【正文】 二進(jìn)制變量 風(fēng)力 0 級(jí) 二進(jìn)制變量 風(fēng)力 6 級(jí) 二進(jìn)制變量 下面將小型氣象站監(jiān)測(cè)到的溫度、濕度、風(fēng)速和大氣壓力的變化趨勢(shì)如下面圖所示： 圖 53 溫度趨勢(shì)圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 54 濕度趨勢(shì)圖 圖 55 大氣壓力趨勢(shì)圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 56 風(fēng)速趨勢(shì)圖 圖 57 風(fēng)速等級(jí)輸出 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 58 風(fēng)速等級(jí)輸出 圖 57 和圖 58 均為風(fēng)速等級(jí)輸出圖，從圖中不難看出本設(shè)計(jì)的風(fēng)速輸出的特點(diǎn)是不同的風(fēng)速等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的顏色，這樣也可以讓人可以一目了然的看出風(fēng)速變化。 前期做了很多準(zhǔn)備，在圖書館和網(wǎng)上查找了許多關(guān)于設(shè)計(jì)方面的資料 。 由于所學(xué)不精，在設(shè)計(jì)初期我基本沒有頭緒，我曾去圖書館和網(wǎng)上查找了很多資料。 Zwiers and Kharin 1998。n and Schwartz 2021). The Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC AR4) has indicated that the frequency and intensity of these extreme weather events are projected to very likely increase globally in this century (IPCC2021a). It is further projected that climate change could induce elevated mortality/morbidity from heat waves, floods, and droughts as well as the heavy rainfallrelated flooding risks (IPCC 2021b). It is also expected that many of these risks may be felt at the local to regional scales. In light of these concerns at a local scale for the area of south–central Canada, Environment Canada has pleted several research projects to project changes in the frequency and intensity of future extreme weather events and their impacts. For example, a threeyear research project on climate change and human health was pleted for four cities (Montreal, Ottawa, Toronto, and Windsor) in south–central Canada, in partnerships with Toronto Public Health, McMaster University, and the Public Health Agency of Canada. 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 46 This project, funded by the Health Policy Research Program of Health Canada, attempted to evaluate differential and bined impacts of extreme temperatures and air pollution on human mortality under current and future climates (Cheng et al. 2021a, b,2021a, b). Another threeyear research project investigated climate change and extreme rainfallrelated flooding risks in four river basins (Grand, Humber, Rideau, and Upper Thames) of southern Ontario, Canada. This project was led by Environment Canada and funded by the Government of Canada’s Climate Change Impacts and Adaptation Program (CCIAP), in partnerships with Conservation Ontario, Ontario Ministry of the Environment, Ontario Ministry of Natural Resources, and CGI Insurance Business, with the aim of projecting changes in the frequency and intensity of future daily heavy rainfall and high/lowstreamflow events (Cheng et al. 2021c, 2021, 2021a). Another study was pleted to project the possible impacts of climate change on freezing rain in 15 cites of south–central Canada, as shown in Fig. 1 (Cheng et al. 2021c, 2021b). While global climate models (GCMs) are an important tool in the
