多要素自动气象站监控终端软件的设计与实现
多要素自动气象站监控终端软件的设计与实现
发表时间：2019-01-02T14:41:59.793Z 来源：《防护工程》2018年第29期作者：吴宇飞
[导读] 航空气象是保障航空安全飞行的重要基础，为进一步提高航空气象现场保障质量、确保飞行安全、减轻观测人员的劳动强度和机场气象台业务自动化水平
江苏无线电厂有限公司 210000
摘要：航空气象是保障航空安全飞行的重要基础，为进一步提高航空气象现场保障质量、确保飞行安全、减轻观测人员的劳动强度和机场气象台业务自动化水平，基于太阳能供电的自动气象站应运而生。
本系统通过网口通信将空管所关心的气象要素信息及气象设备状态信息，上传至上位机进行实时监控并保存到数据库中，并通过文本、曲线和列表进行实时和历史数据的显示。
本文对多要素自动气象站监控终端软件进行需求分析和详细设计，使用C#作为软件开发语言，选择MySQL作为数据库开发平台，最终在Visual Studio 2010开发环境下完成了软件的实现。
关键词：自动气象站；数据监测；数据库
气象观测最初以人工观测为主，但其有先天限制，地域气候恶劣不适合人类居住，无法建立人工观测点；存在不可避免的观测误差。
近年来随着电子技术以及计算机技术的高度发展，能够提供高密度和实时气象数据的自动采集、发送、存储的自动气象站已经成为气象工作者研究热点。
1多要素自动气象站监控终端软件的需求分析
多要素自动气象站监控终端软件具有以下基本功能，如下图1-1：
（1）参数配置功能，包括基础信息配置、观测场信息配置、报警阈值配置。
（2）气象信息和设备状态信息的实时的接收、处理、存储。
通过网口实现和下位机的通信，实时接收下位机发送的气象信息和设备状态信息，并回传用户的查询命令给下位机。
对接收到的数据按照“规范”进行质量控制、相关性检查和二次计算。
将处理后的气象信息和设备状态信息实时存储到文件系统和数据库，方便系统内其他软件的查询。
（3）气象信息和设备状态信息的综合显示。
能通过文字、列表、图形等方式显示气象信息、状态信息（传感器、电源设备、校时设备的状态）和当前计算机使用状况信息（cpu使用率、内存使用率，磁盘空间、网络使用率异常）。
在设备出现故障（严重、一般、疑似）时，给出告警信息，并提供辅助故障诊断功能。
图1-1 多要素自动气象站监控终端软件组成框图
2多要素自动气象站监控终端软件的详细设计
根据软件需求分析，确定了自动气象站监控终端软件的业务功能主要包括参数配置、通讯功能、综合显示、辅助故障诊断等功能。
软件详细设计是对自动气象站监控终端软件进行架构设计和各模块的设计，然后是对整个系统进行静态建模和动态建模，针对软件的工作流程，设计好各个类，确定其功能，描述类之间的关系并讲述设计思路。
（1）软件整体架构设计。
软件总体架构采用三层架构模型。
界面层负责界面的显示；业务层负责业务计算；数据层负责通讯功能和数据库的访问。
三个模块之间使用对象或数据集进行通信。
（2）主要类的定义。
软件主要功能的实现包含一个串口通信类SocketOperate、数据操作类DealWithData和多个窗口类FormMain、FormCurveL、FormCurveList、FormEquipmentAssist、FormHistoricalData、FormQXShow、FormConfig、FormConfigAlarm、FormConfigBasic、FormConfigObserver1。
●SocketOperate类
串口通信类，负责接收下位机发送的气象信息和设备状态，同时向下位机发送用户设定的命令帧。
●DealWithData类
数据操作类，负责对接收数据进行质量控制、相关性检查和二次计算，对处理后的数据存储到文件系统并入库。
●FormMain类
主窗口类，提供主窗口界面，同时通过Panel控件绑定并加载各子窗口。
主窗口左侧包含实时气象信息的文本显示及报警信息；实时及历史气象信息的曲线、图表显示；实时及历史气象信息的列表显示。
