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基于单片机的气象信息实时监测系统设计气象是人们日常生活中非常重要的一部分，无论是农业生产、交通出行、还是城市规划和环境保护，都需要依赖气象信息的实时监测和分析。
如今，随着科技的不断发展和应用领域的不断扩展，基于单片机的气象信息实时监测系统也越来越受到人们的关注，成为了一种新兴的测量技术。
一、气象信息实时监测系统的介绍基于单片机的气象信息实时监测系统是一种集测量、记录、传输和处理于一体的综合性气象监测系统，通常包括温度、湿度、风速、风向、降雨量等多种气象因素的检测和测量模块，以及数据传输模块、数据处理模块和显示输出模块等多个子系统。
二、气象信息实时监测系统的设计原理基于单片机的气象信息实时监测系统的设计原理主要包括两部分：检测和控制。
1.检测模块的设计温度、湿度、风速、风向、降雨量等多种气象因素是气象信息实时监测系统的核心要素，因此检测模块的设计至关重要。
通常情况下，温度和湿度检测采用单片机内置的ADC进行检测，而风速和风向通常采用MEMS微型风速风向传感器进行检测，降雨量则采用一种特殊的杯式雨量计进行检测。
2.控制模块的设计控制模块主要包括数据传输、数据处理和输出控制三个部分。
其中，数据传输模块负责将检测到的气象数据传输至外部设备，如计算机、手机等；数据处理模块主要负责对检测到的气象数据进行处理和分析，提取出有用的信息；而输出控制模块则负责将处理后的气象数据以直观、易读的方式进行输出，以便用户快速掌握气象信息变化情况。
三、气象信息实时监测系统的应用前景随着城市化进程的加速，城市规划和环境保护也成为了人们越来越关注的话题。
基于单片机的气象信息实时监测系统，无疑将在城市规划和环境保护方面发挥越来越重要的作用。
例如，在城市道路规划和设计中，气象信息实时监测系统可以提供相应的气象数据，帮助道路设计师更好地选择材料和设计结构；在环境保护方面，气象信息实时监测系统则可以帮助环保部门实时掌握空气质量、水质状况等关键信息，为环境治理提供有力支持。
一、实验背景随着科技的不断发展，智能气象站作为一种新型气象观测设备，在气象监测、环境监测、灾害预警等领域发挥着越来越重要的作用。
为了深入了解智能气象站的工作原理和应用价值，我们开展了为期两周的智能气象站实验。
本实验旨在验证智能气象站的数据采集、处理和传输功能，并对其在环境监测和灾害预警中的应用进行探讨。
二、实验目的1. 了解智能气象站的基本结构和工作原理；2. 验证智能气象站的数据采集、处理和传输功能；3. 探讨智能气象站在环境监测和灾害预警中的应用价值。
三、实验方法1. 实验设备：智能气象站、电脑、传感器、数据线等；2. 实验步骤：（1）搭建实验平台，连接智能气象站与电脑；（2）设置智能气象站的工作参数，包括数据采集频率、传输方式等；（3）启动智能气象站，观察数据采集、处理和传输过程；（4）分析实验数据，探讨智能气象站的应用价值。
四、实验结果与分析1. 智能气象站数据采集功能验证实验结果表明，智能气象站能够实时采集气温、湿度、风速、风向、降雨量等气象参数，数据采集频率可设置，最高可达每分钟一次。
采集的数据精度较高，满足环境监测和灾害预警的需求。
2. 智能气象站数据处理功能验证实验中，智能气象站对采集到的数据进行实时处理，包括数据滤波、插值等。
处理后的数据能够准确反映环境变化，为后续分析提供可靠依据。
3. 智能气象站数据传输功能验证实验结果表明，智能气象站采用无线传输方式，数据传输速度快，稳定性高。
在实验过程中，数据传输未出现中断现象，满足实时监测需求。
4. 智能气象站应用价值探讨（1）环境监测：智能气象站能够实时监测环境变化，为环境保护提供数据支持。
例如，监测空气质量、水质、土壤污染等，有助于及时发现环境问题，采取相应措施。
（2）灾害预警：智能气象站可以提前预警自然灾害，如暴雨、洪水、干旱等。
通过分析气象数据，预测灾害发生的时间和范围，为防灾减灾提供科学依据。
（3）农业生产：智能气象站可以为农业生产提供气象数据支持，帮助农民合理安排种植计划，提高农作物产量。
基于单片机的自动气象监测系统的设计与实现雷文礼;任新成;曹新亮【摘要】With the continuous improvement of electronic technology and weather monitoring technology,modern weather monitoring has been transited from artificial monitoring to automatic weather monitoring gradually. An automatic weather moni⁃toring system based on single chip microcomputer is designed,which is