【正文】 面氣象監(jiān)測(cè)儀。 我國(guó)地面氣象監(jiān)測(cè)儀主要有常規(guī)地面人工監(jiān)測(cè)儀器和地面自動(dòng)氣象站兩大類(lèi)。近年來(lái)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相繼研發(fā)出集成度較高智能型的地面氣象監(jiān)測(cè)儀，并進(jìn)入我國(guó)地面氣象觀測(cè)領(lǐng)域。采用通用的數(shù)據(jù)傳輸格式，用戶(hù)能自由配置數(shù)據(jù)的輸出格式。這是因?yàn)閲?guó)外自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu) 、 傳感器和軟件等都是針對(duì)當(dāng)?shù)氐木唧w情況設(shè)計(jì)的，并不完全符合我國(guó)的實(shí)際情況。 地面氣象監(jiān)測(cè)儀的發(fā)展應(yīng)具有以下特點(diǎn)：高新技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)品同樣系列化，適應(yīng)性強(qiáng)，性能價(jià)格比高。隨著對(duì)氣候變化研究的深入，這對(duì)各 種傳感器的精度和長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性突出了更高的要求，這里簡(jiǎn)要的介紹下示意圖中的傳感器的作用 。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要 .............................................................................................................................................. Ⅰ ABSTRACT................................................................................................................................ Ⅱ 緒論 ................................................................................................................................................ 1 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇 ............................................................................................................. 2 基于 Inter 的現(xiàn)代傳動(dòng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ...................................................... 2 方案選擇 ....................................................................................................................... 2 遠(yuǎn)程通信方案的選擇 ....................................................................................... 2 變頻器與計(jì)算機(jī)串行通信方案的選擇 ........................................................ 2 2 硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................................................... 3 單機(jī)控制 ....................................................................................................................... 3 硬件配置 ............................................................................................................. 3 控制框圖 ............................................................................................................. 3 多機(jī)控制 ....................................................................................................................... 3 遠(yuǎn)程控制 ....................................................................................................................... 3 …… 結(jié)束語(yǔ) .......................................................................................................................................... 25 致謝 .............................................................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 27 附錄 1 變頻器參數(shù)設(shè)定程序代碼 ........................................................................................ 28 附錄 2 VC 程序源代碼 ............................................................................................................. 