主窗口右侧包含设备运行状态显示、组合供电设备状态的仪表显示、通讯数据发送、本机状态信息。
●FormCurveL类
曲线窗口类，提供动态绘制实时和历史的24小时多气象要素曲线，支持缩放查看气象信息功能，要素显示/不显示功能。
●FormCurveList类
图表窗口类，提供24小时气象要素的图表显示功能，支持根据时间查询历史气象信息的功能。
●FormEquipmentAssist类
辅助故障诊断窗口类，根据设备故障状态，为用户自动分析可能的原因以及解决步骤，方便用户及时并准确的对故障设备进行维修。
同时，为用户提供设备维修记录填报功能，方便用户记录每一次的维修信息并进行上报。
●FormConfigAlarm类
报警阈值配置窗口类，配置自动气象站所含的气象观探测设备输出的气象数据的极大、极小值。
若实时接收的数据超限，数据会进行闪烁报警。
●FormConfigBasic类
基础信息配置窗口类，配置机场基础信息、文件管理信息、心跳信息。
●FormConfigObserver1类
观测场信息配置窗口类，配置和观测场通信的IP和端口，观测场安装的气象观探测设备输出的气象数据的上、下限。
3多要素自动气象站监控终端软件的实现
根据多要素自动气象站监控终端软件的需求分析和详细设计，在Visual Studio 2010环境下利用C#语言完成软件的开发，如下图3-1。
图3-1 多要素自动气象站监控终端软件主界面
展望：
这一版本的监控终端软件主要是通过网口与下位机进行通信，针对本地段的客户机所开发的人机界面。
而自动气象站正在向GPRS和北斗远程通信方向发展，在下版软件中，增加北斗通信模块，实现无线远程传输。
参考文献
[1]黄明.多要素自动气象站数据监测软件的开发[D].华中科技大学,2011.
[2]汪文忠.自动气象站数据采集系统的设计与实现[D]. 华中科技大学,2012.
[3]郁波.自动气象站数据传输系统设计[D].南京信息工程大学,2008.。
高精度自动气象站装置设计与实现
高精度自动气象站装置设计与实现【JD—CQX7】山东竞道光电连续更新中.一体式六要素自动气象站是一种集成了多种气象观测传感器，并能够实现多个气象要素数据手记和传输的智能化气象监测系统。
它能够实时监测和记录气温、湿度、风速、风向、降水量和气压等六个紧要的气象要素，为气象预告、科学研究和各行业生产生活供应全面而准确的气象数据支持。
技术特点1. 一体化设计：一体式六要素自动气象站采用一体化设计，集成了多种气象传感器于一个设备中，实现了多要素同时监测，使得设备结构简洁紧凑，安装维护更加便捷。
2. 多功能传感器：配备了高精度的温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、降水传感器和气压传感器等多种传感器，能够全面监测六个气象要素，确保数据的全面性和准确性。
3. 实时数据传输：通过先进的数据传输技术，一体式六要素自动气象站可以实现气象要素数据的实时传输，将监测到的数据及时传送至数据中心或用户终端，为用户供应及时可靠的气象信息。
4. 远程监测与掌控：供应远程监测与掌控功能，用户可以通过网络平台或移动电话App远程监测气象数据，并进行设备的远程掌控和管理，实现对气象监测过程的实时监控和管理。
应用价值1. 气象预告与监测：一体式六要素自动气象站能够实时监测气象要素的变动，为气象预告和监测供应紧要数据支持，帮忙用户及时了解气象变动，做出应对措施。
2. 农业生产：对于农业生产而言，六要素自动气象站能够供应农田内部的气象环境数据，帮忙农民科学调控农田环境，提高农作物的产量和品质。
3. 工程建设：在工程建设领域，一体式六要素自动气象站可以用于监测施工现场的气象条件，确保施工安全，优化施工进度。
4. 气候研究：作为科研工具，六要素自动气象站可以用于气候变动研究、气象祸害监测等领域，为气候研究供应数据支持。
一体式六要素自动气象站的数据手记功能广泛应用于各个领域，为用户供应全面、准确的气象信息，助力各行各业做好气象监测与应对工作，应对气候变动和祸害风险。
四要素自动气象站
四要素自动气象站