consisted of data acquisition part,data reception part and host computer. Data acquisition part is responsible for collecting temperature and humidity data information,data reception part is in charge of displaying the collected temperature and humidity data information,and the displayed data information is sent to the host computer for saving and subsequent processing. This system has good stability,high precision,wide operation and application range,and strong adaptability,and can achieve unattended operation. The system can be widely used in agricul⁃ture,hydrology,militaryaffairs,warehouse,airport,scientific research and other fields.%随着电子技术和气象监测技术的不断进步，现代气象监测已经由原来的人工监测逐步过渡到自动气象监测。
基于MCS-51的小型电子气象站设计段瑞珍;王仲文;韩硕【摘要】This paper presents a design of a small electronic weather station controlled by MCS-51 micro control unit (MCU), and the data is collected through relevant sensors based on micro control unit, then the data is sent to the PC by a serial port, relevant information display and recording are completed on the PC. The design presented in this paper could not only meet the monitoring requirements, but also effectively reduce users' costs.%本文提出一种基于MCS-51系列单片机的小型电子气象站设计，由单片机通过相关传感器采集数据，再由串口发送到PC机，在PC机上完成相关信息的显示与记录。
在满足监测要求的同时，有效地降低用户的使用成本。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】2页(P188-188,189)【关键词】电子气象站;单片机;串口通讯【作者】段瑞珍;王仲文;韩硕【作者单位】哈尔滨理工大学荣成学院，威海264300;哈尔滨理工大学荣成学院，威海264300;哈尔滨理工大学荣成学院，威海264300【正文语种】中文【中图分类】P415.10 引言大型自动化气象站设备的价格普遍较高，不利于此类产品的普及和使用[1]。
对于校园、船舶、机场等用户，可以采用电子式气象站来满足获取气象数据的需求，同时也可有效地降低相关成本[2]。
单片机与智能气象站探索单片机在气象数据采集和中的应用随着科技的不断进步，单片机在各行各业的应用越来越广泛。
其中，智能气象站是一个重要的应用领域。
本文将介绍单片机在智能气象站中的应用，探讨单片机在气象数据采集和处理中的重要性。
一、智能气象站简介智能气象站是一种可以自动采集、传输和处理气象数据的设备。
它可以测量和记录各种气象要素，如温度、湿度、气压、风速、风向等。
同时，智能气象站还可以实时传输这些数据，并进行分析处理。
由此可以看出，智能气象站在气象监测和预测中发挥了重要的作用。
二、单片机在智能气象站中的应用单片机是一种集成电路，包含了中央处理器、存储器、输入输出接口等。
由于其体积小、功耗低、成本低廉等优点，单片机在智能气象站中得到了广泛的应用。
1. 数据采集智能气象站需要采集各种气象数据，如温度、湿度、气压等。
传统的气象站一般采用模拟电路进行数据采集。
但是，模拟电路存在精度低、抗干扰能力差等问题。
而使用单片机进行数据采集，可以提高采集精度、减少干扰，同时还可以实现多通道采集和自动校准等功能。
2. 数据传输智能气象站需要将采集到的数据传输到中央处理器进行处理。
传统的气象站通常采用串口通信等方式传输数据。
但是，串口通信存在干扰、通信速度慢等问题。
