基于ＧＰＲＳ的自动气象站设计

许　玮

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671-7597（2009）0110025-01

自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站。有三种形式：无人自动气象站，有线遥测自动气象站，长期自动气象站。

一、自动气象站系统组成

自动气象站系统由无线终端及数据中心两部分组成。无线终端主要包括传感器和数据采集器，负责气象要素信息的采集与传送。数据中心包含三套软件，分别是中继分发软件、气象数据处理软件和GPRS实时监控软件。中继分发软件负责气象数据的存储与转发，气象数据处理软件主要是针对用户界面对气象数据的一系列应用与分类显示，GPRS实时监控软件是对于整个湖北省所有自动气象站的联网情况进行实时监控。

二、系统硬件构成

无线终端采集器主要由各信号输入模块及中央处理器构成，其结构如图1所示。

三、采集器控制程序

采集器控制程序控制自动气象站运行的整个过程，是数据采集、资料处理保存和通信等功能实现的逻辑基础，是自动气象站设计成功的前提之一。

采集器控制程序需要实现精确的各气象要素传感器数据定时采集，并进行数据相关算法处理、存储；采集器本地、远程通信的算法控制；本地、远程对采集器的设置功能；传感器模块的异常报告功能；采集器控制器运行异常监视、恢复功能；当采集元素数量、种类发生变化时，应方便升级。

四、中央站通信服务及监控软件的设计

中央站通信服务软件是自动气象站网络完成网络数据收集、测报数据服务和实现网络运行状态监控的核心。它是面向系统管理人员和应用开发人员的一套系统。利用该软件，系统管理人员可以设置各自动气象站站点参数，发布采集资料命令，定时收集气象要素信息等。中央通信服务软件的界面包装程序称为中央站监控软件，它提供系统管理人员进行自动站网络配置、监控操作的图形界面。

五、中心站数据应用

（一）数据查询请求

在此界面中，站点名称、观测要素、查询时间等都可以利用鼠标在屏幕上直接选择，既方便了用户录入，又显著地减少误操作的频率。在站点选择方面，系统自动将整个自动站网络范围内已经安装的站点名称添入一下拉列表框中，用户只需要通过鼠标选择某一站点名称即可；在时间输入方面，系统提供两种方法录入欲查询的资料时间：一是按照指定格式(YYYY-MM-DD HH:MM)通过手工直接输入，此时系统将自动检查输入格式是否正确；另一种方法是先设定合适的时间渐进步长，再通过鼠标点击微调按钮来选择时间，或者直接在下拉列表中滚动选择；在要素名称的选择上，也提供下拉列表供用户直接选择。

（二）仿MICAPS方式显示观测数据（地图显示）

通过接受用户输入的要查询的资料时刻等信息，自动向数据服务器发送查询请求，在获取查询结果后，首先经过投影变换将站点的经纬度数值转换为屏幕坐标，然后以特定的格式（风向标的物理意义为：旗杆的方向表示风的来向，小旗子表示20m/s，长横杠表示4m/s，短横杠表示2m/s，如图5所示）在屏幕上显示正点温度、湿度、气压、雨量和风向、风速，使之符合预报人员的使用习惯。

（三）气象要素随

通过接受用户输入的要查询的资料时段、站点名称和欲查询的气象要素，自动向数据服务器发送查询请求，在获取查询结果后，系统以资料时间为横轴，要素值为纵轴，在屏幕上绘制该要素的时间变化曲线（如图5）。

六、结语

本系统是以满足我省中尺度灾害性天气监测、人工影响天气研究和效果检验、城市气象服务等领域地面高密度气象探测和快速资料收集、应用需要为目标，以六要素（温度、湿度、气压、风向、风速、雨量）自动探测为基础的技术先进、成本适中、性能稳定、应用灵活、数据准确、维修方便的中尺度自动气象站系统。

本系统集气象资料的自动收集、处理、管理、服务于一体，实用性强，具有很强的规范性和一定的创新性。为广大群众提供更加及时准确的气象信息服务。

参考文献：

[1]王志伟，基于GPRS的远程数据采集方法，西华大学学报，自然科学版第25卷第1期，2006(1):37-39.

[2]喻泽成、刘铁英，嵌入式TCP／IP协议实现的特点，电测与仪表，2005.42(7):51-53.

[3]李守明、周金陵，基于GPRS技术的智能化锅炉安全远程监控系统，电工技术学报，2004.31(7):30-33.

作者简介：

许玮，女，2006.9-2009.3在读于武汉邮电科学研究院研究生院，所读专业通信与信息，专业发展方向为无线通信。