自动气象监测系统的研究与应用开发

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1、隶劫大J嘤硕士学位论文万方数据自动气象监测系统的研究与应用开发导师姓名：黄迭塞塾拯聂堕副塾拯万方数据DESIGNOFⅢTELLIGENTMETEOROLOGICALSYSTEMAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterof‘一●EngineeringBYWANGHaoSupervisedbyProf．HUANGQing-anandAssociateProfessor．NIEMengSchoolofElectro

2、nicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：j选日期：五2车盈立!至6东南大学学位论

3、文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名醴导：础!丛：“万方数据摘要气象信息在日常生活中扮演着越来越重要的作用。气象信息的获取主要依赖于各种气象仪表，且获取方式

4、呈现自动化、微型化、远程化的特点。自动气象监测系统是一种重要的气象信息获取工具。其将传感器技术、嵌入式技术、集成电路技术结合在一起，具有体积小、精度高、性能稳定等优点，正逐步成为采集气象信息的主要手段。国外先进自动气象站性能优秀但往往本地适配性差，而国产气象站成本较低但往往性能及服务达不到要求，研发新一代的自动气象站，解决气象站性能与本地化的矛盾是改善气象监测方法的重要手段。本课题以改善与提高自动气象站技术为研究目标，结合实验室既有MEMS技术，通过硬件电路、软件模块的重新架构与设计，在系统精度、

5、稳定性、功耗、数据处理算法以及配套界面方面有所突破。本自动气象监测系统满足温度、湿度、气压、风速风向信息的获取，具有智能化、精度高、体积小等优点。其主要由气象监测终端、通信系统以及远程计算机监控界面三部分组成。气象监测终端负责气象信息的采集与处理，通信系统负责将气象信息发送到远程计算机，监控界面完成气象信息的显示存储等功能。论文主要分为四个部分：第一部分介绍了气象监测系统的整体方案设计，分别给出软硬件方案的整体框图。第二部分介绍气象监测系统的硬件电路设计。硬件电路主要包括传感器模块、控制模块、通信

6、模块、实时时钟模块、存储模块、气流扇模块以及电源模块。控制模块基于STM32系列微处理器，传感器模块部分基于成熟商用传感器，部分采用实验室自主研发传感器。由于系统需要工作在野外恶劣条件下，硬件电路的设计准则是在满足性能要求的前提下尽可能提高系统的稳定性与可靠性。第三部分介绍了软件设计。软件设计分为监测终端控制软件设计以及计算机监控界面设计。对于前者，首先根据功能对各任务进行详细划分，给出软件系统架构图，然后设计任务调度模型并移植实时操作系统对各任务进行管理，以保证任务的有序执行，监测终端软件主要负

7、责各硬件单元的驱动、气象信息的采集、处理、上传、存储以及与上位机交互功能。对于监控界面，采用VC++平台进行开发，基于对话框实现，监控界面负责与监测终端可靠通信并完成气象信息的显示、存储以及命令交互等功能。第四部分是对系统的测试，分为硬件测试以及软件测试。硬件测试主要对各传感器的性能以及系统功耗做检测，检测环境为实验室专业设备。软件测试包括单元测试以及集成测试。测试结果表明系统性能基本达到设计指标。本自动气象监测系统的研究与开发，有效的改善了国外先进自动气象站的本地化与国内自动气象站性能服务不满足

8、要求之间的矛盾，为自动气象站的开发提供了可以借鉴的方法，具有一定的理论意义与实用价值。关键词：自动化，传感器，监测系统，实时操作系统，监控界面万方数据AbstractMeteorologicalinformationplaysanimportantroleinourdailylife．Thewaytoobtainmeteorologicalinformationmainlydependsonmeteorologicalinstrumentandpresentsfeatherssuc