基于ＧＰＲＳ的自動氣象站設計

許　瑋

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671-7597（2009）0110025-01

自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸?shù)臍庀笳尽Ｓ腥N形式：無人自動氣象站，有線遙測自動氣象站，長期自動氣象站。

一、自動氣象站系統(tǒng)組成

自動氣象站系統(tǒng)由無線終端及數(shù)據(jù)中心兩部分組成。無線終端主要包括傳感器和數(shù)據(jù)采集器，負責氣象要素信息的采集與傳送。數(shù)據(jù)中心包含三套軟件，分別是中繼分發(fā)軟件、氣象數(shù)據(jù)處理軟件和GPRS實時監(jiān)控軟件。中繼分發(fā)軟件負責氣象數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，氣象數(shù)據(jù)處理軟件主要是針對用戶界面對氣象數(shù)據(jù)的一系列應用與分類顯示，GPRS實時監(jiān)控軟件是對于整個湖北省所有自動氣象站的聯(lián)網(wǎng)情況進行實時監(jiān)控。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

無線終端采集器主要由各信號輸入模塊及中央處理器構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、采集器控制程序

采集器控制程序控制自動氣象站運行的整個過程，是數(shù)據(jù)采集、資料處理保存和通信等功能實現(xiàn)的邏輯基礎(chǔ)，是自動氣象站設計成功的前提之一。

采集器控制程序需要實現(xiàn)精確的各氣象要素傳感器數(shù)據(jù)定時采集，并進行數(shù)據(jù)相關(guān)算法處理、存儲；采集器本地、遠程通信的算法控制；本地、遠程對采集器的設置功能；傳感器模塊的異常報告功能；采集器控制器運行異常監(jiān)視、恢復功能；當采集元素數(shù)量、種類發(fā)生變化時，應方便升級。

四、中央站通信服務及監(jiān)控軟件的設計

中央站通信服務軟件是自動氣象站網(wǎng)絡完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集、測報數(shù)據(jù)服務和實現(xiàn)網(wǎng)絡運行狀態(tài)監(jiān)控的核心。它是面向系統(tǒng)管理人員和應用開發(fā)人員的一套系統(tǒng)。利用該軟件，系統(tǒng)管理人員可以設置各自動氣象站站點參數(shù)，發(fā)布采集資料命令，定時收集氣象要素信息等。中央通信服務軟件的界面包裝程序稱為中央站監(jiān)控軟件，它提供系統(tǒng)管理人員進行自動站網(wǎng)絡配置、監(jiān)控操作的圖形界面。

五、中心站數(shù)據(jù)應用

（一）數(shù)據(jù)查詢請求

在此界面中，站點名稱、觀測要素、查詢時間等都可以利用鼠標在屏幕上直接選擇，既方便了用戶錄入，又顯著地減少誤操作的頻率。在站點選擇方面，系統(tǒng)自動將整個自動站網(wǎng)絡范圍內(nèi)已經(jīng)安裝的站點名稱添入一下拉列表框中，用戶只需要通過鼠標選擇某一站點名稱即可；在時間輸入方面，系統(tǒng)提供兩種方法錄入欲查詢的資料時間：一是按照指定格式(YYYY-MM-DD HH:MM)通過手工直接輸入，此時系統(tǒng)將自動檢查輸入格式是否正確；另一種方法是先設定合適的時間漸進步長，再通過鼠標點擊微調(diào)按鈕來選擇時間，或者直接在下拉列表中滾動選擇；在要素名稱的選擇上，也提供下拉列表供用戶直接選擇。

（二）仿MICAPS方式顯示觀測數(shù)據(jù)（地圖顯示）

通過接受用戶輸入的要查詢的資料時刻等信息，自動向數(shù)據(jù)服務器發(fā)送查詢請求，在獲取查詢結(jié)果后，首先經(jīng)過投影變換將站點的經(jīng)緯度數(shù)值轉(zhuǎn)換為屏幕坐標，然后以特定的格式（風向標的物理意義為：旗桿的方向表示風的來向，小旗子表示20m/s，長橫杠表示4m/s，短橫杠表示2m/s，如圖5所示）在屏幕上顯示正點溫度、濕度、氣壓、雨量和風向、風速，使之符合預報人員的使用習慣。

（三）氣象要素隨

通過接受用戶輸入的要查詢的資料時段、站點名稱和欲查詢的氣象要素，自動向數(shù)據(jù)服務器發(fā)送查詢請求，在獲取查詢結(jié)果后，系統(tǒng)以資料時間為橫軸，要素值為縱軸，在屏幕上繪制該要素的時間變化曲線（如圖5）。

六、結(jié)語

本系統(tǒng)是以滿足我省中尺度災害性天氣監(jiān)測、人工影響天氣研究和效果檢驗、城市氣象服務等領(lǐng)域地面高密度氣象探測和快速資料收集、應用需要為目標，以六要素（溫度、濕度、氣壓、風向、風速、雨量）自動探測為基礎(chǔ)的技術(shù)先進、成本適中、性能穩(wěn)定、應用靈活、數(shù)據(jù)準確、維修方便的中尺度自動氣象站系統(tǒng)。

本系統(tǒng)集氣象資料的自動收集、處理、管理、服務于一體，實用性強，具有很強的規(guī)范性和一定的創(chuàng)新性。為廣大群眾提供更加及時準確的氣象信息服務。

參考文獻：

[1]王志偉，基于GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集方法，西華大學學報，自然科學版第25卷第1期，2006(1):37-39.

[2]喻澤成、劉鐵英，嵌入式TCP／IP協(xié)議實現(xiàn)的特點，電測與儀表，2005.42(7):51-53.

[3]李守明、周金陵，基于GPRS技術(shù)的智能化鍋爐安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，電工技術(shù)學報，2004.31(7):30-33.

作者簡介：

許瑋，女，2006.9-2009.3在讀于武漢郵電科學研究院研究生院，所讀專業(yè)通信與信息，專業(yè)發(fā)展方向為無線通信。