而使用单片机进行数据传输，可以通过网络通信等方式实现高速、稳定的数据传输。
3. 数据处理智能气象站采集到的数据需要进行处理，并生成相应的气象预报等信息。
传统的气象站通常采用微型计算机等设备进行数据处理。
但是，微型计算机功耗大、体积大等问题限制了其在智能气象站中的应用。
而使用单片机进行数据处理，可以实现低功耗、小体积、高性能的数据处理。
三、单片机在气象数据采集和处理中的重要性气象数据采集和处理需要高精度、高可靠性的设备。
而单片机具有精度高、抗干扰能力强、性能稳定等优点，因此在气象数据采集和处理中发挥了重要的作用。
使用单片机可以提高气象数据的采集精度和实时性，同时还可以实现多通道采集和自动校准等功能。
单片机智能气象预测应用实现气象数据的预测随着科技的快速发展，单片机作为一种微型计算机，被广泛应用于各个领域。
其中，单片机智能气象预测应用成为了人们关注的热点领域之一。
本文将探讨如何通过单片机实现气象数据的预测，并介绍相关的技术应用。
1. 单片机智能气象预测应用的意义单片机智能气象预测应用能够实现气象数据的实时监测和预测，具有以下几个方面的意义：1.1 提升气象预测的准确性传统的气象预测主要依赖于气象台的观测数据和气象专家的经验判断，存在一定的误差。
而单片机智能气象预测应用能够通过传感器实时采集气象数据，并通过算法分析和模型推测，提高气象预测的准确性。
1.2 加强气象灾害防范气象灾害对人们的生命财产安全造成了极大的威胁。
通过单片机智能气象预测应用，可以提前获得气象变化的信息，包括暴雨、台风、雷电等气象灾害，从而采取相应的防范措施，减少灾害损失。
1.3 优化农业生产农业对于天气的变化十分敏感，适时的气象预测能够提供农业生产所需的气候信息，帮助农民科学种植、合理安排农事活动，最大程度地提高农作物的产量和质量。
2. 单片机智能气象预测应用的技术实现单片机智能气象预测应用主要包括以下几个方面的技术实现：2.1 气象传感器的应用通过安装气象传感器，单片机能够实时采集气象数据，包括温度、湿度、气压、风速等信息。
常见的气象传感器有温湿度传感器、气压传感器、风速传感器等。
2.2 气象数据的采集与处理单片机通过串口或者其他方式与气象传感器进行数据通信，将采集到的气象数据传输给单片机进行处理。
处理过程包括数据的解析、存储、分析等，可以使用C语言或者其他编程语言实现。
2.3 气象预测模型的建立与训练通过对历史气象数据的分析，可以建立气象预测模型。
常见的模型有回归模型、神经网络模型、支持向量机模型等。
需要利用机器学习或者其他算法对模型进行训练，以提高预测的准确性。
2.4 气象数据的可视化展示为了更好地展示气象数据，可以使用LCD显示屏或者其他显示设备将预测结果呈现给用户。
基于51单片机的车载微型交通气象站设计*；；（吉林大学 仪器科学与电气工程学院，长春 130022）摘要：随着微型计算机、新一代通信技术以及新型传感器的不断推广与应用，我国的气象监测系统必然将转向微功耗、智能化、高可靠性、低成本广泛性方向发展，必将为我们的生产和生活提供更可靠，更详细的气象信息。
本次设计利用单片机实现的车载交通微型气象站，能实现气象站小型化和具体化，以物联网为应用场景，多节点不同区域结合实时对大范围的数据进行采集并上传到网络，为车载互联网的数据储备提供新思路。
关键词：单片机，微型气象站， 数据采集 中图分类号：TG156 文献标识码：AThe design of vehicle micro traffic weather station based on 51SCMAN Yan; SHI Jing; WEI Xin（College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun130061,China)Abstract: With the continuous promotion and application of microcomputer, a new generation of communications technology and new type sensors ，the development of weather monitoring system in China will inevitably turn to the direction of micro power, intelligent, high reliability, low cost, which will provide more reliable detailed meteorological information for our production and life. The design of vehicle traffic micro weather station is made by using a single chip