29 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 近年來(lái) 全球氣候變暖，干旱、洪災(zāi)、高溫天氣、低溫冰凍等極端天氣頻發(fā)，影響日趨廣泛，為了遏制大氣環(huán)境的進(jìn)一步惡化和做好公共氣象服務(wù)，首先要對(duì)大氣中各種氣象要素進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，獲 得基本的氣象資料，再開(kāi)展天氣預(yù)報(bào)、氣象信息、氣候變化評(píng)估、氣象科學(xué)研究和氣象服務(wù)等研究工作，提高防災(zāi)減災(zāi)能力，做好應(yīng)對(duì)氣候變化的工作，是氣象工作者的重要責(zé)任。這樣，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)就有了初步的認(rèn)識(shí)。最后感謝了給予我極大幫助的導(dǎo)師、愛(ài)人、家人以及同學(xué)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀已具備一定的研究開(kāi)發(fā)能力。 本論文來(lái)源于武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，論文選題符合目前中國(guó)氣象局第二代自動(dòng)氣象站發(fā)展的方向，具有很好的先進(jìn)性和應(yīng)用價(jià)值。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 國(guó)內(nèi)地面氣象監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)狀 我國(guó)地面氣象監(jiān)測(cè)儀主要有常規(guī)地面人工檢測(cè)儀器和地面自動(dòng)氣象站兩大類(lèi)。 EN2 型測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理儀 EN2 型測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理儀用于氣象臺(tái)站觀測(cè)記錄地面風(fēng)，由微型打印機(jī)、液晶顯示器、鍵盤(pán)、風(fēng)速風(fēng)向傳感器接口 、上位機(jī)接口、可選的外接顯示器接口、微型處理板和電源等部件組成。 增加了大風(fēng)組報(bào)、加密報(bào)，可選擇打印次數(shù)。當(dāng)風(fēng)速大于報(bào)警風(fēng)速時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警音響信號(hào)，并打印出報(bào)警標(biāo)志、風(fēng)向風(fēng)速和時(shí)間；當(dāng)風(fēng)速小于報(bào)警風(fēng)速的連續(xù)時(shí)間達(dá)到規(guī)定值時(shí)，打印出報(bào)警解除標(biāo)志及解除時(shí)刻的風(fēng)向風(fēng)速和時(shí)間，并發(fā)出音響信號(hào)。 可將 EN2數(shù)據(jù)通過(guò)接口輸入微機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)或由計(jì)算機(jī)處理成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、風(fēng)向頻率玫瑰圖、風(fēng)速頻率圖、連續(xù)曲線(xiàn)等。利用虹吸原理排出浮子塞內(nèi)降水，最大優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源，降水有記錄，不需要人工守候，精度高，但必須定時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)去更換記錄紙。 DWJ1 型自動(dòng)溫度計(jì) DWJ1 型自動(dòng)溫度計(jì)用于氣象臺(tái)站連續(xù)記錄近地面某一段時(shí)間內(nèi)空氣溫度變化，有日記和周記兩種型號(hào)。 主要技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍 30%~100%RH，準(zhǔn)確度小于177。 主要技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍 8801070hPa(DYB1)， 6801030hPa（ DYB11） ,最小分度值 ,準(zhǔn)確度177。 該儀器由數(shù)據(jù)采集器、各種氣象要素傳感器、供電系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、 LED 顯示屏、通信單元、鍵盤(pán)等組成，其主要性能參數(shù)見(jiàn) 表 11。 EasiData Mark 4 型自動(dòng)氣象站 該型號(hào)自動(dòng)氣象站為澳大利亞 Environdata 公司的產(chǎn)品，是一種模塊式的地面自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)，可以完成對(duì)多個(gè)氣象要素的實(shí)時(shí)測(cè)量和存儲(chǔ)的氣象站，用武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VII 于氣象部門(mén)所屬地面觀測(cè)站，還可以用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、民航、海運(yùn)、軍事、農(nóng)林、水文、鹽場(chǎng)、大型廠(chǎng)礦、大型運(yùn)動(dòng)設(shè)備等需要?dú)庀笠販y(cè)量及實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)采集處理的場(chǎng)合。另外帶有 120V 交流 電源適配器和 RS232 串行端口，方便與計(jì)算機(jī)連接，同時(shí)為了便于野外或遠(yuǎn)距離使用，具有交流電和太陽(yáng)能供電兩種方式，配可充電后備電池，以防止氣象站連續(xù)工作時(shí)突然斷電。 MAWS 系列氣象站 目前全世界的 70 多個(gè)國(guó)家和 20 多個(gè) 地區(qū)和組織基本上都是使用芬蘭 VAISALA公司的氣象產(chǎn)品進(jìn)行氣象觀測(cè)，自動(dòng)氣象站也不例外。