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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的：学习并掌握STM32单片机的相关知识，了解多种传感器的性能以及原理。制作一种基于STM32的高空气象要素监测平台。研究意义：大气现象和气候的变化与人们的生产和生活有很大的联系。进行气象监测是生态监测研究的重要领域之一。随着电子技术和气象监测技术的不断进步，现代气象监测已经由原来的人工监测逐步过渡到自动气象监测。气象监测也变得尤为重要。然而目前我国的气象监测系统仍然存在一些不足，比如数据采集方式落后，测量精度不高，难以实现无人值守监测，同时气象监测站数量少并且位置固定，监测范围有限，并且成本很高，不够方便等缺点。本文设计的是一种基于无人机的自动气象监测系统，它的优势在于可以灵活搭载各种小型化的气象监测模块到达指定空间进行气象监测。相对于传统的气象监测站，无人机搭载的气象监测系统更加灵活机动，适合应对突发气象应急灾害事件的气象要素监测。在无人机上装高清摄像机还能实时拍摄灾害环境现场，监测人员坐在应急预警指挥中心就能实时监控灾害现场，同时它还体积小，成本低，并且操作简单灵活。利用它可以实现对于气压，温湿度，有害气体以及CO气体的监测，并且可以通过无线通信将数据传输到PC端。

国内外研究现状

通过几十年来气象事业的建设和发展，我国气象观测网初具规模，探测手段也有了很大改进，已成为世界气象组织世界天气监视网和全球气候监测系统的有机组成部分，在国际合作及我国的经济社会发展，国家安全和防灾减灾中发挥了重要作用。但总体水平与气象事业发展的需求还有较大差距，与国际先进水平相比扔存在很大差距，主要表现在：气象台站分布不太均匀；高原，沙漠，高山及海洋等天气气候敏感地区存在监测的空白；反映各圈层相互作用及变化的气候观测系统还很不完善；一些观测数据采集手段和信息传输设备落后，能够获取的数据在时空分辨率，观测精度，观测项目及观测数据的连续性，完整性等方面尚不能满足气象业务，服务与研究的需要；高空探测系统还很薄弱，还没有形成地基，空基，天基相互补充，综合协调的统一观测体系，气象综合观测的能力亟待增强。与我国自主研发的气象监测系统相比，国外的气象监测系统突出特点分析如下：（1）根据使用者的不同需求增加或是减少传感器的数量和种类，操作简单。自动气象站采取通用的数据通信传输格式，使用者可以自由的配置数据通讯的输出格式。基本达到了世界多国的业务应用的需要。（2）采用现今的气象传感器技术，具有较高的产品精度和稳定性。在基本六要素传感器技术已达领先的局面下，辐射传感器、土壤湿度传感器、土壤和地温传感器、能见度传感器、红外传感器等产品的技术也已成熟。（3）考虑各种恶劣复杂的外界环境，自动气象站配备有良好的防护措施。在设备的操作的便捷性、维修的快捷性、使用灵活性等诸多方面进行了人性化的设计。总的来说，我国的气象监测系统已经建立了一定的规模，取得了可喜的成就。然而，与世界先进水平相比，我国现有气象观测站网布局还存在很多不足。基础理论研究，监测技术，探测仪器和装备与发达国家相比差距较大，离现代气象观测的要求还有较大距离。主要表现在以下几个方面：（1）监测站点环境差（2）监测设备落后（3）气象预警系统不能满足公众需求（4）科研开发能力不强。所以还要继续努力不断创新发展气象监测事业。

2. 研究的基本内容

本文设计的是一种基于无人机的自动气象监测系统，它是在无人机上面搭载各种小型化的气象监测模块到达指定空间进行气象监测。实现对于气压，温湿度，有害气体以及co气体的监测，并且可以通过无线通信将数据传输到pc端。该系统共包括两个部分：无人机气象要素采集系统和pc端数据接收系统。

（1）无人机气象要素采集系统主要由arm 体系的核心控制芯片stm32f10x系列单片机，bmp180气压传感器模块，atk-s1216北斗定位模块，dht11温湿度模块，mq-135空气质量传感器模块，mq-9co气体监测模块以及无线通信模块等组成。各个模块收集数据，并以stm32单片机作为控制中心处理信息。主要的研究内容是要弄懂每一个传感器的采集原理，以及和单片机相连的具体方式和内部模块传输协议等内容。

（2）pc端数据接收系统由无线通信模块以及usb转ttl模块组成，二者连接并插入电脑的usb口，便可以远距离读取采集到的数据并通过pc端进行显示。主要研究内容是要弄清模块原理，以及不同模式下的具体作用，以及传输显示的方法。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：（1）查阅参考文献了解stm32单片机的各种性能。

（2）研究气象监测平台的元件要求（3）进行方案评估（4）制作气象监测平台（5）检验是否可以实现预期目标。

进度：1、2018.1.1-2018.1.15进行调研，明确设计任务，完成任务书等工作。

4. 参考文献

[1]张冬林，李鑫，戴梅，等.基于 dhtll 的低成本蚕室温湿度自动控制系统的设计[j].现代农业科技，2010（18）：1415.

[2]宋文绪，杨帆.传感器与检测技术[m].北京：高等教育出版社，2004.

[3]黄宁宁.多要素自动气象站系统的设计与实现［d］.哈尔滨：哈尔滨理工大学, 2012：1-2.