四要素气象站是按照国际气象WMO组织气象观测标准开发生产的四要
素自动气象观测站。
站立。
代表产品是气象站，自带太阳能电池支架无线
传输数据模块数据管理云平台和APP。
在网页上查看数据，在APP上查看数据。
具有GPS定位功能，多功能
合二为一。
可记录温度、湿度、光照强度、CO₂浓度4个参数，包括4个
参数传感器。
自动气象站外观小巧，灵活性强。
用户可以通过选择不同类型的传感器，快速实现数据采集和处理方法和观测要素的变化和扩展。
在科研生产方面，利用四要素自动气象站，可以对土壤、土壤、水、光、热等与植被和作物生长密切相关的因素。
可全面监测作物生长状况和
农田土壤水分，用于农业生产、农业环境研究、作物改良、作物物候监测、病虫害防治等相关生产管理科学数据和决策依据。
自动气象站可广泛应用
于农业生产、科研和标准化测量。
服务方面：四元自动气象站推动气象大数据与行业数据、地理信息数
据等社会数据的融合分析为社会和公众提供综合数据产品。
将气象服务深
度融入智慧城市平台，使用智能电网开展精细化气象服务，将气象服务延
伸至城乡社区，实现气象状况和灾情的快速反馈。
福州市气象自动站信息系统设计与实现
线路 铺设 的成本 ， 免去人 工 干预 ， 决无人 生活地 区 解 采 集气 象数 据 的问题 ， 少 人力 资 源 的投入 。气象 减 自动站 可 给铁路 、 空 、 业 、 象 、 航 农 气 遥感 、 研 等各 科
业 务１ 独具 特点 ：１ 永 远在 线 ， （） 此特 点适 合 实 时性 要
２ 网络 ， 被 后两 者迅 速 替代 ， 以不考 虑接 入 到 Ｇ 会 所
Ｇ Ｍ网 Ｇ Ｒ 和Ｃ ＭＡ ０ ｏ Ｓ Ｐ Ｓ Ｄ ２ ０ 采用 的是２５ ． Ｇ网络技术。 未来 一段 时间 内 同内将会普遍 用 到 。 １ ＧＰ Ｓ ． ２ Ｒ 在气 象信 息传输 中的优 势
摘
要： 利用 气 象 局 现 有 的 气 象 传 感 器 采 集 气 象 要 素 ， 通过 数 据 采 集 器 ， 用 Ｇ Ｒ ￣ 线 传 输 方 式 ， 气 象 数 据 采 集 使 ＰＳ 将
到 计算 机 终 端 。 编写 软 件 应 用 程序 ， 显示 气 象 信 息 ， 现 自动 气 象 站气 象 信 息 采 集 、 输 和 显示 等 功 能 。 实 传
率 （ １ｋ ｐ ） ≥ ０ ｂ ｓ 的需 求
求 比较 高 的信 息传 输需 求 ；２ 按量 计 费 ， （） 无信 息 传
输则不计 费 ， 比使用Ｇ Ｍ方式更 经济 。这两 大特 点 ， Ｓ 是 自动 气象 站无 线 传输 采 用Ｇ Ｒ 更合 理 的 重要 原 ＰＳ
因 利用Ｇ Ｒ 无 线通信 技术 在无人 地 区设 置气象 自 Ｐ Ｓ
第 １ ２卷 第 ６期
重庆科技 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
自动气象站技术方案简版
自动气象站技术方案简版一、硬件部分：1.采集传感器：选择适合气象站使用的传感器进行数据采集，包括温度、湿度、气压、风速、风向等。
2.控制单元：使用微控制器或单片机作为控制单元，负责从传感器获取数据，并进行数据的处理和存储，同时控制相关设备进行操作。
3.电源系统：使用可靠的电源系统，如太阳能电池板和备用电池，并具备自动切换功能，以确保设备持续运行。
4.通信模块：利用GSM、WIFI等通信模块实现与服务器的数据传输，保证数据的实时传输和远程监控。
5.外壳和防护：选择防水、防尘、防腐蚀的外壳，并对关键部件进行适当的封装和防护，以保证设备的可靠性和稳定性。
二、软件部分：1.数据采集和处理程序：编写程序以实时获取传感器数据，并进行数据处理和校验，确保数据的准确性和可靠性。
2.存储和管理系统：配置数据库或云存储系统，将采集到的数据进行存储和管理，以便后续使用和分析。
3.算法和模型建立：建立气象数据分析和预测的算法和模型，利用历史数据进行模型训练，以实现对未来气候的预测和预警。
4.远程监控和控制系统：编写远程监控程序，实现对自动气象站的远程监控和控制，可以通过手机、电脑等终端实时查看设备状态和数据。
