概述
系統(tǒng)設(shè)計
產(chǎn)品簡介
1.1 產(chǎn)品簡介
自動氣象站是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象系統(tǒng)。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它專業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的用途。
自動氣象站具體由傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、整體支架、軟件平臺六部分組成。可同時監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等諸多要素；風速風向傳感等傳感器為氣象專用傳感器，具有高精度高可靠性的特點。系統(tǒng)內(nèi)置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現(xiàn)氣象設(shè)備與計算機監(jiān)控中心的遠程無線連接。
1.2 產(chǎn)品功能
◆實時監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等參數(shù)；
◆數(shù)據(jù)采集儀具有數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、定時存儲、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)掉電保護等功能；
◆漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好；
◆數(shù)據(jù)瀏覽功能。能提供局域網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、手機數(shù)據(jù)瀏覽等多種數(shù)據(jù)瀏覽途徑供用戶選擇；
◆靈活的系統(tǒng)組網(wǎng)方式。通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標準有線（485/232/USB）、無線（GPRS/LAN/WIFI）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與計算機組成氣象監(jiān)測系統(tǒng)；
◆可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)等多種供電方式供用戶選擇；
◆采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾；
1.3 系統(tǒng)特點
◆電源系統(tǒng)：交流220V、直流12V、太陽能等,根據(jù)用戶需要選配。
◆可靠運行于各種惡劣的野外環(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。
◆完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。
◆硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設(shè)計，可靈活組合使用。
◆監(jiān)測要素可按實際需求選配。模塊化設(shè)計極大的方便了后期設(shè)備的調(diào)試和升級。
◆通訊方式可根據(jù)傳輸距離來按需要選配，為方案提供最高的性價比。
◆氣象WEB發(fā)布系統(tǒng)可以讓用戶在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上隨時使用瀏覽氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)。
◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現(xiàn)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上查詢、統(tǒng)計氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù).
系統(tǒng)設(shè)計
2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標
根據(jù)客戶需求，提供能夠充分體現(xiàn)和滿足客戶個性化需求的解決方案.
2.2 系統(tǒng)設(shè)計原則
1）兼容性原則。
系統(tǒng)提供靈活的設(shè)置，可兼容國內(nèi)外各種傳感設(shè)備，進行數(shù)據(jù)采集與處理，在保證功能的前提下，可以最大限度降低系統(tǒng)成本。
2）易用性原則。
系統(tǒng)使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機專業(yè)人員，該系統(tǒng)做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。
3）可靠性原則。
硬件設(shè)計時具備操作與安全保護機制，最大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采集中心以查詢方式主動調(diào)取采集器數(shù)據(jù)，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩(wěn)定運行。
4）安全性原則。
系統(tǒng)的用戶根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，具有不同的安全級別及操作權(quán)限，系統(tǒng)能充分發(fā)揮操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數(shù)據(jù)的安全性。
5）易二次開發(fā)、易維護性原則。
采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術(shù)文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術(shù)水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復雜的維護及一般性擴充。
6）環(huán)保節(jié)能原則。
采用無污染優(yōu)化的電源管理設(shè)備，可控的系統(tǒng)功耗。高效節(jié)能，以較小的太陽能電源系統(tǒng)即可實現(xiàn)應有功能。
2.3 產(chǎn)品配置
根據(jù)客戶需求及項目需要，整體配置如下：
| 名稱 | 數(shù)量 | 參數(shù) |
| 大氣溫度傳感器 | 1個 | 量程：-50～100℃，分辨率：0.1℃，精度：±0.5℃ |
| 大氣濕度傳感器 | 1個 | 量程：0～100%RH，分辨率：0.1%RH，精度：±5% |
