基于Wi-Fi技術(shù)的氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

幺倫韜，金 龍，毛 飛，朱庚華，彭相瑜

(1.河北省氣象技術(shù)裝備中心，河北石家莊 050021；2.河北省氣象災(zāi)害防御中心，河北石家莊 050021)

基于Wi-Fi技術(shù)的氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

幺倫韜1，金 龍1，毛 飛1，朱庚華1，彭相瑜2

(1.河北省氣象技術(shù)裝備中心，河北石家莊 050021；2.河北省氣象災(zāi)害防御中心，河北石家莊 050021)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象裝備保障人員的便捷高效培訓(xùn)，運(yùn)用無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于Wi-Fi技術(shù)的氣象裝備可移動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。系統(tǒng)通過無線通信模塊將氣象設(shè)備的串口協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)，再使用Wi-Fi無線技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，最后在計(jì)算機(jī)端將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口協(xié)議數(shù)據(jù)，通過虛擬串口傳送給氣象應(yīng)用軟件，以此建立起氣象設(shè)備與氣象應(yīng)用軟件之間的無線透明傳輸鏈路，降低了布線復(fù)雜程度，提高了擴(kuò)展的靈活度。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用移動(dòng)式、無線通信和氣象設(shè)備集中設(shè)計(jì)，解決了氣象設(shè)備培訓(xùn)中設(shè)備種類多、布線復(fù)雜的難題，為氣象設(shè)備技術(shù)保障培訓(xùn)提供了標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)環(huán)境。在對(duì)市級(jí)技術(shù)保障人員的實(shí)際培訓(xùn)中，驗(yàn)證了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在實(shí)際操作中具有一定的實(shí)用性，可有效提高培訓(xùn)效率。此培訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)為氣象裝備保障人員的培訓(xùn)提供了新的方法。

無線通信技術(shù)；Wi-Fi技術(shù)；氣象裝備；實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；虛擬串口

隨著氣象事業(yè)的發(fā)展，新型的氣象裝備更新應(yīng)用越來越快，新型氣象裝備的集成化、自動(dòng)化程度也越來越高。為保障這些裝備的穩(wěn)定運(yùn)行，氣象裝備技術(shù)保障人員維修技術(shù)需快速提升，及時(shí)熟悉新型裝備的工作原理，快速掌握維修技術(shù)。由于業(yè)務(wù)中投入使用的氣象觀測裝備不允許停止工作和培訓(xùn)使用，因此，急需設(shè)計(jì)一套氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，對(duì)氣象裝備工作環(huán)境現(xiàn)場進(jìn)行模擬仿真，通過設(shè)置不同故障，對(duì)技術(shù)裝備保障人員進(jìn)行技術(shù)實(shí)訓(xùn)，提高技術(shù)人員的維修水平，保障氣象觀測站網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

本文詳細(xì)研究了氣象裝備工作環(huán)境的特點(diǎn)和培訓(xùn)需求，運(yùn)用Wi-Fi無線通信技術(shù)和虛擬串口技術(shù)[1]，設(shè)計(jì)了一種氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。采用Wi-Fi技術(shù)，有效地降低了通信布線的復(fù)雜程度，消除了擴(kuò)展復(fù)雜弊端。該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)模擬了氣象裝備實(shí)際工作環(huán)境，滿足了氣象裝備保障人員技術(shù)實(shí)訓(xùn)的需求，對(duì)于其他類似裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

1 主要技術(shù)介紹

1.1Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi技術(shù)是一種成熟的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，便于電子設(shè)備無線連接到一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，一般使用2.4 GB,5 GB兩個(gè)頻段。Wi-Fi連接到無線局域網(wǎng)通常需要有密碼保護(hù)，但也有些應(yīng)用環(huán)境是采用開放式，允許在Wi-Fi信號(hào)范圍內(nèi)的任何電子設(shè)備連接。Wi-Fi通信應(yīng)用十分廣泛，在移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)等方面都已大量使用，同時(shí)硬件技術(shù)發(fā)展也比較迅速，目前已有非常成熟穩(wěn)定的Wi-Fi硬件通信模塊，兼容通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，價(jià)格低廉，使本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)搭建成為可能。

1.2虛擬串口技術(shù)