5.数据展示和报告生成：设计数据可视化界面，以直观、清晰的方式展示气象数据，并生成相应的报告和分析结果，方便用户进行决策。
三、应用场景：1.农业：帮助农民监测土壤湿度、温度和气象条件，及时调整灌溉和施肥方案，提高农作物产量和质量。
2.交通：提供道路能见度、温度、湿度和道路冰雪情况等数据，帮助交通部门安排雪路除雪和交通管制工作，保障道路交通安全。
3.水利：监测降雨量、蓄水量和水位等数据，预测洪水和干旱情况，帮助水利部门进行灾害防控和水资源合理利用。
4.环境保护：通过测量大气污染物浓度、光照强度和风向等数据，监测环境质量和污染源，为环保部门提供科学决策依据。
5.气象预测和研究：通过自动气象站采集到的大量数据，建立气象模型和算法，进行气象预测和气候变化研究，提高气象科学的准确性和精确性。
湖北省自动气象站多要素资料显示系统
１系统开发软件
系统开发主要采用 ＰｐＡｐ ｅ、 ｓ 三种语言【 。 ｈ 、ｓ． ｔ ｈ ｎ Ｈａ ㈦ Ｐｐ ｈ 是一种 ｈ ｌ ｔ 嵌入脚本语言 ，具有数据库访问速度 ｍ 快 、 行效率高 、 能稳定等特点 ， 运 性 是开发 ＷＥ Ｂ应用
程序的有力工具。
载， 从而缓解 了网页浏览者焦急等待的情绪。
２ 系统基本结构
系统 的基本结构如图 １ 所示 ，主要 由数据库服务 器 、 Ｂ服务器与软件防火墙三部分构成。 ＷＥ
系统各部分的功能如下 ： （ 数据库服务 器。采用 的是 ＷＩ２ ０ Ｅ Ｖ Ｒ １ ） Ｎ ０３Ｓ Ｒ Ｅ 的操作系统 ， 安装 Ｓ Ｌ Ｓ Ｒ Ｅ Ｑ Ｅ Ｖ Ｒ数据库服务 ， 所有的
Ｖｉｗ ｅ
采用 Ｐｐ ｈ 语言 ， Ｇ 在 Ｄ库的支持下 ， 动态绘制 自动 站多要素。 通过 ＧＳ Ｉ 数据生成地理信息地图。 利用层的 技术， 在地 图上叠加利用 Ｐｐ ｈ 程序动态绘制的风向 、 风
速、 温度 、 小时雨量等等 ， 通过一层层的叠加 ， 在地 图上 得到所需要的 自 动站信息，从而实现了 自动站数据数 据 实时在 二维平 面 的显示 。
பைடு நூலகம்
Ｔｐ．ｅｔ ／ ｙｅ ｘ ／把“ Ｔ 排序 的栏位 ” 排序的方式 ” 及“ 串在
一
３ 自动站数据 的空间、 时间显示的实现方法
３１ 图形界 面显 示技 术的 实现 ．
起赋值给 Ｄ ｔ ａｌ 的 Ｄ ｆ ｌＳｒ属性 。 ａ Ｔｂ ａ ｅ ｅｕ． ｔ ａ ｔｏ
Ｍｙ ｒ ．ａａｏ ｒｅ＝ Ｄｓ ａ ｌｓ（”Ｃ ．ｅａｌ Ｇ ｉ Ｄ ｔＳ ｕｃ ｄ ． ｂｅ Ｔ Ｃ ） ｆｕｔ Ｄ —
收 稿 日期 ：０ ５ １ １ ２ ０ —１ — ６
DZZ5型自动气象站说明书(多要素)
1 2 3 系统概述 ....................................................................................................................................................... 1 技术指标 ....................................................................................................................................................... 3 数据采集系统 ............................................................................................................................................... 