microcomputer, which can make the station more small and concrete. Combining multiple nodes with different regions, a wide range of real-time data is collected and uploaded to the network with application scene of the Internet of things. It provides a new idea for data storage of the onboard Internet. Key words ：SCM ; Micro traffic weather station; Data acquisition*指导教师： 刘名扬 项目类型： 创新项目0 前言当今社会能够实时准确且尽可能全国大范围对温湿度、风力风向等气象数据进行采集投入大，耗费高，本项目研究基于车载物联网、低成本、大范围地对各地气象数据进行采集。
单片机智能气象监测应用实现气象数据的监测单片机智能气象监测应用是一种利用微控制器、传感器等技术手段，实现对气象数据的监测和分析的系统。
该系统通过采集各类气象数据，并对数据进行处理和显示，帮助用户全面了解当前的气象状况，并提供相关的预警信息。
一、系统组成与工作原理单片机智能气象监测应用主要由传感器、单片机、显示屏和数据处理模块等组成。
传感器负责采集气象数据，如温度、湿度、气压、风速等；单片机则负责接收传感器数据、进行数据处理、控制显示屏显示和向用户提供功能操作界面等；显示屏负责显示气象数据及系统状态信息；数据处理模块则负责对采集的气象数据进行处理和分析，如生成历史数据、预警信息等。
系统的工作原理是：传感器通过采集环境中的气象数据，并将数据通过模拟或数字信号传输给单片机；单片机接收到传感器数据后，根据预设的算法进行数据处理，比如校准、滤波、单位转换等，然后将处理结果发送给显示屏进行展示；同时，单片机还会对数据进行分析，如与历史数据进行对比，判断当前气象状况是否正常，若存在异常情况，则触发相应的预警机制，提醒用户采取相应的措施。
二、功能特点与应用场景单片机智能气象监测应用具有以下功能特点：1.实时监测：该应用能够实时采集环境中的气象数据，如温度、湿度、气压、风速等，用户可以随时了解当前的气象状况。
2.数据分析：系统能够对采集到的气象数据进行处理和分析，如与历史数据进行对比，判断当前气象状况是否正常，并生成相应的趋势图表。
3.预警提示：系统可以根据预设的阈值进行判断和预警，当气象数据超过或低于设定的阈值时，系统会及时提醒用户，以便采取相应的安全和保护措施。
4.可远程访问：系统可以通过网络或无线通信方式将采集到的气象数据上传至云端，用户可以远程访问和查询气象数据，方便实时监测和分析。
单片机智能气象监测应用可以广泛应用于气象监测站、农田气象监测、工业生产线气象控制等领域。
例如，在农田气象监测中，该应用可以及时采集农田的温湿度、降雨量等气象数据，帮助农民合理调控灌溉和施肥，提高作物产量和质量。
基于MSP430单片机的气象数据采集系统的开题报
告
一、课题背景
随着气象数据在社会和经济领域中的应用越来越广泛，对气象数据
采集的精度和实时性要求也越来越高。
目前常见的气象数据采集系统大
多是基于单片机或嵌入式系统实现。
其中，基于MSP430单片机的气象
数据采集系统具有低功耗、高性能和易于移植等优点，在气象监测、天
气预报、气候变化研究等领域得到了广泛的应用。
二、课题目的
本课题旨在设计一种基于MSP430单片机的气象数据采集系统，实
现对温度、湿度、气压等气象数据的实时采集和存储，并通过串口将数
据上传至PC机进行处理和分析，进一步提高气象数据采集的准确性和实时性，为气象监测和气候研究提供支持。
三、课题内容
1.设计硬件电路，包括温湿度传感器、气压传感器、MSP430单片机、EEPROM存储器、LCD显示屏等模块的连接和布局。
2.编写MSP430单片机的驱动程序，实现温湿度传感器、气压传感
器的数据采集和存储，EEPROM存储器的读写操作以及LCD显示屏的输
出功能。
3.编写UART通信程序，实现与PC机的串口通信，将采集到的气象数据上传至PC机进行处理和分析。
4.设计PC机端程序，实现对上传的气象数据进行实时显示、存储和分析处理，同时支持数据导出和图表绘制等功能。
四、课题意义
本课题的研究成果可以广泛应用于气象监测、气候变化研究、天气预报和环境监测等领域，对提高气象数据采集的准确性和实时性，促进社会和经济发展具有重要意义。
基于ATmega16 单片机的微型气象探测系统设计-设计应用摘要：设计了一种便携式低功耗微型气象探测系统，该系统以低功耗ATmega16单片机作为控制部件，采用温湿度传感器、气压传感器以及光强度传感器，进行温度、湿度、气压和光照强度的测量；通过12864液晶、时钟芯片和E2PROM实现数据的显示、存储和查询。
