传感器课程设计报告—小型气象监测系统
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第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作,掌握气象要素观测的基本原理和方法,了解各种气象仪器的使用技巧,并对所观测到的气象数据进行记录和分析,从而提高对气象学知识的理解和应用能力。
二、实验时间及地点实验时间:2023年11月15日实验地点:XX大学气象观测站三、实验仪器及材料1. 气象仪器:- 温度计- 湿度计- 气压计- 风速风向仪- 降水量计- 日照计- 土壤温度计2. 实验材料:- 记录表格- 实验报告模板四、实验步骤1. 观测前准备:- 检查仪器状态,确保仪器正常工作。
- 清理观测场地,确保观测环境符合要求。
2. 观测过程:- 按照观测规范,分别在8:00、12:00、16:00、20:00四个时间点进行观测。
- 使用温度计、湿度计、气压计等仪器,分别测量气温、相对湿度、气压等要素。
- 使用风速风向仪、降水量计等仪器,分别测量风速、风向、降水量等要素。
- 使用日照计、土壤温度计等仪器,分别测量日照时数、土壤温度等要素。
- 将观测数据记录在记录表格中。
3. 数据分析:- 对观测数据进行整理和分析,计算平均值、最大值、最小值等指标。
- 分析各气象要素之间的相互关系,探讨影响气象现象的因素。
4. 实验总结:- 总结实验过程中遇到的问题和解决方法。
- 对实验结果进行评价,提出改进建议。
五、实验结果与分析1. 温度:- 平均气温:15.2℃- 日最高气温:18.5℃- 日最低气温:12.0℃- 分析:本日气温较为适宜,有利于植物生长和人类活动。
2. 湿度:- 平均相对湿度:68%- 分析:相对湿度适中,有利于空气清新和人体舒适。
3. 气压:- 平均气压:1012.3 hPa- 分析:气压较为稳定,有利于天气稳定。
4. 风速和风向:- 平均风速:3.5 m/s- 平均风向:东南风- 分析:风速适中,风向有利于空气流通。
5. 降水量:- 降水量:5.2 mm- 分析:降水量适中,有利于植物生长和土壤保持。
便携式自动气象站技术指标一、引言随着科技的发展,气象监测设备的便携化越来越受到人们的关注。
便携式自动气象站作为一种新型的气象监测设备,具有体积小、重量轻、易携带等特点,广泛应用于野外探险、军事防卫、环境保护等领域。
本文将从传感器、数据采集与处理、通讯方式等方面详细介绍便携式自动气象站的技术指标。
二、传感器1.温度传感器:使用高精度数字温度传感器,测量范围为-40℃~85℃,精度为±0.5℃。
2.湿度传感器:使用数字湿度传感器,测量范围为0~100%RH,精度为±2%RH。
3.大气压力传感器:使用高精度数字大气压力传感器,测量范围为30kPa~110kPa,精度为±0.1kPa。
4.风速传感器:使用数字风速传感器,测量范围为0~60m/s,精度为±0.5m/s。
5.风向传感器:使用数字风向传感器,测量范围为0~360度,精度为±5度。
6.降雨量传感器:使用数字降雨量传感器,测量范围为0~9999mm,精度为±1%。
三、数据采集与处理1.采集方式:便携式自动气象站采用实时采集方式,即每秒钟采集一次数据。
2.存储容量:便携式自动气象站的存储容量为4GB,可存储约100万条数据。
3.数据处理:便携式自动气象站内置高性能处理器,能够快速处理大量数据,并进行实时分析和计算。
同时支持多种数据格式的导出。
四、通讯方式1.有线通讯:支持RS232、RS485等有线通讯方式。
2.无线通讯:支持GPRS、CDMA、3G等无线通讯方式,并具备远程监控和控制功能。
3.其他功能:支持短信报警、邮件报警等多种报警方式。
五、电源管理1.电池容量:便携式自动气象站内置锂电池,容量为5000mAh。
2.工作时间:在正常工作状态下,便携式自动气象站可连续工作48小时。
3.充电方式:支持AC/DC适配器和太阳能充电两种方式。
六、结论便携式自动气象站具有传感器精度高、数据采集与处理快、通讯方式多样等优点,广泛应用于野外探险、军事防卫、环境保护等领域。
微气象在线监测系统(版本: 1.0)操作手册目录1 概述........................................................................................................ 错误!未定义书签。
2 系统功能及产品特点 ............................................................................ 错误!未定义书签。
3 安装环节 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
3.1开箱验货.......................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.1控制箱验货.............................................................................. 错误!未定义书签。
