氣象監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)文檔

1、氣象監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)文檔一、系統(tǒng)功能概述采集氣象站所處的地理位置的氣象數(shù)據(jù)，發(fā)送至處理中心的PC機(jī)終端上，再進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析、處理，導(dǎo)出采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)的分析結(jié)果：一定時(shí)間階段內(nèi)的氣溫的變化趨勢(shì)、氣壓變化趨勢(shì)、風(fēng)冷度、露點(diǎn)溫度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某地氣象的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)適用于遠(yuǎn)程和本地的氣象監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)需求，分為遠(yuǎn)程氣象監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)和本地氣象監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)；系統(tǒng)的終端可采用的手持設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)2、1、遠(yuǎn)程氣象監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)可分為硬件部分和軟件部分。硬件部分包括：電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、MCU控制處理模塊、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊和接收模塊、通用PC機(jī)。軟件部分主要為：PC機(jī)的上位機(jī)軟件、各硬件模塊

2、的程控軟件、人機(jī)交互程序控制。2、2、本地氣象監(jiān)測(cè)站與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸氣象監(jiān)測(cè)站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的區(qū)別在于：沒有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊和接收模塊，采用普通的串口通信實(shí)現(xiàn)MCU與PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，軟件部分省去對(duì)應(yīng)硬件模塊的程序代碼編寫。三、系統(tǒng)框圖系統(tǒng)硬件框圖 四、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4、1前端監(jiān)控模塊4、1、1電源模塊設(shè)計(jì)使用兩種電源供電方式。電源模塊主要應(yīng)用于MCU控制模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送或者數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O(shè)備、溫度傳感器、濕度傳感器，一般只需3.35V的直流電源。風(fēng)向傳感器需要較高的電源。為使系統(tǒng)可靠運(yùn)行，在電源故障處理中，增加電壓轉(zhuǎn)換模塊。4、1、2、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)通過相應(yīng)的傳感器來采集風(fēng)向、溫度、氣壓、

3、濕度等數(shù)據(jù)，分別采用風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器等芯片構(gòu)成的基本電路。傳感器芯片均采用數(shù)字芯片，可節(jié)省硬件資源，提高采集數(shù)據(jù)的精度。4、1、3、MCU控制處理模塊設(shè)計(jì)用常用的普通MCU，通過普通的I/O口，編寫下位機(jī)軟件，控制MCU對(duì)氣象數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的緩存，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。該模塊中，包含時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工作狀態(tài)等的控制設(shè)計(jì)。4、1、4、數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)（1）、在遠(yuǎn)程氣象監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)中，涉及到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊和接收模塊設(shè)計(jì)：采用GPS發(fā)送和接收模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。該模塊的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，以及和PC機(jī)、MCU的通信控制全部由軟件來實(shí)現(xiàn)。（2）、在本地氣象監(jiān)

4、測(cè)站設(shè)計(jì)中，主要由串口通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、系統(tǒng)的控制。4、2上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)（1）、數(shù)據(jù)分析處理 對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行相應(yīng)的處理甚至是后臺(tái)處理，比如打印數(shù)據(jù)。（2）、人機(jī)交互設(shè)計(jì) 在處理終端，可通過輸入設(shè)備設(shè)置系統(tǒng)日期和時(shí)間，設(shè)置欲查詢的日期和時(shí)間所對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)信息。編程實(shí)現(xiàn)如下功能：輸入控制信息，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉等控制；輸入查詢信息，對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。使用幫助上位機(jī)軟件界面開啟或者關(guān)閉整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間四個(gè)綠色指示燈，表明對(duì)應(yīng)的四個(gè)傳感器均正常工作五、故障處理方案5、1、電源故障處理使用雙兩種電源供電方式。市電輸入，再通過電源控制電路提供系統(tǒng)設(shè)備電源。增加斷電保護(hù)電路

5、，當(dāng)市電輸入出現(xiàn)故障的情況下，尚能使系統(tǒng)正常工作一段時(shí)間，直至排除市電輸入故障。市電輸入正常的情況下，對(duì)斷電保護(hù)電路的蓄電池進(jìn)行充電。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，MCU時(shí)時(shí)檢測(cè)電源工作狀態(tài)。如果市電輸入有故障，啟動(dòng)備用電源，向終端發(fā)送提示信息。5、2、傳感器故障的排除硬件上：在采集端設(shè)置兩個(gè)風(fēng)向傳感器，當(dāng)兩個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)相差在一定范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)定該數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)；當(dāng)一傳感器采集的數(shù)據(jù)為零，而另一傳感器采集的數(shù)據(jù)為非零，則傳回非零值，并向終端發(fā)送出現(xiàn)故障信息。軟件上：1、將采集到的數(shù)據(jù)和前一次和后一次采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將比較結(jié)果設(shè)置在一個(gè)范圍內(nèi)，如果超出設(shè)置結(jié)果，則認(rèn)為改才采集的數(shù)據(jù)有錯(cuò)。記錄采集錯(cuò)誤記錄次數(shù)2、設(shè)置傳感器的正常數(shù)據(jù)測(cè)量范圍，將測(cè)量數(shù)據(jù)每次都與設(shè)定的數(shù)據(jù)比較如果正常，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，否則丟棄數(shù)據(jù)。記錄采集錯(cuò)誤記錄次數(shù)。3、如果采集記錄次數(shù)超過預(yù)置值則告警傳感器不正常工作。5、3、溫度、濕度傳感器故障排除采用同一處理方案，在下位機(jī)程序中，用軟件代碼來實(shí)現(xiàn)故障信息的提