多要素自动气象站设计与多终端显示系统开题报告
2021-12-23 21:35:25
全文总字数：3023字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
气象站的建设是一个国家气象探测的核心内容之一，如果专业气象站的建设不足，那么对环境的探测只能一味依赖雷达设备，而这样容易产生较大的误差，从而导致判断上的失误。所以长期以来有许多专业研发气象设备的国家研究所和公司，它们推出了许多先进的一体化解决方案，就是常用的气象站。这种气象站非常的专业，功能全面，结构可靠，一体化程度高。然而正是如此，它在民用领域往往价格过高，可定制化程度较低，使用繁琐，且在布置上占用较大的空间。为解决这一问题，不少公司推出了小型的手持设备以做补充，可是手持设备也存在续航短，测量项目少，无法固定检测的缺点。
由此可见这些设备中间缺乏一个较好的过渡种类，为此，本设计提出了小型气象站的概念。此设计结合了科技发展的成果和工业化模块生产的优势，来设计一种低成本，小体积，精度相对较好，可靠性高的自动环境测量装置。相对于传统气象站具有体积小，易于移动，可使用锂电池供电的特点。相较于手持设备，能够测量的项目也更丰富。本设计采用了大量的模块化材料，减少成本的同时缩短了开发的周期，提高了可定制性。
国内外研究现状
当前国内有多个厂家生产自动气象站，如北京华创升达高科技发展中心和天津气象仪器厂的caws系列、长春气象仪器厂的dyyzⅡ系列等。其中caws600、xyz06以及机场地面气象观测自动化系统在军队和地方台站得到广泛的推广和应用。大部分自动气象站采用集中式结构，系统开放性不高。国产自动气象站所采用的气象传感器主要以来进口，受技术水平和生产工艺的限制，国产传感器的准确性、可靠性较差。其数据采集器大多是配套使用，当需要扩充自动气象站观测的功能时，不能直接进行升级。
2. 研究的基本内容
通过各个半导体传感器对气温、湿度、气压、可吸入颗粒物浓度、风速、风向、雨量这些气象要素的检测，采用iic或uart通讯方式和测量电路，将采集到的数据显示在tft液晶显示屏上，另外，通过蓝牙传输的方式，在pc端和android手机端通过软件也可以实时显示，pc端的蓝牙串口软件可以将结果自定义保存，便于用户对数据的处理。实现智能化的同时，在适用性和便捷性方面优势也很明显。
系统原理图如图1所示。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
| 实行方案： （1） 查阅参考文献，调研国内外系统设计方法。 （2） 查阅书籍、文献学习设计的方法。 （3） 设计基于ARM的硬件系统及外围驱动电路。 （4） 根据系统电路编写程序。 （5） 在开发板上实现电路并烧写程序。 （6） 调试，检验是否可以实现预期目标。 （7） 设计PCB板，做出整个系统的实物。 （8） 用大量数据测试设计的自动气象观测系统，检测其性能。 （9） 完成论文。 进度： （1）第一阶段： 查阅文献，写出开题报告；学习相关书籍、文献； （2）第二阶段：设计系统电路部分；根据设计的电路编写相关程序； （3）第三阶段：在开发板上调试电路和程序；初步检测设计是否实现预期目标； （4）第四阶段：完成PCB设计，并完成焊接和调试； （5）第五阶段：进行大量数据测试，检测其性能；完成论文，参加答辩。 预期效果： （1）软硬件设计完整； （2）初步调试检测无误； （3）画出PCB板，并制作出自动气象站系统实物； （4）各个模块正常工作，数据采集正常，较为准确； （5）数据传输正常，多终端实时显示正常流畅； （6）论文内容、格式、查重符合要求；
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4. 参考文献
| [1] 高飞. 基于图像分割技术的激光损伤图像检测与分析[D]. 南京：南京邮电大学, 2014:15-16. [2] Djoumi L, Blondeau-Patissier V, Vanotti M, et al. Surface Acoustic Wave Sensors for PM2.5 and PM10 Concentration[J]. 2016,(168):696-699. [3] 罗岩, 雨量量杯——测量我国各地区年雨量[EB/OL]. (2013-12-09)[2017-04-20], http://www.soslab.com/news/show-47402.html. [4] 刘景文. 基于NRF24L01的频率自适应通讯[J]. 数字技术与应用, 2015,6(2):115-115. [5] 姜日凡. STM32F103在超载限制器中的应用[J]. 科技创新导报, 2012,9(12): 80-80. [6] 惠志斌, 鲁传颖. 德国博世公司推出第一个具有广泛应用前景的综合传感器[J], 信息安全与通信保密, 2014,36(2):15-15. [7] 郭爽. 风速风向监测系统设计[J]. 科技致富向导, 2014,22(11):149-149. [8] 冯延涛. 浅谈电子指南针设计应用[J]. 大科技, 2016,20(6):299-299. [9] 李冉, 朱思清, 王翊, 钱国民. 空气粉尘浓度检测器电路设计与软件编程[J]. 科技视界, 2016,6(12):54-54. [10] 于军. 基于DSP ARM的电能质量分析仪的研究与设计[D]. 上海: 东华大学, 2016:56-59. [11] 张航. 短距离无线通信技术分析[J]. 通讯世界, 2016,12(16):38-39. [12] 赵海兰, 朱剑, 赵祥伟. DS1302实时显示时间的原理与应用[J]. 电子技术, 2004,31(1):46-49. [13] SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD. COMMUNICATION METHOD OF RS485 COMMUNICATION SYSTEM:Korea,KR 20050108707[P].2007-05-17. [14] Chien Hung Chen,Jyi Jinn Chang,Tai Shan Liao,Kuo Cheng Huang. An Electromagnetic Sensing Method (ESM) to Detect the Short-Circuit in PCB[J].Applied Mechanics and Materials,2013,2240(284):446-450. [15] 高峰. 单片机开发板在项目教学方法中的应用[J]. 电子世界, 2014,36(13):163-163. [16] 陈兴旺, 自动气象站数据质量控制方法及误差分析[J]. 科技资讯, 2011,9(23):129-131.
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