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气象数据采集系统开题报告

 2022-01-11 17:37:07  

全文总字数:2854字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

现代社会是一个数据的社会,众多领域的发展都离不开准确实时的数据采集监测。而随着时代的发展,数据的采集工作也从当初繁琐的人工测量转变成机器获取,实现了自动化智能化的突破。数据采集(daq),又称数据获取,工作过程是从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,得到原始数据,然后根据需求发送给相应的上位机进行分析,处理。特别是在气象领域中,气象学的研究的对象是大气层内各层大气运动的规律、对流层内发生的天气现象和地面上旱涝冷暖的分布等。如云、雾、雨、雪、冰雹、雷电、台风、寒潮等这些天气现象都对人们的生产生活有着重要影响,在工业、农业、交通、军事、航运、旅游等方面都需要专门的气象服务指导,这就意味着气象研究处于极为重要的科学地位。

而对于气象工作者来说,收获原始数据又是开展后续研究的重要前提,这就要求我们在数据采集这一工作过程中能够尽力获取精确定量数据,减少误差。大气中压强、温度、湿度、风速风向等时刻变化,且具有不稳定性,若单依赖传统的人工测量与手工抄表的话,不仅浪费时间人力,又难以确保数据的准确性,基于此,开发一套智能精确的数据采集系统不仅可以大大较少气象观测者的工作量,还可以提高工作效率,减少工作误差,对于气象工作的展开拥有重大意义。

国内外研究现状

在气象学中,大气探测与测量是最基础最重要的工作之一。在初期,气象数据的监测具有较大的误差与不确定性,后来,1643年,意大利科学家托里拆利发明了水银气压表,才标志着大气探测学开始进入定量测量气象要素的时代。在其后的几年里,又有一系列的气象测量仪器相继出现,1742年,瑞典人anderscelsius 制订了摄氏温标;1783年,瑞士人h.b.saussure 发明毛发湿度计,该仪器至今仍在使用;在检测气压的仪器上,同样出现了电容式气压仪等设备。风杯风速计、雨量器等用于检测不同方向的气象数据也逐渐投入使用。然而,受到当时科学技术的限制,数据传输速度以及数据处理能力并不理想,这些以人工检测为主的采集到的气象观测数据对于大气的研究并不能够提供更深入的帮助。而到了上世纪六十年代中期,半导体技术和脉冲数字电路在气象领域的应用,自动气象站产生。但由于该类数据采集仪器自身的限制(以电子技术为主且观测自动化水平不高),并不能够脱离人工干预采集实况数据,直到后来无线传感器与计算机通信技术的发展,才使得数据采集仪器突破自身限制,大大提高了气象站的自动化水平。

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2. 研究的基本内容

(1)分析气象采集系统要采集的气象要素和要实现的功能,了解气象数据采集系统对气象工作展开的意义与重要性;

(2)完成系统的硬件设计部分,对系统进行合理的构思规划,选择合适的单片机与传感器模块,分析各模块的功能应用,完成对电路板的焊接并进行调试;

(3)对系统的软件部分进行设计,即对数据采集与传输部分的编程,完成对气象要素的数据采集处理工作;

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案:

1、确定设计要达到的目的,查找相关资料,选择所要使用的单片机与元器件模块;

2、完成相关程序编写,连接硬件,完成系统的搭建;

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4. 参考文献

[1] 祁安俊,杨志勇,马尚昌,李要中.基于stm32 f407 多路气象数据采集系统的设计[j].成都信息工程大学学报.2017,(2):152-156

[2] 王春乙,张雪芬,孙忠富,吕厚荃,潘学标.进入21世纪的中国农业气象研究[j].气象学报,2007(05):815-824.

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