摘 要

随着社会经济的飞速发展，人们对即时气象信息获取的要求越来越高，表现在预报方面及对气候的评估以及针对自然灾害气候的防灾决策，气象预报内容也集预报天气、分析评价气候、突发气候状况的应急对策等于一体，气象预报中大气环境监测的应用在极大程度上满足了人们对气象预报的需求。随着传感器技术、集成电路技术、嵌入式技术的发展，气象环境监测系统由于占用空间不大，所需的能源消耗也比较低，一般而言其稳定性也比较好，而且比较容易维护，所以它在气象环境信息采集领域得到很广泛的应用。

自从气象环境监测系统提出以来，硬件部分不尽相同，但是系统软件部分应遵循模块化、封装性、鲁棒性、可扩展性等准绳。要求设计者根据需求来确认软件系统的整体结构，按照结构来设计软件更具有条理性；将软件的功能分成模块，并确认每个模块的代码并编写相应的代码，从而归纳出整体设计方案。

通过分析气象环境监测系统国内外发展现状和趋势，指出我国气象环境监测的不足，根据实际需求提出气象环境监测系统的总体方案，选择合适的数据通信方式和软件架构。选取SQL Server作为系统数据库，并阐述详细数据库表的设计内容，实现气象环境数据的稳定存储管理。提出采用C/S三层软件架构开发系统的思路创建数据表，结合Visual studio 2013、DevExpress控件、WinForm框架、WPF框架等工具，使用C#语言在.NET平台下开发软件客户端，详细阐述并展示各个功能模块的设计，实现完备的软件功能和友好人机交互。

关键词：气象监测，软件设计，人机交互，数据处理，C#

Abstract

With social economic of rapid development, people on rates meteorological information gets of requirements increasingly high, performance in forecast aspects and the on climate of assessment and for natural disasters climate of disaster decision, meteorological forecast content also set forecast weather, and analysis evaluation climate, and burst climate status of emergency countermeasures is equal to one, meteorological forecast in the atmosphere environment monitoring of application in great degree Shang meet has people on meteorological forecast of needs. With the development of sensor technology, integrated circuit technology, embedded technology and meteorological monitoring system because of its small size, low power consumption, stable performance, easy maintenance and so on, in the field of meteorological and environmental information collection to get a wide range of applications.

Since the beginning of meteorological monitoring systems, hardware is not the same, but the software part of the system should follow the modular, encapsulation, robustness, scalability and other criteria. Requires the designer to determine the function of the analysis phase as needed design software system structure, function modules, respectively, and identify each module of the algorithm and to write specific code to form concrete design software.

By analyzing the development status and trends of meteorological environment monitoring system at home and abroad, pointed out the shortcomings of the meteorological environment monitoring in China, according to the actual needs of meteorological environment monitoring system scheme, select the appropriate communication means and software architecture. Select SQL Server as the system databases, and detailed design of a database table content, stable storage management of meteorological and environmental data. C/s was proposed three-tier software architecture development systems to create data tables, combined with Visual Studio 2013, DevExpress controls, tools, such as WinForm, WPF framework the framework using the c # language. NET platform software client, and shows in detail design of functional modules, implement complete software functionality and friendly human-computer interaction.

Keywords: meteorological monitoring, software design, human-computer interaction, data processing，C#

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 2

1.3论文研究内容及意义 3

1.4论文组织结构 3

第二章 软件功能分析及方案设计 4

2.1软件设计目标及要求 4

2.2软件系统的结构 6

2.3技术方案及工具选择 6

2.3.1 数据通信方案选择 6

2.3.2软件架构选择 7

2.3.3软件开发工具 8

2.4本章小结 9

第三章 气象监测系统软件功能设计及实现 9

3.1 数据库设计 9

3.2气象环境监测软件的具体设计 10

3.2.1需求概述 10

3.2.2数据库表设计 11

3.2.3用户登录界面的设计 12

3.2.4系统主界面的设计 13

3.2.5气象查询功能的设计 14

3.2.6图表显示功能的设计 16

3.2.7帮助功能的设计 18

3.3本章小结 19

第四章 软件系统的调试 19

4.1 软件模块测试 20

4.2设计结果和测试指标 21

第五章 总结与期望 22

5.1论文工作总结 22

5.2后续工作展望 22

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

2006年国家颁布了《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》,指示要加速气象事业的发展，让气象事业更好地为国民经济服务、为社会发展服务。回良玉副总理曾指出“我国气象科技水平和服务能力与国民经济和社会发展日益增进的需要还不相适应”。[1]2008年初中国的南部大范围的雨雪冰冻低温灾害,进一步突出了气象监测的极端重要性。

气象信息属于自然界数据的一种，气象信息获取的主要途径包括地面观测、高空探测、地面遥感和空间遥感，然后经过数据整理，编辑成气象资料，针对不同需求进行加工、解释和说明，让用户获得所需要的气象情报。根据气象信息的理论，气象信息服务可以分成两种。一种是实时气象情报服务，它往往根据实时气象观测资料加工而成，表现为时间尺度短、空间范围小，较为罕见的实时气象情报服务产品有台风、沙尘暴等实时预报以及大气环境的质量；另外一种是气候情报服务，它往往通过历史气象资料加工并加以分析而成，表现为时间尺度长、空间范围大，常见的产物包括气象灾害评估、海洋产业服务和重大工程可行性分析。

在实际生活中，我们通常建设自动气象站来获取并监测气象环境。自动气象站是能自动观测和保存气象数据的一个系统，它包括硬件部分和软件部分。硬件部分一般由传感器、采集器、通讯接口、系统电源等组成，[2]先有传感器的感应部分获取输入参数的变化，然后数据采集器的CPU采集这些变化，通过数学的计算，包括线性化和定量化的处理，让工程量变为因素量，从而进行数据筛选，得到相应的气象因素值。自动气象站观测项目主要包括气压、风向、风速、温度、湿度、雨量等气象要素,在扩大后可测量其它的要素，数据的收集频率比较高，每分钟收集并存储一组气象观测数据。气象环境监测系统由硬件系统和系统软件建成，系统软件应该有收集软件和地面检测软件。通过配备远程监控软件，可以将自动气象站与中心站连接起来形成一套庞大的自动气象观测系统，从而实现了组网和远程监控。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

国内的气象环境监测软件已经在市场上可以见到，全自动气象监测系统主要构成有监控中心、通信网络、现场监测设备和现场计量仪器。其中软件系统主要由操作系统软件采用B/S结构设计满足用户需求。全自动气象监测系统软件具备地图功能显示、实时数据显示、数据监测、历史数据和历史操作查询、曲线分析、测点管理、封路管理等功能。

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