专利名称：一种气象信息采集实时通信及处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及采集、传输及处理实时气象信息的系统，属于应用电子技术领域。
背景技术：
天气现象与人们生活密切相关，各种各样的气象自然灾害，常常会给国家带来巨 大的经济损失。因此，发展人工影响天气作业已经成为我国防灾减灾的一项重要手段。在 各种人工影响天气的方式中，由火箭弹播洒催化剂的方式在我国占据其主导地位。按其载 体不同可分为两类，防雹火箭与飞机火箭焰弹。但这种方法目前由于缺乏足够且有效的先 验信息，无法判断云层情况，在利用火箭播洒催化剂时极容易造成浪费，从而导致了投入成 本大、可靠性差、浪费严重等现象。
发明内容
本发明为了解决目前由于缺乏足够且有效的先验信息，无法判断云层情况，在利 用火箭播洒催化剂时极容易造成浪费，从而导致了投入成本大、可靠性差、浪费严重等现 象，而提出了一种气象信息采集实时通信及处理系统。本发明的气象信息采集实时通信及处理系统由信息采集发射端和信息接收处理 终端两部分组成；信息采集发射端包括气压传感器、温湿度传感器、采集端单片机和发射模 块；信息接收处理终端包括计算机、接收端单片机和接收模块；气压传感器的接收发送端 和温湿度传感器的接收发送端分别连接采集端单片机的两个接收发送端，采集端单片机， 用于控制气压传感器和温湿度传感器的数据的采集，并将气压传感器和温湿度传感器采集 的气压数据、温度数据和湿度数据分别按字头“p”、“t”和“h”写入到采集端单片机的发送 缓存区，当采集端单片机的发送缓存区写满数时，将其中的数据打包发送；采集端单片机的 气象数据信息发送端连接发射模块的接收端；发射模块通过天线将信号发送给接收模块； 接收模块的气象数据信息发送端连接接收端单片机的气象数据信息接收端，接收端单片机 的气象数据信息发送端连接计算机的气象数据信息接收端。其中硬件电路是由温湿度传感器、气压传感器和单片机，以及发射接收模块和天 线构而成，将传感器采集得到的数据经过单片机进行运算并分别在三个数据前加上字头从 而得到正确的温度湿度以及气压，再利用远距离通讯模块输出到接收端得到数据。单片机 程序在系统中除了要实现运算数据，加字头等功能同时还需要提供时钟信号选取合适的速 率对数据进行接收。在通过计算机中的监测软件将所得的数据利用软件显示到计算机上获 得直观数据进行分析从而对播洒催化剂的数量进行控制。本发明的目的在于提供一种造价 低廉，体积小巧的实时通讯系统来反映云层的实时系统从而在火箭播洒催化剂时帮助减少 浪费和正确定位。
图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的计算机用户层界面上显示出的曲线3信息图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式由信息采集发射端1和信 息接收处理终端2两部分组成；信息采集发射端1包括气压传感器11、温湿度传感器12、采集端单片机13和发射 模块14 ；信息接收处理终端2包括计算机22、接收端单片机23和接收模块M ；气压传感器11的接收发送端和温湿度传感器12的接收发送端分别连接采集端单 片机13的两个接收发送端，采集端单片机13，用于控制气压传感器11和温湿度传感器12 的数据的采集，并将气压传感器11和温湿度传感器12采集的气压数据、温度数据和湿度数 据分别按字头“P”、“t”和“h”写入到采集端单片机13的发送缓存区，当采集端单片机13 的发送缓存区写满数时，将其中的数据打包发送；采集端单片机13的气象数据信息发送端 连接发射模块14的接收端；发射模块14通过天线将信号发送给接收模块M ；接收模块M的气象数据信息发送端连接接收端单片机23的气象数据信息接收 端，接收端单片机23的气象数据信息发送端连接计算机22的气象数据信息接收端。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同点在于还包括USB接收芯片 21，接收端单片机23的气象数据信息发送端通过USB接收芯片21连接与计算机22的气象 数据信息接收端。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同点在于压力传感器11选用 1NTERSEMA公司生产的MS5534。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。该传感器内 部集成了 16位A/D转换器，测试范围为IOhI3a 1 IOOhPa,工作温度为-40 125°C，工作电 压为3V，满足设计要求。传感器的主频与所配置单片机同步，采集到的压强值通过内置A/D 转换成16位数字值输出到单片机进行校正补偿。单片机通过SPI接口读取传感器PROM中 的校正指令，并得到相应的补偿系数，之后根据传感器的补偿运算法则，计算需补偿的压力 最后输出实际压强值。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同点在于温湿度传感器12选 用瑞iknsirion公司的传感器SHT11。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。该 传感器测量范围为0% RH 100% RH -40°C 254. 9°C，满足设计要求。其采样频率与单 片机主频有关，采集到的温度和湿度先进行放大，然后通过14位A/D转换，得到8位或12 位数据，最后由二线串行数字接口输出。需要使用单片机为芯片提供模拟时序，并发送控制 指令使芯片开始测量并将测得数据记录在其内部寄存器中，之后单片机通过读取寄存器得 到测量结果，经过线形补偿和温度补偿计算，最终得到实际温度、湿度及露点。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一不同点在于采集端单片机13和 接收端单片机23均选用STC89C52单片机来控制传感器及通信芯片。其它组成和连接方式 与具体实施方式
