基于ＧＰＲＳ的自動氣象站設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(fù)功能；當采集元素數(shù)量、種類發(fā)生變化時，應(yīng)方便升級。

四、中央站通信服務(wù)及監(jiān)控軟件的設(shè)計

中央站通信服務(wù)軟件是自動氣象站網(wǎng)絡(luò)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集、測報數(shù)據(jù)服務(wù)和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)控的核心。它是面向系統(tǒng)管理人員和應(yīng)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(shè)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(wù)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(luò)配置、監(jiān)控操作的圖形界面。

五、中心站數(shù)據(jù)應(yīng)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(luò)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(shè)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(wù)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(yù)報人員的使用習(xí)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(wù)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(zāi)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(wù)等領(lǐng)域地面高密度氣象探測和快速資料收集、應(yīng)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(yīng)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(wù)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(wù)。

參考文獻：

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作者簡介：

許瑋，女，2006.9-2009.3在讀于武漢郵電科學(xué)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。