。 由于經(jīng)驗(yàn)欠缺 和知識(shí)的積累 ， 在設(shè)計(jì)方面難免有考慮不到 的地方，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。我非常感謝葛老師在論文的設(shè)計(jì)和研究的過程中給予了我很大的幫助和悉心的指導(dǎo)，更是給我指出了設(shè)計(jì)的方向，讓我有了一個(gè)清晰的頭緒。 本設(shè)計(jì)是基于 PLC 小型氣象站設(shè)計(jì)，通過對(duì)空氣中溫濕度、風(fēng)向和大氣壓力的監(jiān)控，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)四種指數(shù)都輸出都在舒適度規(guī)定的范圍時(shí)就會(huì)輸出舒適的指令，即舒適指示燈會(huì)亮。 本設(shè)計(jì) 是利用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，就是我們利用 WINCC 和 PLCSIM 兩者的結(jié)合 模擬出小型氣象站的基本流程。 網(wǎng)絡(luò) 3 已經(jīng)求得每份溫度的百分比了，因?yàn)槲覀儥z測(cè)的溫度范圍為20℃～ 50℃，為 70 份，因此我們將 AC1 乘以（ MUL_R） 70 得到 0℃～ 70℃，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 所以通過網(wǎng)絡(luò) 5 將網(wǎng)絡(luò) 4 得到的數(shù)據(jù)減去（ SUB_R） 20就得到了 20℃～ 50℃的最終值。提示人們當(dāng)前監(jiān)測(cè)環(huán)境中的濕度嚴(yán)重影響到人們的出行和生活。 將 AC06400，因?yàn)?4~20mA 的采集在西門子 200 系列中是通過坐標(biāo)移動(dòng)進(jìn)行的，也就是因?yàn)閷?duì)于 0~20mA 來說，西門子 S7200 的采集數(shù)據(jù)在0~32021，也就是說每 mA 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為 32021/20=1600，那么 4~20mA 就是對(duì)應(yīng)于采集的數(shù)據(jù) 6400~32021，因此要將輸入值減 6400 來完成坐標(biāo)的移動(dòng)。 最后一個(gè)擴(kuò)展模塊是以太網(wǎng)模塊，我們選用的是 CP2431，它的接口類型是 RJ45，通信頻率是 10/100Mbit/s，最大同時(shí)通信數(shù)量為 8 個(gè)。 （ 3）數(shù)字量輸出 數(shù)字量輸出包括 。 （ 1）數(shù)字量輸入 數(shù)字量輸入點(diǎn)有 2 個(gè)分別為 和 。它的精度也不錯(cuò)，誤差僅為177。 本設(shè)計(jì)采用 的是由 武漢新惠普科技有限公司提供的 PHWS/WD 風(fēng)速風(fēng)向傳感器 。一般認(rèn)為 ，760mmHg= ?，F(xiàn)在生產(chǎn)傳感器的公司很多，所研制的傳感器類型也很多 ，但其性能差異不是太大。 測(cè)量濕度范圍為（ 0%~100%） RH 能夠比較精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度的檢測(cè)。 而洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 數(shù)據(jù)輸出 是指 CPU 通過通信接口向外部發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行狀態(tài)顯示。還增加了數(shù)字輸出模塊，將 CPU 中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)用以太網(wǎng)模塊傳輸?shù)接?jì)算機(jī)里。并且列出設(shè)備清單。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是在典型氣象區(qū)域安裝小型 氣象站，加強(qiáng)大氣溫度、濕度、空氣中大氣壓和風(fēng)向的監(jiān)測(cè)， 在人們的日常生活中，往往比較關(guān)心溫度、濕度的變化對(duì)人體健康的影響，而很少有人關(guān)心大氣壓力的變化對(duì)人體健康的影響 [ 4]。沿海和山區(qū)縣的野外環(huán)境， 由于它們所處的環(huán)境和地質(zhì)面貌的關(guān)系 ， 發(fā)生的自然災(zāi)害比較多。 在 60 年代初， 開始了自動(dòng)氣象站的研發(fā)和設(shè)計(jì)，發(fā)展 到 70 年代不僅設(shè)計(jì)出了自動(dòng)氣象站，而且還在多地進(jìn)行了試點(diǎn)，在試驗(yàn)了十多年以后到了 80 年代中期， 我國(guó)采用先進(jìn)的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在多地又進(jìn)行了一年的測(cè)試， 并通過了技術(shù)鑒定。 PLC 的終極目標(biāo)是用于實(shí)踐、提高生產(chǎn)力。同時(shí)，小型氣象站所監(jiān)測(cè)到的天氣數(shù)據(jù)比 人工觀測(cè)的誤差 更小 。 自 20 世紀(jì) 40 年代以來，許多國(guó)家 都 開始 對(duì)地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化進(jìn)行了許多研究 。過了 10 年到了 50 年代中期，電子工業(yè)的飛速發(fā)展，不少國(guó)家開始出現(xiàn)了各種類型的氣象觀測(cè)站。