3.1.2太阳能板箱验货...................................................................... 错误!未定义书签。
3.2塔下测试.......................................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.1连接设备.................................................................................. 错误!未定义书签。
基于物联网的智能气象灾害预警系统设计智能气象灾害预警系统是一种基于物联网技术的先进设备,其目的是为了及时准确地预测和预警气象灾害,以减少灾害对人民生命财产的损失。
本文将详细介绍基于物联网的智能气象灾害预警系统的设计。
一、系统概述基于物联网的智能气象灾害预警系统主要包括传感器网络、数据采集系统、数据处理与分析系统以及预警与提醒系统。
传感器网络负责实时采集气象数据并传输到数据采集系统中进行处理;数据处理与分析系统则对采集的数据进行处理和分析,并根据分析的结果进行预警和提醒;预警与提醒系统负责向用户发送告警信息,帮助人们及时做出相应应对措施。
二、系统架构1. 传感器网络传感器网络是智能气象灾害预警系统的核心组成部分。
传感器网络由多个分布在不同地点的传感器节点组成,每个节点通过感知环境中的气象参数如温度、湿度、风速等,并将采集的数据传输至数据采集系统。
传感器网络的设计应考虑通信距离、能耗控制、数据稳定性等因素,以确保数据的及时可靠。
2. 数据采集系统数据采集系统负责接收传感器网络传输的数据,并进行实时采集、预处理和存储。
数据采集系统应具备高效的数据采集能力,能够同时处理多个传感器节点所传输的数据,并将其存储在数据库中以备后续分析和预警。
3. 数据处理与分析系统数据处理与分析系统是智能气象灾害预警系统的核心部分。
该系统通过对采集的气象数据进行处理和分析,提取出有关气象灾害的特征和规律,并根据这些特征进行气象灾害的预测和预警。
数据处理与分析系统应包括数据清洗、特征提取、模型构建等步骤,并能够自动化地进行预警判断和提醒生成。
4. 预警与提醒系统预警与提醒系统用于向用户发送相关的预警信息,并提供相应的处理建议。
该系统应具备良好的用户界面,方便用户接收和理解预警信息,并能够提供定制化的预警和提醒服务,以满足不同用户的需求。
三、关键技术1. 传感器技术传感器技术在智能气象灾害预警系统中具有重要作用。
传感器节点需要部署在灾害易发地区,并能够准确感知和采集环境中的气象参数。
气象用湿敏电容传感器的测试气象用湿敏电容传感器的测试湿敏电容传感器是一种被广泛用于气象测量领域的传感器,它主要用于测量空气的湿度和温度参数。
这种传感器工作的原理是依靠电容法,通过测量电容器的电容变化来测量环境中的湿度和温度。
因此,湿敏电容传感器的测试是十分必要的,确保传感器工作正确,可靠地提供数据。
本文将会介绍湿敏电容传感器的测试方法及注意事项。
1. 准备工作在进行湿敏电容传感器的测试之前,我们需要进行一些准备工作。
首先,要做好安保工作。
确保测试环境是安全的,不会影响到测试过程。
其次,是根据传感器的工作须求来准备测试设备,确保测试设备精确度高、能满足测试需求。
最后,还需要确保传感器处于可测试状态。
如果需要,可以先对传感器进行一番校准。
确保传感器的输出数据的准确性和可靠性。
2. 测量空气湿度首先,我们需要检测湿敏电容传感器的测量精确度。
这项测试将会检测传感器的能力是否可以准确地测量空气湿度。
具体的测试程序如下:(1)先将传感器放置在稳定环境下数小时,使其与环境达成平衡状态。
(2)在此期间,使用一个质量高的热管或恒温器来维持传感器的温度。
确保传感器能够成功地测量出实际温度值。
(3)当您确定环境已达到平衡状态时,然后将传感器放置于相同的环境下,这时您可以记录下当前的湿度值。
(4)然后将传感器放入一袋子湿润的盐水,用湿度计测量出实际的湿度!(5)将传感器从包里取出来并在数分钟之后测量此刻的湿度值。
此时,应得出与实际湿度相当的数据。
如果传感器的数据与实际湿度值误差太大,需要调整传感器或更换。
3. 测量空气温度完成了湿度测试,接下来我们需要测试传感器的温度测量能力。
如何测试传感器温度测量精度的测试方法如下:(1)确定测试环境为恒温环境,确保环境的温度精确稳定。
(2)将湿敏电容传感器放置在稳定环境内,同样,让传感器与环境和温度达成平衡状态。
(3)记录下当前的温度值。
(4)随后,我们需要以一定的间隔检查传感器的输出温度,确保测试结果的可靠性。
浅谈新型自动气象站的系统结构设计摘要新型自动气象站CAWS3000(DZZ5)采用最先进的嵌入式系统技术和外部现场总线技术,采用“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”结构设计方式,充分考虑到能够实现全要素、综合观测的能力,同时具备高性能、多功能数据处理能力及任意扩展能力。