实验测试结果表明该微型气象探测系统的测量精度达到了普通气象测量要求，稳定性高。
由于该气象探测系统具有微型化、低功耗、实时化和便携式等特点，因而特别适用于小区域的气象监测。
0引言气候变化使得我国干旱，洪涝等自然灾害更加严重，提高我国的气象探测能力，有助于增强我国灾害预警和人工影响天气能力。
因此，气象要素测量系统开发研究具有重要的意义。
目前很多地区气象要素的测量大多依靠当地天气预报，然而天气预报地域范围较广，无法到小区域的气候测量。
而搭建气象台成本较高，性价比低，因此设计一种微型化，便携式的综合气象探测系统就显得十分必要。
针对以上问题本文设计了一种便携式气象探测系统，该气象检测系统可以有效地测量小区域的温度、湿度、气压、光照强度等气象参数，精度可达到普通气象测量要求，还有显示、存储、回溯查询的功能，具有低功耗、微型化、便携式、低成本的特点，适应于各种小区域的气象测量，具有一定的实用价值。
1系统设计和工作原理本气象测量系统以低功耗AVR单片机ATmega16作为控制部件，如图1所示，由温度测量模块、湿度测量模块、气压测量模块、光照强度测量模块、时钟芯片、E2PROM、液晶显示和独立按键等模块组成。
通过各个传感器将温度、湿度、气压、光强度转化为电信号，利用单片机处理后得到测量数据，并在液晶上显示。
通过E2PROM和独立按键实现数据的存储和查询。
按下存储键，储存各个测量数据和时钟芯片得到的当前时间；按下查询键，查询以前存储的测量数据。
同时该系统还具有自动测量功能，自动测量时，关闭液晶，测得数据每30min存入E2PROM。
毕业设计（论文）题目基于单片机的气象监测仪的设计学院（系）：自动化专业班级：自动化0806班学生姓名：**指导教师：***学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：杨濛2012年 5 月28 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级指导教师工作单位设计(论文)题目:设计（论文）主要内容：要求完成的主要任务:（提示：要求学生设计的主要项目、具体内容、设计范围，所设计系统的具体结构及工艺要求；，还要指出对学生设计结果的检验要求，例如，是否要制作样机、是否要求有实验或实验方案，有软件设计的如何检查软件是否通过，设计是否达到要求的技术经济指标，最后还要说明学生撰写设计说明书时的一般或特殊的要求等。
）必读参考资料：指导教师签名系主任签名院长签名(章)附件6武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告在地面气象监测仪方面，正向高集成的综合地面观测方向发展，受困于技术原因，地面所有观测气象要素还不能全部实现自动观测。
目前国外一些发达国家已研发出技术先进集成度较高的产品，但不适合我国国情，主要表现在价格昂贵，技术支持和售后服务得不到保证，维护成本高。
针对这种情况，通过学习国外先进技术，研发既适合我国国情又尽可能与国际接轨的监测仪器，满足我国地面气象观测的要求。
基于单片机的自动气象监测系统的设计基于单片机的自动气象监测系统的设计摘要：自动气象监测系统是一种将传感器、微控制器、通信技术等综合应用于气象监测领域的智能设备。
本文基于单片机设计了一种自动气象监测系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
其中硬件设计主要包括传感器模块、数据采集模块和显示模块的选取和搭建，软件设计则是通过编程设计实现数据处理和分析、显示和存储等功能。
实验结果表明，本设计的自动气象监测系统具有较高的测量精度和数据处理能力，可广泛应用于气象监测与预警领域。
关键词：自动气象监测系统，单片机，硬件设计，软件设计，测量精度1. 引言气象监测作为天气预测和灾害预警的基础，对于社会生活、农业生产和工业生产等方面都具有非常重要的作用。
传统的气象监测方式主要依赖于人工观测，这种方式操作繁琐、效率低下并且存在一定的主观误差。
随着科技的发展，自动气象监测系统应运而生，解决了人工观测的这些问题。
2. 硬件设计2.1 传感器模块的选取和搭建气象监测系统的核心是传感器模块，用于获取各项气象参数的数据。
本设计选择了温湿度传感器、气压传感器和风速传感器作为监测参数。
温湿度传感器采用DHT11，气压传感器采用BMP280，风速传感器采用光电转换器的原理。
2.2 数据采集模块的选取和搭建数据采集模块主要负责将传感器获取的数据进行处理和存储。
本设计采用了单片机ATmega328P作为数据采集核心，通过串口通信与传感器模块进行数据交互。
同时，为了确保数据的准确性和稳定性，设计了滤波电路和放大电路。
2.3 显示模块的选取和搭建显示模块用于实时显示气象参数的数值和曲线。