當(dāng)外部傳感器監(jiān)測(cè)到外部環(huán)境所對(duì)應(yīng)的空氣指數(shù)后通過變送器將電阻電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸入到模擬量輸入擴(kuò)展模塊，然后輸入模塊通過計(jì)算和處理這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)?CPU 中，并儲(chǔ)存在內(nèi)部寄存器中；最后系統(tǒng)通過以太網(wǎng)模塊的 傳輸將測(cè)得的溫濕度、風(fēng)速和大氣壓 傳到上位機(jī)得到顯示，當(dāng)數(shù)值超過限定范圍時(shí)會(huì)做出相應(yīng)的報(bào)警。這些傳感器具有反應(yīng)速度快 、測(cè)量精度高、耗能低、自身功能強(qiáng)大和價(jià)格低廉等優(yōu) 點(diǎn)。 從 20 世紀(jì) 40 年代以來，許多國(guó)家都開始對(duì)自動(dòng)化氣象站進(jìn)行了研究和論證。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 概述 本課題研究的 意義 隨著工業(yè) 的發(fā)展， 我們所生活的環(huán)境也發(fā)生了很大的變化，空氣質(zhì)量越來越差，各種極端氣候也層出不窮，因此我設(shè)計(jì)了一款 小型氣象站 ，它可以通過對(duì)空氣的監(jiān)控而給人們提供一些實(shí)時(shí)環(huán)境回饋。其最大優(yōu)點(diǎn)是能夠快速有效的監(jiān)測(cè)到實(shí)時(shí)天氣，可以提供更加準(zhǔn)確的天氣數(shù)據(jù)。最近幾年的工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一。 國(guó)內(nèi)發(fā)展歷程 我國(guó)自動(dòng)氣象站 的研發(fā)和世界第一代的研發(fā)是同步的，也是 20 世紀(jì)50 年代后期 開始的 ，至今已有 50 多年的歷史。 在防災(zāi)和電力運(yùn)輸方面的運(yùn)用 加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，加快建立環(huán)境和地質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，是國(guó)家在“十二五規(guī)劃”中的一項(xiàng)重要內(nèi)容 [2]?？梢酝?過監(jiān)測(cè)戶外的環(huán)境因數(shù)，而及時(shí)做出防護(hù)判斷和對(duì)人們出行給出合適的建議 。 步 主要介紹硬件選型，講解各個(gè)傳感器的功能和 其他的設(shè)備選型。 本設(shè)計(jì)我們選用 PLC 作為主體，各種傳感器作為信息采集，并增加 模擬量輸入模塊對(duì)所采集的信息作出計(jì)算和處理，然后將計(jì)算出的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?CPU 中。本設(shè)計(jì)中 PLC 的數(shù)據(jù)輸入是指 CPU 接受來自通信接口的輸入數(shù)據(jù)，比如溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器通過電信號(hào)傳輸過來的數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的存 儲(chǔ)器中。 能夠比較精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán) 境溫度的檢測(cè)，測(cè)溫范圍 20℃ ~50℃。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和分子合成技術(shù)的發(fā)展，傳感器正向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向飛速發(fā)展，使其性能、可靠性及穩(wěn)定性得到了顯著的提高 [6]。 而氣壓的單位用 hPa 分度 表示。 風(fēng)速 傳感器 我們第二個(gè)要介紹的是風(fēng)速傳感器，我所設(shè)計(jì)的小型氣象站不僅能夠監(jiān)測(cè)大氣壓力而且還能夠監(jiān)測(cè)外部環(huán)境的風(fēng)速，我們將風(fēng)速等級(jí)分為 10個(gè)等級(jí)，這樣可以更好、 一目了然 的 對(duì)風(fēng)速有一個(gè)明確的了解。它對(duì)溫度的測(cè)量范圍 是 40～ 70℃ ，對(duì)濕度的測(cè)量范圍是 0～ 100%RH，由于本設(shè)計(jì)所采用的是 S7200，所以洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 它的輸出信號(hào)為 4～ 20mA、 0～ 10V。 PLC 的 I/O 點(diǎn)分析 在整個(gè) PLC 外部硬件接線圖中，包括數(shù)字量、模擬量的輸入接線和 數(shù)字量輸出接線三個(gè)部分。通過編制程序可以直接從模擬量轉(zhuǎn)換 EM231 中的變量寄存器中讀取數(shù)據(jù)。它是接收由外部傳感器所采集到的數(shù)據(jù)并傳送到 CPU 中。在計(jì)算的過程中為了保持各個(gè)數(shù)據(jù)的獨(dú)立型，所以在計(jì)算運(yùn)行的時(shí)候我們暫時(shí)關(guān)閉監(jiān)控。 最后將網(wǎng)絡(luò) 4 里面得到的相對(duì)濕度值進(jìn)行邏輯計(jì)算，當(dāng) VD10≥ 70 時(shí)，則相對(duì)應(yīng)的濕度報(bào)警蜂鳴器會(huì)發(fā)出濕度報(bào)警。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 因?yàn)?S7200 系列的 PLC 所采集的數(shù)據(jù)是 0～ 32021，而對(duì)應(yīng)的輸入電流是 0～ 20mA，因此將上一步得到的數(shù)據(jù)除以（ DIV_R） 32021 可以得到輸