关键词新型自動气象站;系统结构;维护CAWS3000(DZZ5)型自动气象站由主采集器加气候分采集器、辐射分采集器、地温分采集器和土壤水分分采集器构成系统。
采集器之间采用CAN总线进行数据通信。
主采集器系统与终端计算机采用长线进行串口数据通信。
整个系统供电由交流电转+12VDC作为主电源,配蓄电池作为后备电源。
气候的强制通风扇的供电采用独立供电,同样采用由交流电转+12VDC作为主电源,配蓄电池作为后备电源。
CAN总线带有硬件控制器可以避免竞争冲突,通讯速度快,可实现“多主多从”通讯方式。
1 数据采集器1.1 主采集器主采集器处理器采用目前先进ARM9架构的32位CPU,型号Atmel9263。
另外配加其他外部电路,包括SDRAM、CF卡控器、以太网控制器、IDE控制器、USB控制器、CAN总线控制器、串口及扩展串口控制器等,构成核心处理单元。
加载Linux操作系统、文件处理系统,同时配接各种外部设备接口,包括CF存储卡、RJ45网络端口、USB端口、大容量Flash存储器、多个RS232串口等。
主采集器内部还增加一个对常规气象要素进行数据探测数据采集单元,可完成10米风速、风向、空气温度、相对湿度、降水(0.1mm翻斗式雨量)、气压、蒸发、总辐射及能见度气象要素观测数据采集。
1.2 分采集器按照对观测数据需求设置若干个分采集器,按照能够规定时序,完成对相关气象要素的数据采集处理,并通过CAN总线把观测数据传送到主采集器中。
分采集器基本结构一样,包括数据处理控制器,支持数据处理控制器正常运行的存储器,看门狗,CAN总线,RS232/RS485数据通信串口及相应的数据调理、数据采集接口电路。
基于ZigBee的自动气象站系统的设计的开题报告一、选题背景气象站是一种用于测量和记录气象变量的仪器设备,包括温度、湿度、风速、风向、日照时间、降雨量、大气压力等多种气象参数的测量。
气象站对于气象、环保、农业、交通等领域都有着重要的应用价值。
随着物联网技术的不断发展,将气象站联网,实现远程监测和数据分析已成为发展趋势。
ZigBee是一种无线通信技术,传输稳定、数据传输速度快,功耗低的特点,广泛应用于无线传感器网络,而气象站本质上也是一种传感器网络,将ZigBee技术应用于气象站系统的设计,能够解决传统气象站存在的传输电缆复杂、设备维护困难等问题,提高气象数据的精度、实时性和应用价值。
二、研究目的本项目旨在设计一款基于ZigBee技术的自动气象站系统,通过无线传输方式,实现气象变量数据的实时监测和数据采集,将数据上传至云端进行数据处理和分析。
通过开发易用、可靠、高效、低功耗的传感器单元及其载体,建立气象监控系统。
为气象领域的科研、生产和教学提供了有效的数据支撑。
三、研究内容1. 气象站传感器与收集装置的设计,包括气象站的整体设计、控制系统的设计、气象传感器的选型与驱动等。
2. 气象数据的实时采集和传输:利用 ZigBee 通信技术进行数据传输,实现远程数据采集。
3. 气象数据处理和分析:部署数据采集系统,获取气象数据并进行处理和分析,形成结果可视化的应用。
4. 系统测试及验证:对系统进行实际测试及验证,调试系统的各个模块并进行性能优化,验证系统的准确性、鲁棒性等指标。
四、研究计划1. 第一阶段:对气象站的相关知识进行深入学习和研究,编写开题报告,确定具体研究内容和方向。
2. 第二阶段:进行技术调研和系统设计,完成系统架构和模块的开发,包括硬件、软件和通信模块等。
3. 第三阶段:进行系统集成和测试,包括系统的集成测试和性能测试等,对系统进行调优和优化。
4. 第四阶段:撰写毕业论文并进行答辩。
五、研究意义本项目研究的基于ZigBee的自动气象站系统,实现了气象数据的远程监测与分析,具有非常重要的实际应用价值。
湿度模拟传感器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解湿度的概念,掌握湿度模拟传感器的工作原理;2. 学生能运用所学知识,分析湿度模拟传感器在生活中的应用;3. 学生了解传感器技术的发展趋势及其在智能化领域的地位。
技能目标:1. 学生能正确使用湿度模拟传感器,进行简单的数据采集和实验操作;2. 学生具备设计简单的湿度监测系统的能力,并能对实验数据进行初步分析;3. 学生能通过团队合作,解决实际应用中与湿度传感器相关的问题。
情感态度价值观目标:1. 学生对传感器技术产生兴趣,培养探究精神和创新意识;2. 学生认识到湿度监测在生活中的重要性,增强环保意识;3. 学生在团队合作中,学会沟通、协作,培养集体荣誉感。
本课程旨在通过湿度模拟传感器的学习,帮助学生掌握基本知识,提高实践操作能力,培养创新意识和团队合作精神。
针对初中年级学生的认知特点,课程注重理论与实践相结合,以学生为主体,激发学生的学习兴趣和探究欲望,使他们在学习过程中获得成就感,增强自信心。
通过本课程的学习,为学生今后的科学素养打下坚实基础。
二、教学内容1. 湿度基础知识:介绍湿度的概念、湿度测量方法以及湿度在生活中的重要性。
- 教材章节:第一章“传感器概述”,第三节“湿度传感器”。
2. 湿度模拟传感器原理:讲解湿度模拟传感器的工作原理、类型及特点。
- 教材章节:第二章“模拟传感器”,第四节“湿度模拟传感器”。
