一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农田气象信息领域，具体地是一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统。
【背景技术】
[0002]气候条件会直接影响到农业生产，高温、霜冻、暴雪、暴雨、大风等复杂天气会导致作物减产，直接影响了农业经济的发展。
[0003]与此同时，自然气候条件也会影响到农业基础设施的使用寿命，新兴的虚拟仪器技术因具有体积小、易开发和使用简便等优势，可以替代自动气象站的数据采集器和预处理器；LabVIEW语言的应用可以提高程序开发效率，降低综合成本，通过具备控制、处理分析能力的软件，虚拟仪器可以取代相应功能电子线路，是传统仪器功能与外形的模块化和软件化。远程虚拟仪器技术是虚拟仪器技术与网络技术的结合，将虚拟仪器的应用范围拓展到整个Internet网上,使信号采集、传输和处理一体化,从与Internet相连的远端获得动态数据或将控制信号传送到远端，在监控中心可以监控远端设备。
[0004]早期自动气象系统可以收集准确的气象信息，但是其体积太大、安装条件限制了其推广应用。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，本发明不仅能够提高农业气象信息监测的连续性和准确性，而且还可用以评估气象信息对农业生产的危害程度；提高应对突发天气状况的能力。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]本发明一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，其中包括室外自动气象站、无线通讯模块、气象信息管理系统；其结构要点是:室外自动气象站内部包括气象要素传感器、主控系统，其中主控系统包括采集器和控制器；无线通讯模块包括GPRS发送端和与其相连的GPRS接收端；气象信息管理系统包括监控中心模块、实时气象数据显示模块、实时气象数据存储模块；通过GPRS模块接收采集到的数据并发送到气象信息管理系统；气象信息管理系统利用LabVIEW编程语言实现对气象的显示。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述气象要素传感器采用气象变送WXT520，是一个轻巧的小型变送器，采用紧凑式包装，可提供6种气象参数；传感器外壳的等级为IP65 /IP66，WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SDI — 12, ASCII自动和轮询；有4个串行接口可供选择:RS - 232、RS 一 485、RS 一 422和SDI — 12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述主控系统包括数据采集器与控制器，具体地包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块；主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。
[0010]进一步地，本发明所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260处理器，采用Linux操作系统，通过嵌入式应用控制程序，实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。
[0011]本发明的有益效果是。
[0012]本发明采用虚拟仪器技术对气象信息进行实时监测及采用GPRS无线传输通讯与管理系统进行数据交换，且通过LabVIEW软件可以把气象信息以数据形式直观展现。通过对现场实际气象信息监测，证实该系统可以连续实时记录和储存所监测时间范围内的气象数据，并可以对收集到的数据进行统计分析，配合气象预警系统基本可以实现恶劣气象条件及时给与提醒，为相关机构对实施相应防护方案提供准确可靠的理论根据。同时，可把恶劣天气对农业生产的影响降到最低，为农业生产的顺利进行提供有力保障。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统框图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，为本发明一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统框图。图中包括室外自动气象站、无线通讯模块、气象信息管理系统；室外自动气象站内部包括气象要素传感器、主控系统，其中主控系统包括采集器和控制器；无线通讯模块包括GPRS发送端和与其相连的GPRS接收端；气象信息管理系统包括监控中心模块、实时气象数据显示模块、实时气象数据存储模块；通过GPRS模块接收采集到的数据并发送到气象信息管理系统；气象信息管理系统利用LabVIEW编程语言实现对气象的显示。
[0015]另外，本发明所述气象要素传感器采用气象变送WXT520，是一个轻巧的小型变送器，采用紧凑式包装，可提供6种气象参数；传感器外壳的等级为IP65 / IP66, WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SD1- 12、ASCII自动和轮询；有4个串行接口可供选择:RS - 232、RS - 485、RS — 422和SDI — 12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。
[0016]本发明所述主控系统包括数据采集器与控制器，具体地包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块；主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。本发明所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260处理器，采用Linux操作系统，通过嵌入式应用控制程序，实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。
[0017]本发明所述采集器可以实现采集并对采集到的气象要素信号进行处理。采集系统内部设有存储器，可以进行信息清除并对采集到的各气象要素的数据进行存储，有接口 USB实现信息数据的备份功能。系统设有通讯接口 RS232/RS485，可以通过该接口与GPRS/CDMA等通讯设备连接。该系统有时钟校准功能，通过监控中心下达指令，对气象站的时间进行校准。气象数据的监测主要为定时扫描各传感器的数据，通过通讯模块将数据的电信号传到主控系统中经既定程序(LabVIEW)计算；通过屏幕可以直接读取实时数据，针对特定时间段的数据可以进行有目的的分析。
[0018]所述前端采集器部分与后端监控中心系统通信采用无线GPRS通信方式，由于农田气象站放置在室外，因此不适宜采用光纤传输，而采用GPRS无线能够解决此问题。GPRS采用的组网方式是公网固定IP的方式。GPRS拥有传递及时、通信信号好等优势，在并组网时减少对原有网络资源的浪费，节约了成本，并可以在室外复杂环境中实时进行监测，而且具有一定的安全性。
[0019]所述室外自动气象站与气象信息管理系统需要建立点对点的网络连接，在连接过程中需要以无线方式登陆到以太网络来获得网络地址。要实现网络服务器地址和端口映射在气象管理系统中，需要气象信息管理系统软件采用其网络子网地址，这样在管理系统显示软件中就可以实现气象数据的双向通讯，进行有效的信息传递和收集。
【主权项】
1.一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，其中包括室外自动气象站、无线通讯模块、气象信息管理系统；其特征在于:室外自动气象站内部包括气象要素传感器、主控系统，其中主控系统包括采集器和控制器；无线通讯模块包括GPRS发送端和与其相连的GPRS接收端；气象信息管理系统包括监控中心模块、实时气象数据显示模块、实时气象数据存储模块；通过GPRS模块接收采集到的数据并发送到气象信息管理系统；气象信息管理系统利用LabVIEW编程语言实现对气象的显示。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，其特征在于:所述气象要素传感器采用气象变送WXT520，采用紧凑式包装传感器外壳的等级为IP65 / IP66, WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SDI — 12、ASCII自动和轮询；有4个串行接口可供选择:RS - 232,RS 一 485,RS 一 422和SDI —12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，其特征在于:所述主控系统包括数据采集器与控制器，具体地包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统，其特征在于:所述控制器采用ARM9系列的AT91SAM9260处理器，采用Linux操作系统。
【专利摘要】一种基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统。本发明不仅能够提高农业气象信息监测的连续性和准确性，而且还可用以评估气象信息对农业生产的危害程度；提高应对突发天气状况的能力。其中包括室外自动气象站、无线通讯模块、气象信息管理系统；其结构要点是：室外自动气象站内部包括气象要素传感器、主控系统，其中主控系统包括采集器和控制器；无线通讯模块包括GPRS发送端和与其相连的GPRS接收端；气象信息管理系统包括监控中心模块、实时气象数据显示模块、实时气象数据存储模块；通过GPRS模块接收采集到的数据并发送到气象信息管理系统;气象信息管理系统利用LabVIEW编程语言实现对气象的显示。
【IPC分类】G08C17/02, G01W1/02
【公开号】CN105510996
【申请号】CN201410496851
【发明人】何志杰, 藤艺凡
【申请人】何志杰
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月25日