在工業(yè)產(chǎn)品中，串行通信RS232經(jīng)常作為數(shù)據(jù)傳輸接口。計(jì)算機(jī)主板一般會(huì)提供1至2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS232端口，用戶可以通過計(jì)算機(jī)的RS232端口與工業(yè)產(chǎn)品通信，同時(shí)在計(jì)算機(jī)軟件RS232端口操作方面也非常成熟。但是這種通信方式也存在一些限制，比如通信距離短、通信端口數(shù)量少等方面制約了RS232通信的應(yīng)用。

虛擬串口技術(shù)利用驅(qū)動(dòng)技術(shù)[2]來虛擬出多個(gè)通信端口，虛擬出的端口可以像硬件端口一樣被應(yīng)用軟件操作使用。而實(shí)際通信中，虛擬串口技術(shù)主要是完成了通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能，將應(yīng)用軟件發(fā)出的RS232協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP，CAN[3]，RS485[4]等協(xié)議數(shù)據(jù)傳出，收到TCP/IP，CAN等協(xié)議數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)換成RS232協(xié)議數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件與遠(yuǎn)端設(shè)備的通信。采用虛擬串口技術(shù)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以虛擬出多個(gè)通信端口，而實(shí)際通信硬件鏈路僅通過一根網(wǎng)線或CAN總線即可完成，亦或者直接通過無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸，對(duì)綜合布線和設(shè)備擴(kuò)展帶來了方便。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1整體設(shè)計(jì)

氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)主要考慮3個(gè)方面：1)搭建的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[5]要盡可能模擬每個(gè)氣象觀測設(shè)備的現(xiàn)場工作狀態(tài)；2)搭建方便、實(shí)訓(xùn)操作方便；3)所有氣象設(shè)備共用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收處理，減少成本和空間。根據(jù)氣象觀測設(shè)備的現(xiàn)場布局情況，對(duì)各類氣象設(shè)備進(jìn)行分類組合。對(duì)具有單獨(dú)采集系統(tǒng)或距離較遠(yuǎn)的氣象觀測設(shè)備獨(dú)立架設(shè)，對(duì)同一采集系統(tǒng)或近距離的組合進(jìn)行架設(shè)，所有氣象設(shè)備之間的通信均采用Wi-Fi通信模塊與一臺(tái)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件通信[6]，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)示意圖見圖1。

圖1 整體設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the whole design

2.2硬件設(shè)計(jì)

硬件部分主要包括實(shí)訓(xùn)臺(tái)、 通信部分。

1)實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)

專業(yè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)需要考慮實(shí)訓(xùn)，要做到操作方便、結(jié)構(gòu)清晰，為此采用可移動(dòng)底盤和便于掛接安裝的雙面方孔掛板組合。雙面方孔掛板方便安裝各種設(shè)備，移動(dòng)底盤方便實(shí)訓(xùn)期間的移動(dòng)展示，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。其他觀測設(shè)備的實(shí)訓(xùn)臺(tái)只需要在原設(shè)備下面增加移動(dòng)底盤即可，方便移動(dòng)。

圖2 集成實(shí)訓(xùn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of integrated training platform

2)Wi-Fi通信模塊選型

Wi-Fi通信模塊[7]目前種類較多，本設(shè)計(jì)采用比較成熟的ESP8266系列模塊。ESP8266模塊是自成體系的Wi-Fi通信模塊，能夠獨(dú)立運(yùn)行。模塊具有強(qiáng)大的片上處理和存儲(chǔ)能力，可通過 GPIO 口集成各種傳感器。模塊支持802.11 b/g/n無線標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)置 TCP/IP 協(xié)議[8]棧，安全機(jī)制采用 WPA/WPA2安全模式。通信接口包括UART，PWM，GPIO等，供電電壓為3.3 V。

3)ESP8266與氣象設(shè)備通信接口

氣象設(shè)備上的電源一般為5 V或12 V，所以在使用ESP8266模塊時(shí)需要對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)采用AMS1117穩(wěn)壓器將電壓調(diào)整為3.3 V后，提供給ESP8266模塊使用。本設(shè)計(jì)在使用ESP8266模塊時(shí)，主要考慮通信模塊的通信接口與氣象設(shè)備之間的連接問題。通信接口主要是2個(gè)通信設(shè)備的電平不匹配問題，氣象設(shè)備的接口電平為RS232標(biāo)準(zhǔn)，電平范圍在-15～+15 V之間，而ESP8266模塊的接口電平為TTL標(biāo)準(zhǔn)，電平范圍在0.8～2.4 V范圍內(nèi)。為此，使用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片完成氣象設(shè)備和通信模塊之間的通信電平轉(zhuǎn)換匹配。通信接口連接示意圖如圖3所示。