3. 湿度模拟传感器应用:分析湿度模拟传感器在农业、家居、环保等领域的应用案例。
- 教材章节:第三章“传感器应用实例”,第五节“湿度传感器应用”。
4. 实验操作与数据处理:指导学生进行湿度模拟传感器的安装、调试及数据采集,对实验数据进行处理和分析。
- 教材章节:第四章“实验操作”,第六节“湿度模拟传感器实验”。
5. 设计与制作湿度监测系统:引导学生运用所学知识,设计简单的湿度监测系统,并进行制作和调试。
- 教材章节:第五章“传感器系统设计”,第七节“湿度监测系统设计”。
77测试与故障诊断计算机测量与控制■ 2021. 29 (3)Computer Measurement & Control文章编号:1671 - 4598(2021)03 - 0077 -05DOI : 10. 16526/j. cnki. 11 — 4762/tp. 2021 03. 016中图分类号:TP391. 3文献标识码:A基于5G 通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计张润东,张雄,陈鑫羽(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000)摘要:针对传统气象观测站数据监测系统受到干扰数据影响而导致监测精准度低的问题,提出了基于5G 通信及遥感卫星的 气象观测站数据监测系统设计;根据系统平台架构,将系统分为应用层、插件层、数据层和软件硬件支撑层4个层次;使用CC2530采集终端采集空气温湿度、土壤湿度等数据,利用5G 通信技术将数据发送至物联网关,再通过Web 将数据存储到手机中;使用PCIE 数据采集卡采集遥感卫星气象观测站数据,选择MSOP8监测器监测串口通信数据,完成系统硬件设计;选择后台遥感卫星气象观测站数据库,利用平均算子分析滤波器降噪情况,得到异常数据模型,确定正常数据,实现气象观测站数据监 测系统设计;由实验结果可知,该系统监测最高监测效果可达到99% ,能够为气象观测站提供设备支持。
关键词:5G 通信;遥感卫星;气象观测站;数据监测Design of Meteorological Observation Station Data Monitoring SystemBased on 5G Communication and Remote Sensing SatelliteZhang Rundong , Zhang Xiong , Chen Xinyu(Physics and Electronic Information College , Yanan University , Yanan 716000, China )Abstract : Aiming at the problem of low monitoring accuracy caused by interference data in traditional meteorological observationstation data monitoring system, the design of meteorological observation station data monitoring system based on 5G communication and remote sensing satellite is proposed. According to the system platform architecture, the system is divided into application layer, plug —in layer , data layer and software and hardware support layer. CC2530 acquisition terminal is used to collect air temperature andhumidity , soil moisture and other data , and 5G communication technology is used to send the data to IOT gateway , and then the data is stored in the mobile phone through web. The data of meteorological observation station of remote sensing satellite was collected byusing the data acquisition card of PCIe , and the serial communication data was monitored by MSOP8 monitor. The background remotesensing satellite meteorological observation station database is selected, and the average operator is used to analyze the filter noise re duction. The