采用通用的數(shù)據(jù)傳輸格式，用戶(hù)能自由配置數(shù)據(jù)的輸出格式。 盡管?chē)?guó)外自動(dòng)氣象站和傳感器性能優(yōu)越，但是通過(guò)進(jìn)口自動(dòng)氣象站在中國(guó)長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)看，其硬件和軟件的表現(xiàn)都不盡如人意。針對(duì)這種情況，通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)既適合我國(guó)國(guó)情又盡可能與國(guó)際接軌的檢測(cè)儀器，滿(mǎn)足我國(guó)地面氣象觀測(cè)的需求。 c、適應(yīng)性 強(qiáng) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IX 地面自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)儀適應(yīng)地溫到高溫，低濕到高濕野外環(huán)境的變化，也能在高鹽分腐蝕海洋環(huán)境中應(yīng)用。它是多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的綜合開(kāi)發(fā)。 d、加大科研投入，建立地面氣象監(jiān)測(cè)儀研究專(zhuān)項(xiàng)資金 氣象部門(mén)是公共氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)，財(cái)力有限。必須充分認(rèn)識(shí)到我國(guó)氣象觀測(cè)水平與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比還有很大的差距，為了滿(mǎn)足不斷提高的氣象觀測(cè)需求，提高我國(guó)氣象觀測(cè)事業(yè)的整天水平，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展新一代自動(dòng)氣象站，對(duì)氣象傳感器、數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使我國(guó)的武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） X 新一代自動(dòng)氣象站能夠進(jìn)入世界一流的行列。 本論文的主要研究工作 本論文所設(shè)計(jì)的地面自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)儀采用 INTEL 公司生產(chǎn)的低功耗 CMOS 微處理器 80C320 芯片作為中央處理器，配以 NEC 公司生產(chǎn)的低消耗 CMOS 并行接口芯片 82C55，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種要素氣象傳感器進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集，并通過(guò) GPRS 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將氣象數(shù)據(jù)傳回到氣象信息中心服務(wù) 器。 主要工作內(nèi)容包括 : a、需求調(diào)研，總體方案設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行硬件部件選定。 本論文的主要內(nèi)容構(gòu)成 本論文第一張敘述國(guó)內(nèi)、外地面氣象監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，知道開(kāi)發(fā)研究適合我國(guó)地面氣象業(yè)務(wù)需求的氣象監(jiān)測(cè)儀的必要性，列出本論文要完成的主要工作。最后對(duì)論文工作進(jìn)行了總結(jié)，提出下一步需要研究的工作。數(shù)據(jù)采集接口有 RS232,A/D轉(zhuǎn)換，脈沖等多種形式，方便各種不同型號(hào)、各類(lèi)通信接口的氣象傳感器介入，數(shù)據(jù)可暫時(shí)存放在 RAM 芯片中，可記錄 1 個(gè)月以上的氣象數(shù)據(jù)，并且可實(shí)時(shí)傳回到信息中心服務(wù)器中。 圖 21 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 該氣象監(jiān)測(cè)儀主要采用單片機(jī)控制技術(shù)， 80C320 作為整個(gè)系統(tǒng)的主處理器，武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XII 通過(guò)接口電路，從不同的氣象傳感器獲取不同的氣象要素，從時(shí)鐘芯片讀取時(shí)間數(shù)據(jù)，按照氣象規(guī)范要求進(jìn)行運(yùn)算處理，將實(shí)時(shí)資料經(jīng)驅(qū)動(dòng)后由 LCD 顯示器顯示出來(lái)，方便現(xiàn)場(chǎng)閱讀；同時(shí)將氣象資料存放在本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 中，另外氣象資料按照氣象編碼要求進(jìn)行編碼后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊 GPRS DTU 傳回信息中心。但是如果選擇的單片機(jī)功能過(guò)大 ,不但沒(méi)必要 ,還會(huì)造成浪費(fèi)。 (2)實(shí)用性 :要從單片機(jī)的供貨渠道、信譽(yù)程序等角度，對(duì)單片機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行選擇以保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在能長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行 ； (3)可開(kāi)發(fā)性：選用的單片機(jī)要有可靠的可以開(kāi)發(fā)手段，如程序開(kāi)發(fā)工具、仿真調(diào)試手段等。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XIII 個(gè)全雙工串行口，可編程看門(mén)狗計(jì)數(shù)器； 4 時(shí)鐘 /機(jī)器周期（ 8051 為 12），單指令周期不大于 121ns； 33MHz，有內(nèi)置的時(shí)鐘振蕩器； ， 13 個(gè)中斷源 /6 個(gè)外部