圖3 通信接口連接示意圖Fig.3 Schematic diagram of communication interface connection

氣象設(shè)備和ESP8266模塊采用RS232串行通信方式。通信傳輸速率為9 600 bit/s，數(shù)據(jù)位8位，1位停止位，無校驗(yàn)位。兩者之間使用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片建立物理連接，實(shí)現(xiàn)兩者信號(hào)電平的匹配轉(zhuǎn)換。將ESP8266的TTL電平串口與MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的T1IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平從T1OUT送到氣象設(shè)備RS232接口；氣象設(shè)備的RS-232接口從MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的R1IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL電平后從R1OUT輸出。由于RS232是一種全雙工通信方式，所以在連接時(shí)需要?dú)庀笤O(shè)備的TX發(fā)送接口與ESP8266的RX接收接口連接，對(duì)應(yīng)的ESP8266模塊的TX發(fā)送接口與氣象設(shè)備的RX接收接口連接，才能完成氣象設(shè)備與ESP8266模塊之間的正常通信。

2.3軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)需求，軟件部分主要包括Wi-Fi通信模塊的軟件設(shè)置和計(jì)算機(jī)上位機(jī)通信軟件的設(shè)計(jì)。

1)軟件需求

軟件需求涉及2個(gè)部分，分別為ESP8266模塊的傳輸需求和上位機(jī)通信軟件的需求。

ESP8266模塊具備與上位機(jī)軟件自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)連接的功能，然后通過串口與氣象設(shè)備通信，接收氣象設(shè)備的數(shù)據(jù)后，通過網(wǎng)絡(luò)通信將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)軟件。

上位機(jī)通信軟件需要能響應(yīng)ESP8266模塊的網(wǎng)絡(luò)連接請(qǐng)求并建立通信連接。當(dāng)接收到通信模塊的數(shù)據(jù)后，能將數(shù)據(jù)封裝后傳輸給對(duì)應(yīng)的虛擬串口[9]。同理將虛擬串口傳來數(shù)據(jù)封裝后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給ESP8266。

2)設(shè)計(jì)方案

由于各個(gè)氣象設(shè)備要求上傳數(shù)據(jù)時(shí)間在同一時(shí)刻，并發(fā)通信，為此設(shè)計(jì)為每個(gè)氣象設(shè)備單獨(dú)建立一條透明網(wǎng)絡(luò)傳輸通道[10]。網(wǎng)絡(luò)通信包括TCP模式和UDP模式。UDP模式是一種簡單不可靠信息傳輸服務(wù)方式，當(dāng)信息發(fā)送后，無應(yīng)答機(jī)制，無法得知信息是否完整到達(dá)。TCP模式為信息可靠傳輸方式，當(dāng)信息發(fā)送后，有應(yīng)答機(jī)制，可以保證信息基本不丟失。本設(shè)計(jì)采用TCP工作模式，計(jì)算機(jī)通信軟件采用TCP服務(wù)端模式，氣象設(shè)備端Wi-Fi通信模塊使用TCP客戶端模式[11]，由Wi-Fi通信模塊主動(dòng)連接計(jì)算機(jī)TCP通信端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立。計(jì)算機(jī)通信軟件為每個(gè)TCP通信端口虛擬一個(gè)RS232端口，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用軟件的通信[12]。即完成了氣象設(shè)備—無線通信模塊—上位機(jī)通信軟件—?dú)庀髴?yīng)用軟件之間的相互通信，實(shí)現(xiàn)氣象設(shè)備和氣象應(yīng)用軟件之間的透明傳輸。軟件主要包括終端無線通信軟件和上位機(jī)通信軟件2個(gè)部分。其中，終端通信軟件由ESP8266模塊自身系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)通信軟件由TCP服務(wù)端、網(wǎng)口與串口協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬串口等主要模塊組成。通信軟件結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 通信軟件結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram of communication software

3)軟件實(shí)現(xiàn)