abnormal data model is obtained and the normal data is determined. The design of meteorological observation station da ta monitoring system is realized. The experimental results show that the maximum monitoring effect of the system can reach99% , which provides equipment support for meteorological observation stations.Keywords : 5G communication ; remote sensing satellite ; meteorological observation station ; data monitoringo 引言气象卫星数据传输所用的大部分频带使用l 波段(16701710兆赫兹),这是国际电信联盟为气象卫星分配的频带[1\这一频率范围总共只有40 MHz ,所以传输数据的 速率只能达到几兆字节/秒级距离旳。
气象仪器实验报告南京信息工程大学实验(实习)报告实验(实习)名称气象仪器实验(实习)日期2022-12-11计分系软件学院专业年级班名学号一、实验目的1.熟悉各种观测仪器;2、了解各观测仪的原理及优缺点。
二、实验原理1。
风观测测风设备:用于风能资源的测量,可以用于风能资源分析、风场微观选址、风机及风场发电量计算、进行风场风能资源分析,用于对风速、风向、温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨量等要素值进行全天候的监测。
测风仪器主要包括El型电动测风仪、en型系列测风数据处理仪、海岛自动测风站、便携式测风仪、单翼测风传感器和风杯风速传感器。
① 测风塔组成:包括塔底座、塔柱、横杆、斜杆、风速仪支架、避雷针、拉线等。
主要功能:环境监测、风、气压、湿度等资源数据采集。
支持相应仪器设备的安装。
优点:风荷载系数小,抗风能力强。
塔身挡风面积小,利于采集数据准确客观,将实测数据和实际数据的差距降到最低。
采集塔柱采用外法兰盘连接,螺栓受拉,不易破坏,钢绞线加固。
塔柱正三角型布置,节约钢材,跟开小,占地面积小,节约土地资源,造价低廉(仅为角钢自立塔的1/3或更少),选址便利,塔身自重轻,运输和安装便捷、施工周期短,塔型按风荷载曲线设计,线路顺滑,罕见风灾时不易倒塌,安全系数高。
设计符合《国家钢结构设计规范》和《塔桅设计规范》,结构安全可靠。
②超声风速风向仪简介:超声波风速仪的工作原理是利用超声波时差法测量风速。
由于它克服了机械式风速仪固有的缺陷,可以全天、长时间正常工作,因此得到了越来越广泛的应用。
它将成为机械风速计的有力替代品。
原理:超声波风速风向仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量。
声音在空气中的传播速度,会和风向上的气流速度叠加。
若超声波的传播方向与风向相同,它的速度会加快;反之,若超声波的传播方向若与风向相反,它的速度会变慢。
因此,在固定的检测条件下,超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。
通过计算即可得到精确的风速和风向。
多要素自动气象站方案草稿自动气象站是自动进行气象观测和资料搜集和传播旳气象站,一般由传感器、变换器、数据处理装置、资料发送装置、电源等部分构成。
变换器是将传感器感应旳气象参数转换成电信号((如电压、电如电压、电流、频率等流、频率等));数据处理装置则将对这些电信号进行处理,再转换成对应旳气象要素值。
通过处理旳气象要素数据按规定旳传播协议打包,经数据传播通道传到气象中心。
自动气象站观测项目一般为气压、气温、相对湿度、风向、风速、雨量等基本气象要素,经扩充后还可测量其他要素。
自动气象站使气象数据旳采集和管理实现了高度旳自动化、信息化、网络化,并且不受区域限制,传播费用低,实时在线,数据无丢失,是目前最佳旳信息传播方式。
方案采用CDMA无线传播模块,结合工业级高性能嵌入式软硬件系统,引进视频服务器,使自动气象站到达了较高旳效用。
一、系统拓补图拓补图中左侧为自动气象站,通过内置旳CDMA无线传播模块与数据中心建立数据传播通道,以发送气象监测数据、视频画面及接受指令,一般而言,数据中心具有公网旳固定IP。
二、自动气象站系统构成上图为自动气象站系统构成框图,来自各传感器旳监测数据通过传感器接口电路,根据设定旳方式,由关键处理模块进行对应旳处理、存储、发送;CDMA无线传播模块通过RS232或RS485完毕与关键处理模块旳连接,并提供协议或透明传播通道;视频服务器与关键处理模块之间采用10BASET或100BASET以太网接口,以适应视频画面数据旳传播。
自动气象站由太阳能电池供电,并由蓄电池作为后备电源。
三、自动气象站重要设备报价序号设备名称数量价格备注1 传感器由气象局定四、自动气象站系统特点1、数据采集器可以提供7个通道,根据顾客旳需求连接多种传感器,测量空气温湿度、风速、风向、降雨量、太阳总辐射、气压、表面湿度、土温、土壤水分、水势等。
