自动气象观测站数据采集器检测仪设计与实现

摘要

自动气象站是气象观测系统的重要组成部分,完成地面各类气象要素信息的获取和传输工作,一般由四大部分组成,即气象传感器、数据采集器、数据传输装置与供电装置。近年来,我国气象部门投入了大量的人力物力开展了针对气象传感器的自动化检定与校准工作,取得了很大的成效,提高了气象观测数据的质量与精度,但还未大规模地开展对自动气象站的关键设备,数据采集器的在线检定与校准工作,即当数据采集器本身工作异常或故障引起测量误差时,在现场的系统维护人员无法进行故障定位与故障分析,对气象观测数据的质量与精度造成一定影响。
　　 本文针对自动气象站数据采集器现场自动校准的功能,设计并实现了一套气象数据采集器自动化检定与校准装置-自动气象站数据采集器检测仪。该检测仪可在线对自动气象站的气象传感器、数据采集器、数据传输装置的工作状态进行评估与分析,也可通过便携式上位机对异常与故障进行快速定位,方便了系统维护人员在现场开展自动气象站的检定与校准工作。
　　 本文严格按照嵌入式产品设计与开发的工作流程,完成了自动气象站采集器检测仪的电路原理图设计、PCB板设计、检测仪程序设计、便携式上位机软件设计等工作,完成了样机的制作、调试和样机测试。测试结果表明检测仪不仅能够精确测量实际输入的气象传感器的数据,包括模拟量信号、数字量信号、频率量信号等,快速判定传感器的工作状态；还可针对数据采集器,模拟产生现场各类传感器信号,从而快速判断数据采集器的工作状态；也可通过通信接口与数据协议快速确定传输装置的工作状态,满足了自动气象站的现场检定工作规程要求也达到了系统的设计目标。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 项目背景

1.2 国内外发展现状

1.3 项目开发的意义

1.4 课题主要解决的问题

1.5 论文的主要工作

1.6 论文的章节安排

第二章 自动气象站工作原理及项目开发环境简介

2.1 自动气象站的组成和工作原理

2.1.1 自动气象站的组成

2.1.2 自动气象站的工作原理

2.2 气象传感器

2.2.1 气象传感器概述

2.2.2 气象传感器种类介绍

2.2.3 基本气象要素传感器技术性能指标

2.3 数据采集与传输

2.3.1 数据采集结构

2.3.2 数据采集方法

2.4 系统开发环境与开发工具简介

2.5 本章小结

第三章 自动气象观测站数据采集器检测仪的分析与设计

3.1 系统性能需求

3.2 功能分析

3.3 系统总体结构

3.4 软件架构

3.5 系统软硬件设计

3.6 本章小结

第四章 自动气象观测站数据采集器检测仪系统实现

4.1 检测仪硬件实现

4.1.1 自动气象观测站采集器检测仪原理图设计

4.1.2 自动气象观测站采集器检测仪PCB板设计

4.2 检测仪软件实现

4.2.1 总控程序流程图说明

4.2.2 数据采集模块实现

4.2.3 通信模块实现

4.2.4 模拟测试信号输出模块实现

4.3 上位机软件实现

4.3.1 上位机程序组成与流程图

4.3.2 人机交互界面设计与实现

4.3.3 通信模块系统实现

4.4 本章小结

第五章 ,自动气象观测站数据采集器检测仪系统测试

5.1 建立测试环境

5.2 功能测试

5.2.1 模块测试

5.2.2 功能及界面测试

5.3 性能测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献