ESP8266模塊設(shè)置。ESP8266模塊內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧，自身完成了RS232到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，只需要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信配置即可。模塊支持softAP模式，Station模式，softAP + Station 共存3種模式。SoftAP為無線接入點(diǎn)模式，即是一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)。Station為無線終端模式，即是一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的終端。本設(shè)計(jì)使用Station模式，同時(shí)使用透傳功能模式。透明傳輸功能是指設(shè)備終端通過RS232串口將數(shù)據(jù)發(fā)給 ESP8266模塊，ESP8266模塊再通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送出去；同理ESP8266模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)后，通過RS232串口傳給設(shè)備終端。傳輸過程中，ESP8266模塊只負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳到目標(biāo)地址，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何加工處理，發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)內(nèi)容、長度完全一致，傳輸過程就像完全透明一樣。ESP8266模塊透明傳輸功能設(shè)置命令如下：

AT+SAVETRANSLINK=,,,,,

其中，為是否進(jìn)入透傳模式，1為開機(jī)進(jìn)入透傳模式，0為取消開機(jī)透傳模式。為遠(yuǎn)程連接IP地址。為遠(yuǎn)程連接port端口號(hào)。為采用TCP或者UDP模式，默認(rèn)為TCP模式。為保持TCP連接的偵測時(shí)間，最短為500ms。為采用UDP模式時(shí)，使用的本地port端口號(hào)。

執(zhí)行此命令后，設(shè)置的結(jié)果將會(huì)保存到ESP8266模塊的Flash中，掉電時(shí)不丟失，重新加電后，自動(dòng)按照設(shè)置的參數(shù)進(jìn)入透傳模式。

上位機(jī)通信軟件實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)通信軟件主要完成與ESP8266模塊的TCP通信鏈接、虛擬串口的創(chuàng)建等功能，軟件流程見圖5。

圖5 上位機(jī)通信軟件流程圖Fig.5 Flow chart of computer communication software

軟件首先根據(jù)氣象裝備通信串口數(shù)量創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的虛擬串口，保證應(yīng)用軟件能正常運(yùn)行。其次是創(chuàng)建TCP服務(wù)，等待ESP8266通信模塊的連接，并與ESP8266模塊共同完成透明通信通道的建立，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)。

虛擬串口主要是通過虛擬驅(qū)動(dòng)技術(shù)完成，虛擬串口需要實(shí)現(xiàn)與硬件串口相同的參數(shù)接口[13]。最佳方法是修改硬件串口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，模擬硬件串口，但是虛擬串口驅(qū)動(dòng)開發(fā)中不涉及硬件控制，只為建立虛擬串口設(shè)備對(duì)象、鏈接符號(hào)以及初始化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[14]，并實(shí)現(xiàn)虛擬串口的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換。

TCP通信部分實(shí)現(xiàn)終端連接和數(shù)據(jù)通信，由于通信軟件需要和多個(gè)氣象裝備終端之間通信，每個(gè)氣象裝備終端對(duì)應(yīng)一個(gè)虛擬串口。為此創(chuàng)建多線程，每個(gè)虛擬串口對(duì)應(yīng)TCP服務(wù)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件與設(shè)備終端之間的數(shù)據(jù)透明傳輸。

軟件啟動(dòng)后，首先讀取已設(shè)置的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)要求創(chuàng)建多個(gè)虛擬串口，再根據(jù)虛擬串口綁定對(duì)應(yīng)TCP服務(wù)網(wǎng)絡(luò)端口。當(dāng)有通信終端連接時(shí)，軟件會(huì)響應(yīng)連接，并建立一條透明傳輸通道[15]，滿足氣象裝備與應(yīng)用軟件之間的通信。

3 測試和應(yīng)用

在氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)完成后，搭建了硬件和開發(fā)軟件系統(tǒng)，并進(jìn)行了測試和應(yīng)用。

3.1平臺(tái)測試

平臺(tái)測試主要測試通信系統(tǒng)能否達(dá)到設(shè)計(jì)需求，滿足各個(gè)氣象裝備到應(yīng)用軟件的通信。打開通信軟件，界面如圖6所示。

圖6 上位機(jī)通信軟件界面Fig.6 PC communication software interface

1)功能測試

軟件首先根據(jù)設(shè)定參數(shù)創(chuàng)建虛擬串口和網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)聽端口，當(dāng)對(duì)終端設(shè)備上電后，設(shè)備陸續(xù)連接上通信軟件。經(jīng)測試通信正常。應(yīng)用軟件顯示如圖7所示。