2、正常运行于多种恶劣旳野外环境,多种供电方式3、低供耗、高稳定性、高精度、无人值守4、具有全自动气象采集、处理和传送功能。
气象灾害监测预警系统设计与实现一、引言自然灾害是人类无法避免的现象,其中气象灾害对人类的生命和财产造成的损失极大。
为了减少灾害带来的影响,气象部门发挥着重要的作用,提供及时、准确的天气预报和预警信息。
为此,设计和实现一套气象灾害监测预警系统非常必要。
二、气象灾害分类气象灾害包括很多种,常见的有风暴潮、洪涝灾害、旱灾、雪灾、地震、台风、龙卷风、雾霾等。
每种灾害的形成原因和预警方式不同,因此设计一套监测预警系统,需要考虑到不同灾害的特点。
三、监测系统设计气象灾害监测系统主要由气象站、气象雷达、卫星监测系统、预报模型等多个子系统组成,以下分别介绍每个子系统的功能和应用。
1.气象站气象站是一种气象观测设备,能够采集和记录各种气象要素的观测数据。
在气象灾害监测预警系统中,气象站可以作为最基本的监测设备,能够观测气温、湿度、气压、风向风速等信息。
在气象灾害发生前,透过气象站的观测数据,可以对灾害发生的概率进行预测和判断。
2.气象雷达气象雷达是一种高科技的设备,能够通过电磁波监测大气中的物理参数,如降雨量、风速、风向、雷电等。
在气象灾害监测预警系统中,气象雷达可以通过实时监测降雨情况、风向风速等要素信息,及时预警可能发生的洪涝、风灾等灾害。
3.卫星监测系统卫星监测系统的主要功能是获取高空的气象信息,如气压、天气系统、云层等。
在气象灾害监测预警系统中,卫星监测系统可以通过监测天气系统的变化,预测台风、暴雨等可能发生的灾害。
4.预报模型预报模型是通过对气象数据进行数学分析和计算,得出未来一段时间内的天气变化趋势和可能产生的气象灾害。
在气象灾害监测预警系统中,预报模型是非常重要的一环,可以通过模拟实验和反演分析,准确预测可能发生的气象灾害。
四、预警系统实现气象灾害监测预警系统的预警部分主要由预警信息发布系统和用户接收系统两大部分组成。
以下分别介绍两个系统的具体应用。
1.预警信息发布系统预警信息发布系统主要由预警中心、各级气象部门和媒体组成。
自己动手,建立小型气象站明天天气怎么样?是晴空万里还是乌云密布?是炎热干燥还是阴冷潮湿?是飞沙走石还是风平浪静?你想亲自预报明天的天气情况吗?自己动手,建立一个小型气象站吧。
一、测气温天气的变化是由温度的变化即空气的冷热引起的。
因此,精确测出温度非常重要,我们可以用温度计来测量温度,买一只温度计(切记:不是体温表),把它装在室外阴凉干燥处,你就可以测出每天每时的气温了。
二、测气压我们经常通过测量气压来预报天气变化,高气压地区常是晴朗稳定的天气,而低气压地区常是多云多雨天气。
气压用气压计测量,自己试制一只简单的气压计(如图1)。
图 11.从破气球上割下一小片薄膜,蒙在一只塑料容器的口上,用橡皮带把它扎牢。
2.用透明胶带把一根塑料吸管的一端粘在气球膜中央。
3.在一块纸板上标上刻度,立在气压计旁,吸管的另一端指向纸板上的刻度。
4.每天在同一时间核对气压计,在吸管位于纸板上的不同位置做上标记。
气压的变化会使气球膜和吸管稍微上下移动。
三、测风向风有两个重要标志,风力和风向。
风力要用专门的风速计来测定,而你自己可以动手做个风向标来观察风向(如图2)。
图 21.用厚纸板剪出一个箭形,用透明胶带把钢笔帽粘在中间。
2.把一织毛衣用的针用模型泥固定在像砖那样重的底座上,这样底座不会移动。
把笔帽和箭形物套在针上。
(箭头必须能自由摆动,箭头可用模型泥配重)3.把风向标置于室外有风处。
记住箭头所指为风吹来的方向。
你还可以制作一个风图(如图3)来记录风向。
如果风的方向相同,就在长条格中涂上颜色,看看你居住的地方是否有盛行的风向?不同季节风向相同吗?图 3四、测雨量制作简单的雨量计,来记录降雨量(如图4)。
图 4l.把一只旧塑料瓶切成两半,把上半部倒置做成漏斗。
2.做刻度并用胶带粘在瓶的一侧。
3.数星期,甚至数月中每天都记录你所收集的降雨量。
可以把你每天所测得的结果填入下表,看看你的预报和当地电视台的预报相同吗?做实验所需的各种器材,几乎都能在自己家里找到,有些器材可能需要购买,但都很便宜,也容易买到。
气象观测站环境监测报告一、引言气象观测站作为收集和监测气象数据的重要设施,其周边环境的状况对于观测数据的准确性和可靠性有着至关重要的影响。
为了确保气象观测站能够正常运行,为气象预报、气候研究等提供准确的数据支持,我们对具体气象观测站名称的环境进行了全面的监测和评估。
二、气象观测站概述具体气象观测站名称位于详细地理位置,占地面积约为占地面积。
该观测站配备了先进的气象观测设备,包括自动气象站、风向风速仪、雨量计、温度传感器等,能够实时监测气象要素的变化。
三、监测目的和范围本次监测的目的是评估气象观测站周边环境对气象观测数据的影响,确保观测数据的准确性和代表性。
监测范围包括观测站周边的地形地貌、建筑物、植被、污染源等。
四、监测内容和方法(一)地形地貌监测对观测站周边的地形地貌进行了实地勘察和测量,包括海拔高度、坡度、坡向等。
使用了 GPS 定位仪和水准仪等设备进行测量,并绘制了地形地貌图。