本设计选择了12864液晶显示屏作为显示模块，通过单片机控制实现数据的图形化显示。
3. 软件设计3.1 数据处理和分析数据处理和分析是整个系统的核心功能，通过编程设计实现。
数据处理主要包括数据的格式转换、数据校验和数据编码等。
数据分析主要是对数据进行统计和分析，包括求平均值、最大值、最小值等。
目录设计总说明................................................................................................ 错误!未定义书签。
Introduction ............................................................................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
研究的背景....................................................................................... 错误!未定义书签。
国内外研究现状............................................................................... 错误!未定义书签。
课题研究的内容和意义................................................................... 错误!未定义书签。
第2章系统方案选择与论证 ................................................................. 错误!未定义书签。
设计要求........................................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的智能气象站设计概述本文档介绍了一种基于单片机的智能气象站的设计方案。
智能气象站是一种用于收集和分析气象数据的设备，能够实时监测和记录温度、湿度、气压等气象参数，并提供相应的数据分析和展示功能。
设计要点单片机选择设计中选择一种适合的单片机作为控制核心，常见的选择有Arduino、Raspberry Pi等。
根据需求考虑单片机的处理能力、接口和易用性等因素，确保能够满足气象站的功能要求。
传感器模块设计中需要选择合适的传感器模块用于测量温度、湿度、气压等气象参数。
常用的传感器模块有DHT11/DHT22用于温湿度测量，BMP180/BMP280用于气压测量。
根据实际需求选择模块并进行连接和校准。
数据采集与存储通过单片机控制传感器模块进行数据采集，并将采集到的数据存储到SD卡或者通过无线方式发送到服务器。
可以使用SD卡模块和相应的库实现数据的存储，或者通过WiFi/蓝牙等无线模块将数据发送到云端。
数据分析与展示设计中可以使用计算机或者手机等终端设备通过串口、WiFi 或者蓝牙等方式与气象站进行连接，获取采集到的数据并进行实时分析和展示。
可以使用图表、曲线等方式直观地展示气象参数的变化，并提供相应的报警功能。
功能扩展为了提升气象站的功能和性能，可以考虑以下功能扩展：- 添加风速风向传感器，实现对风速和风向的测量；- 添加雨量传感器，实现对降雨量的测量；- 添加光照传感器，实现对光照强度的测量；- 添加GPS模块，实现对定位信息的获取。
总结基于单片机的智能气象站设计方案涵盖了单片机的选择、传感器模块的选择和连接、数据采集与存储、数据分析与展示等关键要点。
同时，通过功能扩展可以进一步提升气象站的功能和性能。
该设计方案可为气象行业提供高效、实用的解决方案。
仪器科学与电气工程学院本科生科技学术实践“六个一”工程调研报告车载微型交通气象站姓名：学号：时间：2014.11.19车载微型交通气象站（）摘要：本次调研的目标是了解当前国内几家公司生产的微型气象站的工作原理，技术指标，以及研究方向。
进而为微型气象站的设计提供更完备的技术资料和科学背景。
本次调研采取实地参观，拜访请教，查找网络信息和文献资料的措施。
目前了解到当今社会能够实时准确且尽可能全国大范围对温湿度、风力风向等气象数据进行采集是很难不花费高成本就可以办到的，从而进行物联网式、低成本、大范围地对各地气象数据进行采集是很有必要的。
关键词：气象站，物联网，数据采集正文：1．调研主要内容、目标与方案（途径）简介调研内容：（1）采集方式，（2）工作原理，（3）技术方案（4）技术指标，（5）背景现状，（6）发展前景。
调研目标：（1）了解微型气象站的设计原理和技术方案；（2）总结发现现有系统的特点；（3）掌握进一步改善的设计方案和设计思路。
调研方案：（1）实地参观校内产品效果；（2）拜访请教该老师；（3）上网查找微型气象站的原理和设计方案；（4）阅读有关微型气象站的文献资料。
