教事技术与率用
应用研究
浅析地面气象站自动检测系统设计及应用
张金龙
(河北省安平县气象局河北衡水053600)
摘要着或国技术的提高白动检测系统开始被应用到地面气象检测使得地面气象观测更加准确,及时。本文解决当前地面气家站计量检测标准与实时方法不匹配的问题,在自动化的水平上建立越相关的自动化检测设备,提高地面气象站的工作效率,及风速以及降水采用精密传感器进行数据采取实现自动化检测系统设计。
关键词地面气家站自动检测系统设计
中图分类号：TP311.52
文献标识码:A
气象灾害往往会给国家带来重大的财产报损失以及给人民群众生命安全带来成胁。所以加强地面气象监测是非常有必要的，而气象业务水平的提高是防灾和减灾的有效措施和手段。那么如何提高地面气象站的检查工作就成了重要的问题，对于这个问题也是受到越来越多的人关注。基于这种情况本文主要介绍地面气象站的自动检测系统设计以及具体的应用。
1地面气象观测站结构及工作原理
地面气象站是一个集各种数据收集、处理、存储以及传输的有效装置，地面气象检站主要由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统主要包括各种传感器、采集器、通讯接口、计算机等而软件系统主要指的是各种收集软件和业务软件。在数据的收集中为了实现各种组网以及远程方面的监控，很多地面检测站都配备了远程监控软件。这其中非常重要就是数据的收集过程，完成这个过程需要三类传感器分别是：数字传感器、模拟传感器、智能传感器；它们分别收集气压、温度、湿度、风向、风速以及雨量等相关数据。这些数据经过采集后及时的进行处理整合。从目前的地面气象观测站来看主要采取了集散式和总线式两种系统，其中集散式的方式其核心是 CPU，作为核心采集器进行集中数据采集然后对各个分散传感器数据进行分散处理，总线式主要是通过总线来挂接相关的对应功能模块，实现对数据的采集和处理工作。进行数据收集后根据相关的业
务要求利用组网和运行状态进行远程监控， 2地面气象观测站自动检测系统设计
2.1硬件设计
自动检测系统的硬件由数据采集器、传感器、电源系统和终端主控制机组成。采集器系统电路主要由3块电路板组成，分别是主处理板、风雨板和温度湿度板，每块板的功能相对是独立的，有独立的 MCU和时钟，能够采集并生成气象要素的数据，存储1天每小时一次正点数据，风雨板和温度湿度板通过CAN通信接口与主处理板交换数据。温度混度板中的RS232口每秒钟主动送出实时采集下来的数据。主处理板主要是将各分板的每分钟探测数据收集起来，并大容量存储起来，同时送回值班室的计算机进行处理显示，
主板以微控制器80C320(UAI)为核心，控制和协调整个电路工作。为了提高处理速度，主频采用40MHz时钟，通过地址锁存电路 74HC573(UA3，UA4)形成16位地址码，16位地址线直接和程序存储器27C512(UA2)连接，是64KB程序ROM，程序就是烧录在里面。本系统采用1024KB数据存储器，采用地址扩展电路来实现大容量寻址。采用CAN协议芯片SJAI000(UC2)和接日芯片PCA82C250UC3
收稿日期：2015-11-19
文章编号：1007-9416(2016)01-0115-01
以及2一个6N137(UC4、UC5)组成CAN总线数据编码和物理隔离的收发电路，协议芯片SJA1000的片选地址是Oxd00)。CAN总线端的供电由UCI电源隔离变换电路完成+12V转+5V来提供，同时送到其它分板CAN接口。
风雨板、温度湿度板的主要部分与主板相似，没有外部部 27C512程序存储器，由MCU89C58内部EEPROM代替。温度传感器的信号是电阻量，需要将其转换为电压量输出，而湿度信号则是电压量输出，温湿度信号送到被测输人端input2，输入端负端接地，正端最大输人幅度+0.3V，故增益可以选择8倍或者16倍。风雨板所送出的信号为脉冲量，其接口有所不同。
2.2软件设计
本系统的的主采集器的设计使用SBC6300X系列进行开发，采用ubuntu操作系统。主采集器软件可实现以下功能：初始化、数据采集、数据处理、数据存储、数据传输。(1)初始化功能：作人员可以通过终端，输入或者是修改采集软件要求的业务参数，比如自动气象站的地理位置、传感器的参数、实时时间、质量控制的参数等。(2)数据采集：采集器、分采集器分别对挂接在自身的测量传感器按照预先定义好的采样频率进行扫描，并将所获得的电信号转换为Linux控制器可读写的信号。(3)数据处理：制机运行采集应用软件，实现采集器的输人和输出控制，并对进人采集的数据按照规定的采样算法进行个气象要素值的处理。(4)数据存储：采集器内部的数据存贮器应具备掉电保存功能。外围存储要求留有存储卡接口，存储要求存储1 小时的采样值、7天的滑动分钟值、一个月的正点气象要素值，以及相应的导出量和统计量等。(5)数据传输：数据及时的传输到终端。
3结语
地面气象设备检查关系到气象数据的准确与否，气象检查的及时性和准确度尤为重要，要想保证这些数据采集符合气象分析的需要就必须要到科学、合理、准时。面地面气象站自动检测系统设计和应用可以大大提高整个气象站检测的稳定、可靠、合理，所以相关人员应该加大在这方面的研究力度争取为以后的发展提供数据支持。
参考文献
[1]数搬浪.李国森.自动气象站风速传感器自动化检定系统设计与实现[J].气象科技,2007(3):429-431
[2]数搬浪.基于CAN总线的自动气象站系统设计与实现[J].计算机测量与控制,2006(4):491494.
作者简介：张金龙(1988一),男,黑龙江大兴安岭人,颈士研究生,毕业于哈尔滨商业大学,助理工程师,研究方向：综合气象观测。
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