圖7 應(yīng)用軟件測試顯示圖Fig.7 Application test display diagram

2)性能測試

在測試過程中，逐個(gè)增加氣象設(shè)備通信傳輸個(gè)數(shù)，最多增加到8個(gè)設(shè)備，平臺(tái)仍正常工作并能快速完成氣象設(shè)備與氣象應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸。由于Wi-Fi的通信速率遠(yuǎn)高于串口通信速率，所以實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸中未出現(xiàn)卡頓、延長等現(xiàn)象。使用5臺(tái)氣象設(shè)備與通信軟件連續(xù)測試，氣象設(shè)備每分鐘傳輸一組數(shù)據(jù)，連續(xù)測試7天，總數(shù)據(jù)量為50 400組，軟件接收數(shù)據(jù)為50 400組，未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，平臺(tái)功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能穩(wěn)定。

3.2平臺(tái)應(yīng)用

將實(shí)訓(xùn)平臺(tái)投入實(shí)際應(yīng)用，其功能和性能都滿足了業(yè)務(wù)需求。在實(shí)訓(xùn)操作中可以保障實(shí)訓(xùn)人員方便地練習(xí)各類設(shè)備器件的拆裝和維護(hù)維修。同時(shí)由于可移動(dòng)和無線設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)人員可以便捷地移動(dòng)整個(gè)平臺(tái)，非常靈活、方便。

本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)在功能、性能及穩(wěn)定性等方面都達(dá)到了預(yù)計(jì)目標(biāo)，滿足了實(shí)訓(xùn)需求，極大地提高了實(shí)訓(xùn)效率。

4 結(jié) 論

本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)采用Wi-Fi技術(shù)和虛擬串口技術(shù)，搭建了硬件和軟件系統(tǒng)，硬件部分采用ESP8266模塊完成通信模塊的通信接口和供電電壓轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)通信軟件采用TCP服務(wù)端模式，氣象設(shè)備端Wi-Fi通信模塊使用TCP客戶端模式，由Wi-Fi通信連接計(jì)算機(jī)TCP通信端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立，形成一條透明傳輸通道，以滿足氣象裝備與應(yīng)用軟件之間的通信。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多類氣象裝備集中實(shí)訓(xùn)的功能，整體布線簡潔、擴(kuò)展靈活、性能穩(wěn)定。經(jīng)性能測試和應(yīng)用，總體效果理想，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初的要求。

/

[1] 黃麗娥.網(wǎng)口設(shè)備虛擬串口設(shè)備技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

HUANG Li′e. Design and Implementation of Net Port Virtual Serial Port Device Technology[J]. Guangzhou: South China University of Technology, 2012.

[2] 孫筱萌,夏斌,韓德紅，等.Windows 2000下虛擬串口WDM驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)[J].空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào),2008, 22(1):70-72.

SUN Xiaomeng, XIA Bin，HAN Dehong, et al. Development of virtual serial port WDM driver under Windows 2000[J]. Journal of Air Force Radar Academy, 2008, 22(1):70-72.

[3] 葛中芹,戚海峰,張衡,等.一種基于CAN總線的CO氣體監(jiān)測系統(tǒng)[J].電子測量技術(shù),2013,36(7):102-106.

GE Zhongqin, QI Haifeng, ZHANG Heng, et al. Monitoring system for CO based on CAN bus[J]. Electronic Measurement Technology, 2013, 36(7):102-106.

[4] 付占穩(wěn),劉建業(yè),張平平，等.基于RS-485通信網(wǎng)絡(luò)的分布式測控結(jié)構(gòu)在溫室群集散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(2):173-176.

FU Zhanwen，LIU Jianye，ZHANG Pingping, et al. Application of DCS based on RS-485 bus in control greenhouses[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology,2006,27(2):173-176.

[5] 戴娟,倪瑛.智能傳感器物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,11(2):64-66.

DAI Juan, NI Ying. A design of integrated training platform of smart sensor intermet of things[J]. Journal of Nanjing Institute of Industry Technology, 2011, 11(2):64-66.

[6] 宗曉萍,劉巍.無線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J],河北工業(yè)科技,2010, 27(6):500-502.

ZONG Xiaoping,LIU Wei.Design of wireless temperature and humidity acquisition system[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2010, 27(6):500-502.

[7] 郭鵬,楊春暉,陳蕾，等.一種低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].河北工業(yè)科技,2009,26(4):253-255.

GUO Peng,YANG Chunhui，CHEN Lei,et al.A kind of low-power wireless sensor network node design[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2009,26(4):253-255.

[8] 高源,李冶.嵌入式系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用研究[J]. 信息與電腦:理論版,2012(4):82-83.