2.调研信息来源与调研过程的纪实现象观察：在吉林大学朝阳校区参观，了解校内的两个小型气象站。
拜访请教：时间：2014.4.10 地点：长春市单位：吉林大学人物：李冶老师交流内容：我主要请教了老师关于微型气象站的工作内容和设计思路。
设计思路：通过多个传感器，采集一系列天气参数，如：温度、湿度、风速、气压、可吸入颗粒物含量等。
通过模数转换，A/D采集部分将相应参数经过单片机传到上位机。
参数可以在界面上显示并存入电脑的数据库中，软件可以根据采集到的数据绘制实时的图像。
软件中如果能有一些数据处理，如：滤波、平滑等，效果会更好些。
老师强调的重点：1.各种传感器可以直接购置现有商品，有的输出的是数字信号，有的输出的是模拟信号；2.单片机可以选择自带模数转换盒A/D采集的型号，或直接购买开发板（430单片机应该够用）；3. 上位机界面可以选择用VB ，LabView ，C++或C#编写；4. 单片机和上位机的通讯可以选择串口或并口。
我们总结的总体方案：网络信息：网上浏览了微型气象站的特点。
具体：1、微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保护等功能。
数据采集器采用新一代处理器32位Motorola CPU 集成高精度GPS 数字芯片,1微秒卫星同步支持NMEA0183 通讯协议，主动型陶瓷天线让定位更为精准，通过气象监测软件可以准确定位查看监测区域的气象环境数据，方便于移动观测气象数据，工业控制标准化设计，便携式防振结构，汉字液晶键盘人机界面，使用先进的双屏显示技术，主屏显示实时气象数据信息，辅屏显示地理状况信息包括方位、高度、天气预报资料等等，人机界面友好，便于现场实时查看气象分析数据，无需外接电脑终端设备。
2、标准RS232/485/USB 通讯功能，支持标准MODBUS 通讯协议，可以通过有线连接、局域网连接、光纤连接、Modem 连接、GPRS 移动通讯、数传电台、3G 通讯、卫星通讯等多种通讯方式与气象站接收服务器组成气象监测系统。
3、自动气象站管理软件可在WINDOWS2000以上环境即可运行并支持最新WIN7操作系统，实时显示各路数据，每隔10秒更新一次，每组数据自动存储（存储时间可以设定），与打印机相连自动打印存储数据，生成标准气象图文报表及统计分析曲线,存储量达数年以上，数据存储格式为EXCEL 标准格式可供其它软件调用，并可以将数据上传至专业的网站进行实时更新便于查询。
4、电源供电系统有市电220V 、直流5V 、12V 和太阳能供电系统多种方式进行选择。
气象数据采集器配备有绿色节能电源管理模块系统，如使用太阳能系统方式供电，可保证连续阴雨天情况下十天无断电稳态工作。
5、采用不锈钢轻金属支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰，可长期运行于各种恶劣的室外环境，安装支架高度包括2.5m 能够根据规范要求安装气象传感器。
6、完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
在电子线路方面采用了防雷、噪声抑止等多种抗干扰措施，在硬件和软件设计方面采用了降额设计、电磁兼容设计、野值剔除等多种可靠性设计技术，可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。
文献资料：阅读了有关微型气象站的文献资料。
具体：作者：包粲，文章名称：智能化气象传感器及数据采集系统主要信息摘要：本文采用单片机对原有的数据采集系统和传统气象传感器进行改造和升级。
通过使用单片机嵌入到传统传感器中，完成数据采集、处理和通讯工作，完成传统传感器的智能化数字输出。
传统非智能传感器输出信号分为数字信号和模拟信号两种，为实现嵌入式的智能传感器，本文选用风杯风速计和风向标描述数字信号传感器的智能化过程，而模拟信号传感器的智能化则选用传统短波总辐射表。
采用低功耗系列的单片机作为处理核心，实现单站数据采集模块的功能。
提出采用485总线方式，将各个智能传感器和单站数据采集模块组成“气象采集网络"即单站数据采集系统，以达到简化布线，增强仪器互换性，降低维修维护成本的目的。
最后将各个单站数据采集系统通过GPRS 的通讯方式与数据中心进行数据通信。
经过实验证明，此套数据采集系统的设计结构适用于气象、水文、环境等研究领域的野外仪器采集数据，并具有低功耗、低成本、低维护等优点。
3．创新训练项目立项建议（1）建议项目名称：车载微型交通气象站（2）立项背景和依据（包括研究目的及意义、国内外研究现状分析与评价）（一）研究目的及意义：当今社会能够实时准确且尽可能全国大范围对温湿度、风力风向等气象数据进行采集是很难不花费高成本就可以办到的，本项目研究物联网式、低成本、大范围地对各地气象数据进行采集。
