基于GPRS的远程气象信息传输系统设计

摘 要

随着社会的进步和信息技术的高速发展，政府及社会公众对气象服务的要求进一步扩大、加深，也对气象监测提出了越来越高的要求。本文提出了一种基于AT-mega128单片机和GPRS远程通讯的低功耗、高性能的自动气象站数据采集系统设计方案，详细介绍了系统传感器的原理方法和设计，数据的采集、处理及存储，并提供良好的人机交互接口，实现自动气象站数据的实时显示与菜单化的界面管理功能。利用GPRS模块与数据监控中心主机进行通信，达到远程数据实时传输和监控的目的。

论文首先介绍了自动气象站的国内外研究现状，针对气象部门的现有条件，分析了自动气象站的特点和功能需求，确立了自动气象采集系统的设计目标和总体设计方案，并简要介绍了系统的硬件结构及设计方法。详细介绍了各个数据采集、处理与存储模块、人机交互模块以及通讯模块的设计和实现，特别是传感器的设计。最后利用GPRS模块确定了自动气象站的组网方案，并分析、制定了气象数据传输的通信协议。

该课题从实际工作出发，实现了自动气象站气象信息采集、传输和监控的自动化。系统具有体积小、成本低、功耗低、采集速度快等优点，在气象监测行业中具有广泛的应用前景。

关键词：自动气象站，GPRS通讯，数据采集，人机交互

Abstract

...

KEY WORDS: automatic weather station, GPRS remote communication, data acquisition,   human-machine interaction

目  录

摘 要 2

Abstract 3

第一章  绪  论 1

1.1引言 1

1.1.1提高常规观测的时空密度 1

1.1.2改善观测质量和可靠性 1

1.1.3保证观测的可比性要求 1

1.1.4改善观测业务条件、降低观测业务成本 1

1.2国内外发展现状 1

1.2.1国外自动气象站的发展 1

1.2.2国内自动气象站的发展 2

1.2.3气象采集技术的发展 3

1.3基于GPRS的自动气象站的设计要求和系统结构框图 3

1.3.1自动气象站的设计要求 3

1.3.2自动气象监测系统结构框图 4

1.4论文的研究内容及结构安排 5

第二章  无人自动气象站用传感器原理及性能分析 6

2.1传感器基本概念 6

2.1.1传感器定义与组成 6

2.1.2传感器的静态特性 6

2.1.3传感器的动态特性 8

2.1.4传感器的对外接口及其它指标 8

2.2温度传感器原理及性能分析 8

2.2.1温度定义 8

2.2.2单位和温标 8

2.2.3气象对温度的要求 8

2.2.4温度测量原理 10

2.3湿度传感器原理及性能分析 10

2.3.1湿度定义 10

2.3.2湿度单位和标度 10

2.3.3气象要求 11

2.3.4电容湿度测量原理 11

2.4气压传感器原理及性能分析 12

2.4.1气压定义 12

2.4.2气压的单位和标尺 12

2.4.3气象要求 12

2.4.4工作原理 13

2.5风传感器原理及性能分析 13

2.5.1风的定义 13

2.5.2风的单位与标尺 14

2.5.3气象要求 14

2.5.4工作原理 14

2.6雨量传感器原理及性能分析 16

2.6.1雨量定义 16

2.6.2单位和标尺 16

2.6.3气象要求 16

2.6.4测量原理 16

2.7本章小结 17

第三章  无人自动气象站的电路原理分析及设计 18

3.1数据采集器工作原理 18

3.1.1数据采集器构成 18

3.1.2数据采集器工作原理 18

3.1.3数据采集器采样和处理 18

3.2各部分的系统原理 19

3.2.1供电系统原理 19

3.2.2控制信号 20

3.2.3监控信号 20

3.3温度电路连接方式 21

3.3.1激励源 21

3.3.2温度信号采集 22

3.4湿度电路连接方式 23

3.5气压电路连接方式 23

3.5.1电路连接 23

3.5.2接地 24

3.6风电路连接方式 25

3.7雨量电路连接方式 26

3.8本章小结 26

第四章  数据传输及组网 27

4.1 GPRS协议介绍 27

4.2 GPRS协议的优点 27

4.3系统的构成与网络结构设计 27

4.3.1系统的网络结构设计 28

4.3.2系统的硬件组成 28

4.4数据传输流程 29

4.5系统终端显示 30

4.6本章小结 30

结  论 31

致  谢 32

参考文献 33

附  录 34