[9] 寧雙龍,孟利民.無線協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中虛擬串口的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(5):83-86.

NING Shuanglong,MENG Limin. Design and application of virtual serial port in wireless protocol transform system[J]. Journal of Hangzhou Dianzi University, 2009,29(5):83-86.

[10] 王繼晨,鄒垚昭,江愿,等.一種基于IP的適于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的高速通信協(xié)議的設(shè)計(jì)[J].電子測量技術(shù),2015,38(9):139-142.

WANG Jichen, ZOU Yaozhao, JIANG Yuan, et al. Design and implementation of IP-based high-speed and reliable communication protocol[J]. Electronic Measurement Technology, 2015,38(9):139-142.

[11] 趙飛飛,金彥亮,熊勇.基于WiFi嗅探的感知系統(tǒng)研究[J].電子測量技術(shù),2016,39(10):108-113.

ZHAO Feifei, JIN Yanliang, XIONG Yong.Sensing system based on WiFi probing[J]. Electronic Measurement Technology, 2016, 39(10):108-113.

[12] 蔣嘉柔，蘇寒松,李婷.基于手機(jī)終端無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測量技術(shù),2015,38(10):122-130.

JIANG Jiarou, SU Hansong, LI Ting. Design and implementation of wireless communication system based on mobile phone terminal[J]. Electronic measurement Technology, 2015,38(10):122-130.

[13] 李智敏.USB虛擬串口通信實(shí)現(xiàn)[J].電子科技,2014,27(3):120-122.

LI Zhimin.Implementation of virtual serial port communication based on USB[J]. Electronic Science and Technology,2014,27(3):120-122.

[14] 沙濤,王欽友,杭建軍.虛擬串口軟件程序結(jié)構(gòu)及其接口[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004,27(23):60-62.

SHA Tao, WANG Qinyou, HANG Jianjun. Software and interface about virtual serial communication device[J]. Modern Electronic Technology, 2004, 27(23):60-62.

[15] 姜元建,王斌,徐偉.虛擬串口管理軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].微型電腦應(yīng)用,2011,27(4):55-56.

JIANG Yuanjian, WANG Bin,XUWei.Design and application of virtual serial port management software[J]. Microcomputer Applications, 2011, 27(4):55-56.

Design of training platform of meteorological equipment based on Wi-Fi technology

YAO Luntao1， JIN Long1， MAO Fei1， ZHU Genghua1， PENG Xiangyu2

(1.Hebei Provincial Meteorological Technical Equipment Center，Shijiazhuang, Hebei 050021, China；2.Hebei Provincial Meteorological Disaster Prevention Center，Shijiazhuang, Hebei 050021, China)

In order to realize the convenient and efficient training of meteorological equipment support personnel, a mobile training platform of meteorological equipment based on Wi-Fi technology is designed by using wireless communication technology. The system converts the serial protocol data of meteorological equipment into network protocol data through the wireless communication module, then uses Wi-Fi wireless technology to transfer data to the computer side. Finally, the protocol data is converted to serial protocol data in the computer side of the network, and the data is sent to meteorological application software through the virtual serial port. As a result, a wireless and transparent transmission link is established between meteorological equipment and meteorological application software. Not only the wiring complexity is reduced, but also the flexibility of expansion is enhanced. The training platform adopts the centralized design of mobile, wireless communication and meteorological equipment to solve the problems of many types of equipment and complicated wiring in the training of meteorological equipment, and provides a standardized training environment for technical equipment training of meteorological equipment. In the actual training of municipal technical support personnel, it is verified that practical training platform has some practicality in actual operation, which can effectively improve the training efficiency. The design of the training platform offers a new approach to the training of meteorological equipment support personnel.

wireless communication technology; Wi-Fi; meteorological equipment; training platform; virtual serial port

1008-1534(2017)06-0465-06

TP393.03

A

10.7535/hbgykj.2017yx06013

2017-09-09;

2017-10-19；責(zé)任編輯：張 軍

河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(16273705D)

幺倫韜(1979—)，男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信方面的研究。

E-mail:yaoluntao@139.com

幺倫韜，金 龍，毛 飛，等.基于Wi-Fi技術(shù)的氣象裝備實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì) [J].河北工業(yè)科技,2017,34(6):465-470.

YAO Luntao，JIN Long，MAO Fei,et al. Design of training platform of meteorological equipment based on Wi-Fi technology[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2017,34(6):465-470.