5 3.1 3.2 3.3 3.4 4 主采集器.............................................................................................................................................. 5 分采集器.............................................................................................................................................. 7 温湿智能测量传感器 .......................................................................................................................... 9 总线 ................................................................................................................................................... 10
新型自动气象站监控及短信报警系统设计与应用
新型自动气象站监控及短信报警系统设计与应用摘要：新型自动气象站正陆续在全国各气象台站投入业务使用，为加强对新型站的管理，利用java语言设计了新型自动气象站监控及短信报警系统。
该系统能实时监测新型站运行情况，并对观测数据缺测、观测要素异常以及观测文件传输失败等日常极易出现的故障进行短信报警，及时通知业务人员排除故障，有效提高地面观测业务质量。
关键词：新型自动气象站；监控；报警；设计应用中图分类号：tp3 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）05-1156-031 概述随着中国气象局《综合气象观测系统发展规划（2010-2015）》的推进，为加快建立与现代气象业务相适应的地面气象观测业务体制，提高观测质量效益，全国各级气象部门陆续制定了地面气象观测业务改革方案并在各基层气象台站开展，许多观测项目取消了人工观测和夜间连续观测，大大缓解了地面观测人员的工作压力和工作强度。
同时，满足地面全要素气象观测的新型自动气象站也开始逐步在各基层气象台站列装，取代原有的自动气象站。
在降低观测频率乃至取消夜间守班的情况下，如何确保新型自动气象站的正常运行以及数据传输就成了急需解决的问题。
2 设计思想对基层气象台站而言，地面观测业务运行中经常碰到的故障情况包括由于自动气象站本身故障造成的观测数据缺测以及观测要素数据异常，由于通信网络故障造成的数据无法及时上传等情况，由于观测员不可能24小时守在值班室内，因此必须采用技术方法使观测员能实时获知这些故障信息从而及时采取相应措施进行处理，新型自动气象站监控及短信报警系统就是基于以上思路进行设计并投入业务使用。
该系统通过实时监控新型站系统中的分钟数据文件，分析判断新型站的运行情况，同时实时监测新型站所在的网络环境，如有故障发生将及时通过短信模块将故障报警信息发送给台站观测员和相关管理人员。
3 系统设计3.1系统架构该系统监控软件采用jsp语言进行开发，后台数据库采用sqlserver，系统架构（图1）主要由自动气象站终端微机、数据监控微机和短信发送模块组成。
多要素自动气象站数据传输技术综述
（ 州市气 象局 ，河 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 郑 ５０ ５
【 摘 要 】 自动气象站 是一种能 自动收 集、处理 、存储 和传输 气象信 息的装 置 ，融合 了微 电机技术 、数据采 集技 术、现代
网络与无线通信技 术、信 息处理技 术等 多个领 域。通过无线 网络进行数据通信 ，主控 Ｐ ｃ系统软件将 多个节点采集的数 据进 行综
【 文章编号 】１ ０ 一 １ １ ２ １ ） ０ ０ ２ — ２ ０ ８ ｌ５ （０ ２ １— ０ ０ ０
气象监测系统设计方案
气象监测系统设计方案一、引言气象监测系统在现代社会中扮演着重要的角色，对于人们的生活和各行业的运营都具有至关重要的影响。
