一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)田氣象信息領(lǐng)域，具體地是一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣候條件會直接影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，高溫、霜凍、暴雪、暴雨、大風(fēng)等復(fù)雜天氣會導(dǎo)致作物減產(chǎn)，直接影響了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
[0003]與此同時(shí)，自然氣候條件也會影響到農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，新興的虛擬儀器技術(shù)因具有體積小、易開發(fā)和使用簡便等優(yōu)勢，可以替代自動氣象站的數(shù)據(jù)采集器和預(yù)處理器；LabVIEW語言的應(yīng)用可以提高程序開發(fā)效率，降低綜合成本，通過具備控制、處理分析能力的軟件，虛擬儀器可以取代相應(yīng)功能電子線路，是傳統(tǒng)儀器功能與外形的模塊化和軟件化。遠(yuǎn)程虛擬儀器技術(shù)是虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，將虛擬儀器的應(yīng)用范圍拓展到整個(gè)Internet網(wǎng)上,使信號采集、傳輸和處理一體化,從與Internet相連的遠(yuǎn)端獲得動態(tài)數(shù)據(jù)或?qū)⒖刂菩盘杺魉偷竭h(yuǎn)端，在監(jiān)控中心可以監(jiān)控遠(yuǎn)端設(shè)備。
[0004]早期自動氣象系統(tǒng)可以收集準(zhǔn)確的氣象信息，但是其體積太大、安裝條件限制了其推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明不僅能夠提高農(nóng)業(yè)氣象信息監(jiān)測的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，而且還可用以評估氣象信息對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度；提高應(yīng)對突發(fā)天氣狀況的能力。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其中包括室外自動氣象站、無線通訊模塊、氣象信息管理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:室外自動氣象站內(nèi)部包括氣象要素傳感器、主控系統(tǒng)，其中主控系統(tǒng)包括采集器和控制器；無線通訊模塊包括GPRS發(fā)送端和與其相連的GPRS接收端；氣象信息管理系統(tǒng)包括監(jiān)控中心模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)顯示模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)存儲模塊；通過GPRS模塊接收采集到的數(shù)據(jù)并發(fā)送到氣象信息管理系統(tǒng)；氣象信息管理系統(tǒng)利用LabVIEW編程語言實(shí)現(xiàn)對氣象的顯示。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氣象要素傳感器采用氣象變送WXT520，是一個(gè)輕巧的小型變送器，采用緊湊式包裝，可提供6種氣象參數(shù)；傳感器外殼的等級為IP65 /IP66，WXT520采用32VDC，并使用可選擇的通信協(xié)議輸出串行數(shù)據(jù):SDI — 12, ASCII自動和輪詢；有4個(gè)串行接口可供選擇:RS - 232、RS 一 485、RS 一 422和SDI — 12;并配備了一個(gè)安裝用8針M12接頭和一個(gè)維護(hù)用4針M8接頭。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述主控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器與控制器，具體地包括控制器、采集器、通訊模塊、供電電源和存儲模塊；主控器通過嵌入式軟件與供電、采集、通訊、存儲等單元協(xié)調(diào)工作來完成。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260處理器，采用Linux操作系統(tǒng)，通過嵌入式應(yīng)用控制程序，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境多要素氣象數(shù)據(jù)的采集、處理及存儲的功能。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明采用虛擬儀器技術(shù)對氣象信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及采用GPRS無線傳輸通訊與管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，且通過LabVIEW軟件可以把氣象信息以數(shù)據(jù)形式直觀展現(xiàn)。通過對現(xiàn)場實(shí)際氣象信息監(jiān)測，證實(shí)該系統(tǒng)可以連續(xù)實(shí)時(shí)記錄和儲存所監(jiān)測時(shí)間范圍內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)，并可以對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，配合氣象預(yù)警系統(tǒng)基本可以實(shí)現(xiàn)惡劣氣象條件及時(shí)給與提醒，為相關(guān)機(jī)構(gòu)對實(shí)施相應(yīng)防護(hù)方案提供準(zhǔn)確可靠的理論根據(jù)。同時(shí)，可把惡劣天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響降到最低，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供有力保障。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，為本發(fā)明一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)框圖。圖中包括室外自動氣象站、無線通訊模塊、氣象信息管理系統(tǒng)；室外自動氣象站內(nèi)部包括氣象要素傳感器、主控系統(tǒng)，其中主控系統(tǒng)包括采集器和控制器；無線通訊模塊包括GPRS發(fā)送端和與其相連的GPRS接收端；氣象信息管理系統(tǒng)包括監(jiān)控中心模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)顯示模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)存儲模塊；通過GPRS模塊接收采集到的數(shù)據(jù)并發(fā)送到氣象信息管理系統(tǒng)；氣象信息管理系統(tǒng)利用LabVIEW編程語言實(shí)現(xiàn)對氣象的顯示。
[0015]另外，本發(fā)明所述氣象要素傳感器采用氣象變送WXT520，是一個(gè)輕巧的小型變送器，采用緊湊式包裝，可提供6種氣象參數(shù)；傳感器外殼的等級為IP65 / IP66, WXT520采用32VDC，并使用可選擇的通信協(xié)議輸出串行數(shù)據(jù):SD1- 12、ASCII自動和輪詢；有4個(gè)串行接口可供選擇:RS - 232、RS - 485、RS — 422和SDI — 12;并配備了一個(gè)安裝用8針M12接頭和一個(gè)維護(hù)用4針M8接頭。