| 風速傳感器 | 1個 | 量程：0～45m/s（啟動風速≤0.5m/s），分辨率：0.1m/s，精度：±(0.3+0.03V)m/s |
| 風向傳感器 | 1個 | 量程：0～360°（啟動風速≤0.5m/s），分辨率：1°，精度：±3° |
| 雨量傳感器 | 1個 | 量程：0～999.9mm，降雨強度≤4mm/min,分辨率0.2mm,精度±4%（室內(nèi)靜測，雨強為2mm/min） |
| 數(shù)據(jù)采集儀 | 1臺 | 多通道數(shù)據(jù)采集，液晶屏幕顯示，帶232和485接口，LCD背光，進行數(shù)據(jù)采集、存儲、及顯示；供電方式：220V交流/12V直流并存 |
| 小葉輕型百葉箱 | 1個 | 百葉箱的作用是防止太陽和地面對儀器的反射輻射，保護儀器免受強風、雨、雪等的影響，并使儀器感應部分有適當?shù)耐L，能真實的感應外界空氣溫度、濕度及氣壓的變化。防風防雨防輻射，通風透氣，耐腐蝕，內(nèi)置大氣溫度、大氣濕度、數(shù)字氣壓等傳感器 |
| 金屬防護箱 | 1個 | 野外防護箱，防濕防潮，內(nèi)置隔板，外置鎖具，內(nèi)裝采集儀，蓄電池，太陽能控制器等 |
| 氣象站支架 | 1套 | 2米金屬噴漆式支架結(jié)構(gòu)，鋼質(zhì)材料設(shè)計，牢靠穩(wěn)固，承載防護箱、傳感器、太陽能等，功能齊全，安裝方便，抗腐蝕處理，抗風能力強，安裝高度符合國家標準要求，可完全適用于野外無人值守觀測站點 |
| 雙電源供電系統(tǒng) | 1套 | 市電、太陽能雙電源控制盒1套；太陽能電池板 30W 1塊；太陽能板支撐架 1套；蓄電池40A.H 1個；太陽能控制器1套 |
| GRPS模塊 | 1套 | 采用TCP透明傳輸，數(shù)據(jù)傳至云平臺（配SIM卡） |
| 單機版氣象站軟件 | 1套 | 可導入導出數(shù)據(jù)，繪制波形圖、報表、數(shù)據(jù)上傳、參數(shù)遠程配置等功能 |
| 物聯(lián)網(wǎng)云平臺 | 1套 | B/S架構(gòu)無線系統(tǒng)平臺，可導出數(shù)據(jù)，繪制波形圖、報表、數(shù)據(jù)上傳、支持PC、平板、手機登錄查看，即可使用分配的用戶名和密碼進入管理平臺。 |
| 手機客戶端 | 1套 | 隨時隨地進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、查詢及控制，方便高效 |
產(chǎn)品簡介
3.1 數(shù)據(jù)采集儀介紹
數(shù)據(jù)采集儀是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集器。具有數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、數(shù)據(jù)定時存儲、參數(shù)設(shè)定、友好的人機界面和標準通信功能，操作簡單可靠可以根據(jù)用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN等）連接。開放式通訊協(xié)議，方便用戶實現(xiàn)系統(tǒng)集成或二次開發(fā)。
本數(shù)據(jù)采集儀具有技術(shù)先進、操作簡單、測量精度高、運行可靠、功能全面等特點，在氣象、水文、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它專業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的用途。
3.2 主要技術(shù)參數(shù)
（數(shù)據(jù)采集儀）
內(nèi)核： ARM 32位Cortex-M3 CPU
系統(tǒng)時鐘：高可達72MHz
指令執(zhí)行速度： 1.25Dmips/MHz
采樣頻率：0.5s/次
抗干擾：輸入、輸出采用光電隔離，抗干擾能力強
穩(wěn)定性：具有看門狗電路，自動復位功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行
存儲功能：
FLASH存儲容量： 4M bits（每1小時存儲一次，可存儲1.6年），可擴展至32Mbit.
并可擴展USB存儲接口1個，實現(xiàn)U盤存儲；
功能要求：智能采集、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能。
傳感器通道：
模擬/計數(shù)通道：多路，可再擴展多路數(shù)字I/O通道，用于各種外接擴展功能.
模擬量A/D轉(zhuǎn)換精度：12位，頻率量采用16位高速計數(shù)器進行采集，輸入信號頻率高達1MHz.
供電顯示：
寬電壓輸入：8V~40V
環(huán)境溫度：-30~85℃
功耗：整機功耗不大于 2W
ID設(shè)置：支持網(wǎng)絡(luò)ID號設(shè)置，明確設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址；
顯示形式：192*64全點陣液晶顯示，可以顯示12*4個漢字，整體界面清晰美觀；可擴展LED顯示屏進行豐富顯示；同時支持實時時鐘及時間校準功能
數(shù)據(jù)存儲：掉電采用電池供電數(shù)據(jù)保護，設(shè)置的參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)可在掉電時保存
通訊功能：
具有三路RS232/RS485/USB通信接口，可進行RS232/RS485/USB通信；并可擴展 CAN總線通信接口1個；
遠程升級：
支持遠程應用程序更新：采集儀程序更改、升級，無需返廠，通過計算機軟件，即可對采集儀進行遠程程序更新，支持現(xiàn)場和遠程對設(shè)備進行各項參數(shù)設(shè)置或讀取的編程操作
通訊協(xié)議：
支持tcp/udp通訊方式，通訊支持XPH、標準MODBUS協(xié)議，雙協(xié)議切換功能，方便用戶實現(xiàn)上位機軟件二次編程。
3.3 產(chǎn)品功能
1．功能要求：智能采集、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能；
2．存儲容量：每4小時存儲一次數(shù)據(jù)，可存儲6年多氣象數(shù)據(jù)；
3．具有標準USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC機或筆記本電腦；
4．可提供標準MODBUS協(xié)議，供用戶實現(xiàn)上位機軟件二次編程；
5．通信方式：具有GPRS/GSM通訊方式，支持LAN/WIFI方式的擴展；
6．具有外部接口擴展功能：可實現(xiàn)U盤存儲功能，實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲；
7．可現(xiàn)場和遠程對設(shè)備進行各項參數(shù)設(shè)置或讀取的編程操作；
8．電路設(shè)計合理，抗外界干擾能力強；
9.支持時間校準功能；支持XPH、標準MODBUS雙協(xié)議切換；
10傳感器通道：多路 擴展存儲：U盤存儲 通訊波特率：9600bps