一相同。采集端单片机13是先将字头“t”写入采集端单片机13的发送缓存区，然后采集 端单片机13再控制SHTll传感器测量温度值，将温度值数据进行相应补偿运算之后紧随字 头“t”写入采集端单片机13的发送缓存区；再将字头“h”写入采集端单片机13的发送缓存区，之后采集端单片机13控制SHTll测量湿度值，将湿度值数据进行相应补偿运算后并 紧随字头“h”写入采集端单片机13的发送缓存区；最后将字头“P”写入采集端单片机13 的发送缓存区，采集端单片机13控制5540CM测量气压值，并进行相应补偿运算后紧随“ρ” 写入采集端单片机13的发送缓存区；如此循环。每当采集端单片机13的发送缓存区写满 时，将其中的数据打包发送出去。接收端单片机23是将其缓存区写满之后将数据转化成ASCII码后发送至串口。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一不同点在于发射模块14和接收 模块M由Nordic公司的nRF905芯片完成。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。 本实施方式的无线通信的通信频段为433MHz的开放ISM频段，采用本实施方式所述的发 射、接收模块，在开阔地的最大传输距离可达2-3km，最高工作速率501cbpS，采用高效GFSK 调制，曼彻斯特编码。在实际应用中，通过单片机的IO 口模拟SPI通信方式控制发射模块 14或者接收模块的nRF905芯片工作。本实施方式中，在数据传输过程中，每一帧发射出去 的数据帧的内容均包括前导码、地址字节、数据字节与CRC校验码。接收端通过检验载波频 率及地址字节监测选择空中的信号，接收到有效信号(CRC校验正确)之后，nRF905芯片去 掉接收到数据帧中的前导码、地址字节和CRC校验码，然后发送给单片机进行数据处理。单 片机可以以合适的速率读取有效的数据信息。本发明的气象信息采集实时通信及处理系统是按照以下流程实现的首先确定通过气压传感器11和温湿度传感器12高精度传感器分别采集温度、湿 度和气压信息，通过模数转换之后与终端进行实时通信；接收端单片机23接收到的信息， 通过数据传输信道送入计算机22 ；计算机22中的软件处理以Visual Basic作为平台，通 过对串口采集的混合数据进行分流及重合并，来完成对各项指标的实时显示和存储。计算 机22通过串口读入接收到的数据信息，之后在接收到的信息中查找出气压、温度和湿度对 应的标识符——“t” “ρ” “h”，将其后对应的有效信息分类提取出来，在相应的显示窗口中 描点作图，并显示出实时数据。最后，将分类后的数据按时间编排并存入预先设定好的数据 库中，以备进行数据分析。通过软件对数据进行分析、处理、校正和补偿，在用户上层界面上 显示出直观的曲线信息。本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式
的组 合同样也可以实现发明的目的。
权利要求
1.一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于它由信息采集发射端(1)和信 息接收处理终端( 两部分组成；信息采集发射端(1)包括气压传感器(11)、温湿度传感 器(12)、采集端单片机(13)和发射模块(14)；信息接收处理终端(2)包括计算机(22)、接 收端单片机和接收模块04)；气压传感器(11)的接收发送端和温湿度传感器(12)的 接收发送端分别连接采集端单片机(13)的两个接收发送端；采集端单片机(13)，用于控制 气压传感器(11)和温湿度传感器(1 的数据的采集，并将气压传感器(11)和温湿度传感 器(12)采集的气压数据、温度数据和湿度数据分别按字头“p”、“t”和“h”写入到采集端单 片机(1 的发送缓存区，当采集端单片机(1 的发送缓存区写满数时，将其中的数据打包 发送；采集端单片机(1 的气象数据信息发送端连接发射模块(14)的接收端；发射模块 (14)通过天线将信号发送给接收模块04)；接收模块04)的气象数据信息发送端连接接 收端单片机的气象数据信息接收端，接收端单片机的气象数据信息发送端连接 计算机0 的气象数据信息接收端。
2.根据权利要求1所述的一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于信息接 收处理终端( 还包括USB接收芯片(21)，接收端单片机的气象数据信息发送端通过 USB接收芯片连接与计算机02)的气象数据信息接收端。
3.根据权利要求1所述的一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于压力传 感器11选用INTERSEMA公司生产的MS5534。
4.根据权利要求1所述的一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于温湿度 传感器(12)选用瑞士 knsirion公司的传感器SHTl 1。
5.根据权利要求1所述的一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于采集端 单片机(1 和接收端单片机均选用STC89C52单片机来控制传感器及通信芯片。
6.根据权利要求1所述的一种气象信息采集实时通信及处理系统，其特征在于发射模 块(14)和接收模块04)由Nordic公司的nRF905芯片完成。
全文摘要
一种气象信息采集实时通信及处理系统，它属于应用电子技术领域。他解决了目前由于缺乏足够且有效的先验信息，无法判断云层情况，在利用火箭播洒催化剂时极容易造成浪费，从而导致了投入成本大、可靠性差、浪费严重等现象。气压传感器气压信号和温湿度传感器温湿度信号分别发送到采集端单片机，由单片机控制两个传感器的工作顺序，安排数据结构，并控制发射模块将数据实时地反馈回地面接收模块；接收模块将接收到的数据，通过接收端单片机的串口送入计算机，最后利用软件进行数据分析，绘制出数据变化趋势图，并保存数据以备分析研究。本发明造价低廉，体积小巧的系统来反映云层从而在火箭播洒催化剂时减少浪费和正确定位。
文档编号G01W1/08GK102053286SQ20101052155
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者何山, 李婧, 李炯卉, 赵建北, 赵莹, 赵雅琴 申请人:哈尔滨工业大学