[0016]本發(fā)明所述主控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器與控制器，具體地包括控制器、采集器、通訊模塊、供電電源和存儲模塊；主控器通過嵌入式軟件與供電、采集、通訊、存儲等單元協(xié)調(diào)工作來完成。本發(fā)明所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260處理器，采用Linux操作系統(tǒng)，通過嵌入式應(yīng)用控制程序，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境多要素氣象數(shù)據(jù)的采集、處理及存儲的功能。
[0017]本發(fā)明所述采集器可以實(shí)現(xiàn)采集并對采集到的氣象要素信號進(jìn)行處理。采集系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有存儲器，可以進(jìn)行信息清除并對采集到的各氣象要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，有接口 USB實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的備份功能。系統(tǒng)設(shè)有通訊接口 RS232/RS485，可以通過該接口與GPRS/CDMA等通訊設(shè)備連接。該系統(tǒng)有時(shí)鐘校準(zhǔn)功能，通過監(jiān)控中心下達(dá)指令，對氣象站的時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測主要為定時(shí)掃描各傳感器的數(shù)據(jù)，通過通訊模塊將數(shù)據(jù)的電信號傳到主控系統(tǒng)中經(jīng)既定程序(LabVIEW)計(jì)算；通過屏幕可以直接讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，針對特定時(shí)間段的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行有目的的分析。
[0018]所述前端采集器部分與后端監(jiān)控中心系統(tǒng)通信采用無線GPRS通信方式，由于農(nóng)田氣象站放置在室外，因此不適宜采用光纖傳輸，而采用GPRS無線能夠解決此問題。GPRS采用的組網(wǎng)方式是公網(wǎng)固定IP的方式。GPRS擁有傳遞及時(shí)、通信信號好等優(yōu)勢，在并組網(wǎng)時(shí)減少對原有網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，節(jié)約了成本，并可以在室外復(fù)雜環(huán)境中實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，而且具有一定的安全性。
[0019]所述室外自動氣象站與氣象信息管理系統(tǒng)需要建立點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，在連接過程中需要以無線方式登陸到以太網(wǎng)絡(luò)來獲得網(wǎng)絡(luò)地址。要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器地址和端口映射在氣象管理系統(tǒng)中，需要?dú)庀笮畔⒐芾硐到y(tǒng)軟件采用其網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)地址，這樣在管理系統(tǒng)顯示軟件中就可以實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的雙向通訊，進(jìn)行有效的信息傳遞和收集。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其中包括室外自動氣象站、無線通訊模塊、氣象信息管理系統(tǒng)；其特征在于:室外自動氣象站內(nèi)部包括氣象要素傳感器、主控系統(tǒng)，其中主控系統(tǒng)包括采集器和控制器；無線通訊模塊包括GPRS發(fā)送端和與其相連的GPRS接收端；氣象信息管理系統(tǒng)包括監(jiān)控中心模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)顯示模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)存儲模塊；通過GPRS模塊接收采集到的數(shù)據(jù)并發(fā)送到氣象信息管理系統(tǒng)；氣象信息管理系統(tǒng)利用LabVIEW編程語言實(shí)現(xiàn)對氣象的顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述氣象要素傳感器采用氣象變送WXT520，采用緊湊式包裝傳感器外殼的等級為IP65 / IP66, WXT520采用32VDC，并使用可選擇的通信協(xié)議輸出串行數(shù)據(jù):SDI — 12、ASCII自動和輪詢；有4個(gè)串行接口可供選擇:RS - 232,RS 一 485,RS 一 422和SDI —12;并配備了一個(gè)安裝用8針M12接頭和一個(gè)維護(hù)用4針M8接頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述主控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器與控制器，具體地包括控制器、采集器、通訊模塊、供電電源和存儲模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260處理器，采用Linux操作系統(tǒng)。
【專利摘要】一種基于虛擬儀器技術(shù)的農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明不僅能夠提高農(nóng)業(yè)氣象信息監(jiān)測的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，而且還可用以評估氣象信息對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度；提高應(yīng)對突發(fā)天氣狀況的能力。其中包括室外自動氣象站、無線通訊模塊、氣象信息管理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：室外自動氣象站內(nèi)部包括氣象要素傳感器、主控系統(tǒng)，其中主控系統(tǒng)包括采集器和控制器；無線通訊模塊包括GPRS發(fā)送端和與其相連的GPRS接收端；氣象信息管理系統(tǒng)包括監(jiān)控中心模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)顯示模塊、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)存儲模塊；通過GPRS模塊接收采集到的數(shù)據(jù)并發(fā)送到氣象信息管理系統(tǒng);氣象信息管理系統(tǒng)利用LabVIEW編程語言實(shí)現(xiàn)對氣象的顯示。
【IPC分類】G08C17/02, G01W1/02
【公開號】CN105510996
【申請?zhí)枴緾N201410496851
【發(fā)明人】何志杰, 藤藝凡
【申請人】何志杰
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月25日