由于气象事业已经和人们的民用和工业活动密不可分,在国防建设、社会进步、经济发展中,气象采集技术扮演着重要的角色,同时随着国家可持续发展战略的实施,气象采集技术对我们越来越重要；随着人们对气象信息需求的不断变化,传统的气象观测模式已经无法满足人们的需要,因此,自动气象数据采集技术在我国有了很好的发展；气象数据采集系统的物联性直接影响着数据实用性,从而,如何实现广泛地从全国各地以致世界各地采集数据信息并汇总,今后必然是极其有意义的一个研究方向。
通过后文国内外气象采集系统现状的对比，可以看到，国内的气象采集系统虽然有了较大的发展，但是与国外的发展水平相比，仍有较大的差距。
因此，为了提高我国气象监测事业的整体水平，必须重点发展新一代自动气象站，对气象传感器、数据处理等关键技术进行改进。
随着微型计算机、新一代通信技术以及新型传感器的不断推广与应用，我国的气象监测系统必然将转向微功耗、智能化、高可靠性、低成本广泛性方向发展，必将为我们的生产和生活提供更可靠，更详细的气象信息。
本项目研究的车载交通微型气象站，能实现气象站小型化和具体化，与物联网概念相结合，是物联网最底层的单个点，多点多地结合实时对大范围的数据进行采集并上传到网络。
（二）国内外研究现状：（1）我国自动气象数据采集系统研制工作始于20世纪50年代后期，至今已经了相当大的进展。
目前，国内有多个厂家生产自动气象站，如北京华创升达高科技发展中心和天津气象仪器厂的CAWS系列、长春气象仪器厂的DYYZ II系列、江苏无线电研究所的ZQZ_C II系列、广东省气象技术装备中心的ZDZ II型和北京阿斯曼科技发展公司的ASM、XYZ系列。
其中CAWS600、XYZ06以及机场地面气象观测自动化系统在军队和地方台站得到了广泛的推广和应用尽管如此，我国的气象采集系统仍然存在不少问题。
首先，大部分自动气象站采用集中式结构，数据采集器必须与具体的传感器匹配，系统丌放性不高。
其次，受技术水平和生产工艺的限制，国产传感器的准确性、可靠性较差，距世界先进水平还有一定的差距，气象传感器主要依赖进口。
再者，国产自动气象站所采用的数据采集器大多与相应的自动气象站配套使用，当需要扩充自动气象站观测功能，增加新的气象要素传感器时，不能直接进行升级，必须更换，从而造成重复建设和资源浪费。
（2）国外的气象采集系统自上世纪50年代末以来，已经经历了三代的发展，特别是进入90年代以后，自动气象站在许多发达国家得到了迅速的发展。
如美国的自动地面观测系统(ASOS)，日本的自动气象资料收集系统(AMeDAS)、芬兰的自动气象观测系统(MILOS)和法国的基本站网自动化观测系统(MISTRAL)等。
目前，全世界的70多个国家和20多个地区和组织基本上都是使用芬兰VAISALA公司的气象产品进行气象观测，VAISALA 公司自动气象站的代表系列足MAWS系列，目前在全球的大多数国家和地区使用的是MAWS201系列，该系列现已发展到了MAWS301、MAWS410系列。
国外的自动气象站不仅拥有技术先进、精确稳定的气象传感器，而且还可以根据用户的不同需求定制传感器的种类和数量，采用通用的数据传输格式，用户能自山配置数据的输出格式。
自动气象站采用良好的防护措施，能够适应各种不}习的环境。
在装备使用的机动性、操作的便捷性、维修的快捷性、恶劣环境的适应性等方面都做得较好。
（3）项目研究内容（项目主要研究内容；拟解决的关键问题、重点和难点）研究、设计一个采集一部分天气参数并上传到互联网的车载微型交通气象站，非行驶时可测得风速与风向，任意时刻可测量温湿度、气压。
并将这些数据信息进行DA转换,存储到SD卡，进行屏幕显示，间断地通过蓝牙上传到车主的手机上（也可以传递电脑上）。
拟解决的关键问题、重点和难点：1、单片机对多个气象数据的综合处理；2、风向风速模块的研制；3、实时性实现较为困难；4、手机蓝牙接受的实现比较困难；5、SD 卡数据的存储。
重点：数据的采集与传输设计。
难点：整体的实时性实现。
（4）项目实施方案（研究思路和方法，实施计划、技术路线）（一）研究思路和方法（1）电源模块设计系统只有正常的供电才能稳定的工作，所以电源模块的设计尤为重要。
由于各个单元电路供电电压不完全相同，其中单片机模块、各传感器模块、以及LCD 显示模块的供电电压为5V ，蓝牙供电3.3v ，故电源电路的设计要兼顾各个部分的要求。
图为气象采集终端电源电路图，外部供电电压为5伏。
5伏到3．3伏的电平转换采用的是美国ADMOS 公司生产的AMSlll7稳压器。
AMSl117系列稳压器具有功耗低、体积小、压差小等特点，符合本系统的设计思想，因此硬件设计时用它来进行电平转换。
风速与风向传感器及接口电路温湿度传感器及接口电路单片机及外围电路（模数转换A/D 采集）LCD 显示气压传感器及接口电路电源管理模块蓝牙模块（2）单片机模块传感器智能化和数据采集模块的设计都要用到单片机进行数据处理，因此，对单片机的选型将决定系统的性能和成本。