本文将提出一个气象监测系统的设计方案，旨在实现高效准确的气象数据收集、分析和预测，并为各行业提供可靠的气象服务。
二、系统总体架构1. 系统概述气象监测系统将包括气象数据采集模块、数据传输模块、数据处理与分析模块、预测模块和用户界面模块，每个模块的功能和相互关系将如下所述。
2. 气象数据采集模块该模块将负责从气象观测站点收集气象数据。
采集的数据类型包括气温、湿度、风速、降水量等。
为了提高采集的精度和覆盖范围，将使用多个传感器和观测设备分布在不同地理位置。
3. 数据传输模块采集的气象数据将通过传输模块传送到数据处理与分析模块。
传输方式可以采用有线或无线通信技术，确保数据的实时性和准确性。
4. 数据处理与分析模块该模块将对收集到的气象数据进行处理和分析。
通过应用统计学和数据挖掘技术，可以提取出气象数据中的关键信息和趋势，并为后续的预测模块提供依据。
5. 预测模块基于处理与分析模块得到的气象数据，预测模块将利用数学模型和算法对未来气象变化进行预测。
预测结果将提供给用户界面模块和相关行业，以支持决策和规划。
6. 用户界面模块用户界面模块将为系统的使用者提供直观友好的界面，以便查询实时气象数据、查看预测结果和使用相关功能。
该模块将支持多终端访问，包括电脑、手机等。
三、功能实现和技术支持1. 数据质量控制为保证数据的准确性和一致性，需要在数据采集过程中进行质量控制。
通过实时监测和自动校准，可以降低数据误差。
2. 数据存储与管理为了处理海量的气象数据，系统需要建立稳定高效的数据存储和管理机制。
可以采用关系型数据库或分布式存储技术，以满足系统对存储容量和查询速度的要求。
3. 数据处理和分析算法数据处理与分析模块需要使用一些常见的统计和数据挖掘算法，如平均值计算、趋势分析、聚类分析等，以发现气象数据中的有用信息和规律。
自动气象站技术方案
自动气象站技术方案自动气象站是一种能够自动采集气象数据并进行实时监测和分析的设备。
它可以对气象参数如温度、湿度、气压、风速、降水量等进行测量和记录，实现对气象变化的实时监测和预测。
下面我们将介绍一种简版的自动气象站技术方案。
1.硬件部分(1)传感器模块:传感器模块用于测量气象参数。
常用的气象传感器有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、风速传感器和雨量传感器等。
这些传感器通过接口与数据采集模块连接。
(2)数据采集模块:数据采集模块用于采集传感器模块收集到的数据。
它通过接口连接传感器模块，并将传感器数据进行实时采集和处理。
数据采集模块通常包括微控制器、模数转换器、存储器和时钟电路等。
(3)通信模块:通信模块用于与外部设备进行数据传输。
它通过网络接口或无线模块与计算机、手机或云平台等设备连接，实现数据的实时传输和远程监控。
通信模块通常包括无线模块、以太网接口和串口等。
(4)控制模块:控制模块用于对自动气象站进行控制和管理。
它可以控制传感器模块的工作状态，调整传感器参数和采样频率等。
控制模块通常包括控制芯片、存储器和用户界面等。
2.软件部分(1)数据采集软件:数据采集软件用于控制数据采集模块的工作，实时采集传感器数据并进行存储。
它可以实现数据的实时显示和保存，并提供数据查询和导出功能。
(2)数据处理软件:数据处理软件用于对采集到的数据进行处理和分析。
它可以对气象数据进行统计和绘图，生成气象图表和曲线图等。
数据处理软件还可以进行气象数据的预测和模拟。
(3)远程监控软件:远程监控软件用于实现对自动气象站的远程管理和监控。
它可以实现对气象数据的实时监测和远程控制，同时支持数据的实时传输和远程访问。
远程监控软件还可以提供报警功能，当气象参数超出设定范围时发出警报。
3.功能特点(1)实时监测:自动气象站能够实时采集和监测气象数据，实时显示和保存数据，并提供实时报警功能。
用户可以随时了解气象变化和趋势。
(2)数据分析:自动气象站可以对采集到的数据进行处理和分析，生成气象图表和曲线图，帮助用户了解气象规律和趋势。