(二)建筑物监测对观测站周边 1 公里范围内的建筑物进行了调查和统计,包括建筑物的高度、距离观测站的距离、建筑物的用途等。
使用了激光测距仪和望远镜等设备进行观测。
(三)植被监测对观测站周边的植被类型、覆盖度、高度等进行了调查和测量。
使用了样方法和遥感技术进行监测,并绘制了植被分布图。
(四)污染源监测对观测站周边 5 公里范围内的污染源进行了调查和监测,包括工业污染源、农业污染源、交通污染源等。
使用了空气质量监测仪、水质监测仪等设备进行监测,并分析了污染源对观测站环境的影响。
五、监测结果与分析(一)地形地貌观测站周边地形较为平坦,海拔高度在具体海拔高度左右,坡度较小,坡向为具体坡向。
这种地形条件有利于气象观测设备的安装和运行,对观测数据的影响较小。
(二)建筑物观测站周边1 公里范围内的建筑物主要为居民住宅和少量商业建筑,建筑物高度在具体高度范围之间。
部分建筑物距离观测站较近,可能会对风向、风速等观测数据产生一定的影响。
五:材料题(10分) 页脚内容1 目录 摘要 ............................................................... 0 一 课程设计任务和功能要求 ................................................ 0 二 设计应用背景 .......................................................... 0 三 系统分析 .............................................................. 0 1.总体设计方案 ...................................................... 0 2. 硬件设计 .......................................................... 1 3. 软件设计 .......................................................... 1 4. 难点分析 .......................................................... 2 四 实施方案 .............................................................. 3 1. 传感器模块设计 .................................................... 3 1.1 风速传感器模块 ............................................... 3 1.2 温度传感器模块 ............................................... 4 1.3 湿度传感器模块 ............................................... 6 2. 优缺点分析及成本 .................................................. 8 五 设计总结 .............................................................. 9 六 参考文献 .............................................................. 9 七 成员及分工情况 ........................................................ 9 五:材料题(10分)
页脚内容0 摘要
介绍一个小型多功能气象监测系统,该气象监测系统通过各类风速、风向、温度、湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析并通过LCD显示。 关键词:风速风向传感器;单片机;温湿度传感器
一 课程设计任务和功能要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备,可服务于生产、生活的众多领域。
二 设计应用背景 现在社会高度发达,气象状况变化万千,气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义,气候状况对经济活动的影响也越累越显著,人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析,并传输到终端平台。可以达到无人监管,数据自动传输,更加省时省力方便快捷。
三 系统分析 1.总体设计方案 小型自动气象站主要由三大功能模块组成,分别为主控模块、信号采集模块、显示模块。小型自动气象站的组成框图如图1所示 五:材料题(10分) 页脚内容1 图1 小型气象系统框图 2. 硬件设计 小型多功能气象监测系统其工作原理如图2所示,它以C8051F020单片机为核心,通过风速、温度、湿度传感器将检测到的数据进行汇总分析,单片机驱动LCD显示屏将风速、温度、湿度显示出来,以便于气象分析人员分析气象数据得出当前的气象特征,进而对气象可能影响到的事物做出规划,起到预防作用,减少不必要的损失。
