数据通过无线模块向数据服务器传输数据。若数据采集终端用于单站气象科普系统时，则??可取下无线发送模块，气象数据直接通过ＲＳ２３２总线传输给电脑主机。??３．１硬件平台器件选型??３．１．１?ＳＴＭ３２主控制器简介??考虑到采集终端在后期的升级中会加入新的测量要素，本系统选用的是??ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６芯片，内置ＣＡＮ控制器，加入ＣＡＮ收发器后便可与总线进行通信，为??采集终端的扩展提供了方便。ＳＴＭ３２主频最高可达到７２ＭＨｚ，能实现高端运算。微处理器??采用Ｃｏｒｔｅｘｔ－Ｍ３内核，此内核专门为高性能，低成本，低功耗的嵌入式应用设计的。ＳＴＭ３２??内嵌１２８ＫＢＦＬＡＳＨ程序存储器
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外气象灾害防灾减灾及其借鉴[J]. 秦莲霞,张庆阳,郭家康. 中国人口.资源与环境. 2014(S1)
[2]B/S架构下的学习交流平台设计[J]. 周小虎,赵帅,张帆. 中国新通信. 2013(13)
[3]2012年中国重大自然灾害述评[J]. 王汝芹. 防灾科技学院学报. 2013(02)
[4]我国林产品贸易策略——基于人民币兑美元汇率双向浮动视角[J]. 刘颖,罗信坚. 林业经济. 2013(05)
[5]全国主要城市空气质量级别的分类预测——基于支持向量机的视角[J]. 张丽,李静,葛汝冰. 管理工程师. 2013(01)
[6]智能车载导航与电话系统设计[J]. 刘军,石存杰,韦龙平,余节发. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(01)
[7]城市气象灾害及其影响相关问题研究进展[J]. 陈正洪,杨桂芳. 气象与减灾研究. 2012(03)
[8]基于ZigBee和GPRS的远程果园智能灌溉系统的设计与实现[J]. 张观山,束怀瑞,高东升,侯加林. 山东农业大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统研究设计[J]. 江绍春,包君. 农机化研究. 2012(09)
[10]基于MCS-51单片机牛奶配送器的设计[J]. 顾曙敏,王洪福. 制造业自动化. 2012(12)
硕士论文
[1]基于府际关系视角的重大气象灾害应急管理体系研究[D]. 徐瑞佳.内蒙古大学 2013
[2]基于WebGIS的车辆实时位置手机查询系统研究[D]. 陈峰.南京信息工程大学 2013
[3]基于灰色模型的武汉市空气质量评价和影响因素分析[D]. 倪海珺.华中科技大学 2013
[4]中国主要城市空气质量与经济发展的关系研究[D]. 张丽.华北水利水电大学 2013
[5]面向水环境监测的无线传感器网络网关设计[D]. 何志业.杭州电子科技大学 2010
[6]我国气象灾害及其应急管理研究[D]. 彭云峰.福建师范大学 2009
[7]神经网络方法在城市空气质量监测中的应用研究[D]. 张孟.吉林大学 2008
[8]基于C/S和B/S混合模式的民航维修发动机工程指令管理系统的设计与开发[D]. 耿炎.西北工业大学 2005
本文编号：3021761
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