图2 硬件连接图 3. 软件设计 单片机软件设计程序主要包括里初始化程序;输出实时风力风向、温度湿度
温度传感器
数
据 风速传感
器
湿度传感器
单片机
电源电路
按键控LCD显示 五:材料题(10分)
页脚内容2 模块;LCD显示屏模块等。 主程序的工作是每2s 采样一次风速和风向,向显示控制单元发送气象信息, 计算2分钟内的平均风速和多数风向;每10s 采样一次气温、相对湿度和气压,并计算平均值。系统有2 级中断,UART0 中断和T3 中断。UART0 中断优先级高于T3。当显示控制单元发出联机命令时,则产生UART0 中断,系统执行联机处理子程序系统采用11.0592MHz晶振产生系统时钟,用定时器T3计时,T3每50ms产生一次中断,当产生40次中断,即2s时执行2s子程序;T3产生200次中断时,即10s,系统执行10s子程序。系统软件流程图如图3所示
图3 软件流程图 4. 难点分析 该系统如果采用有线传输,并且测量较远的气象环境时,会需要较多线缆才能检测到数据。如果采用无线传输则会随着测量距离的原理数据会出现更大误差。 解决方案:测量近距离的气象情况,或者通过GPRS对数据进行远距离高精度传输。 五:材料题(10分) 页脚内容3 四 实施方案
1. 传感器模块设计 1.1 风速传感器模块 风速传感器的感应元件是三杯风组件,由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时,通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动,输出频率的信号。风向、风速仪用于测量瞬时风速风向,具有自动显示功能。主要由支杆,风标,风杯,风速风向感应器组成,风标的指向即为来风方向,根据风杯的转速来计算出风速。风速传感器的结构图如图4所示
图4 风速传感器结构图 风速传感器WAA-15 是一种高响应、低门限、三风杯的光电型风速计,转换器由装接于风速计转轴上的齿盘组成,齿盘安置于光电耦合器的发光管与光电三极管之间并能随轴转动,光电耦合器装于印制电路板上。转盘有多个齿度,当齿盘随轴转动时,发光管LED发射的光束被齿盘上的齿度切割,光电三极管即产生脉冲输出。每个齿遮住光束时表现为低电平(即0 态),轴转动一圈,多次切割光束而输出一高一低的脉冲信号。因此VASALA (WAA - 15) 和国内仿制的风速传感器,均输出频率与风速成正比的信号。传感器使用DC12V电源,风速信号为时间轴上的12V 脉冲频率信号。风速传感器原理图如图5所示 五:材料题(10分) 页脚内容4 图5 风速传感器原理图 风速与脉冲频率的转换公式为:10/)()/(HzfsmV 即每10个脉冲为1m/ s 的风速量。 风速传感器主要指标为:电源为DC12V,启动风速< 015m/ s,使用环境- 40 度~+ 50度(0~100 %RH)
1.2 温度传感器模块 工作原理:测温度原理图如图6所示 温度测量是采用AM2301数字温湿度传感器,这是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件(AM2303采用DS18B20测温度),并与一个高性能8位单片机相连接。每个传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装。连接方便,特殊封装形式可根据用户需求而提供。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 AM2303数字式温湿度传感器输出数据格式为:校验和温度数据低位温度数据高位湿度数据低位湿度数据高位DATA五:材料题(10分) 页脚内容5 图6 测温度原理图 图7所示为DS18B20的工作原理框图。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点,特别适合用于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号(按9位二进制数字)给单片机处理,且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片,它具有三引脚TO-92小体积封装形式,温度测量范围-55~+125℃,可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出,其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生,多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上,CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
斜率累比计
预置 低温度系数
=温度寄
高温度系数晶振 计数
=
加LSB 置位/
停预
微控制器
DS18B20 GND DQ VDD
V
4单
V dd(外部电
连接到另外的单总线器件