一种基于开源平台的气象数据远程获取系统及使用方法与流程

本发明属于气象数据获取设备领域，涉及一种基于开源平台的气象数据远程获取系统及方法，具体涉及开源微型电脑raspberrypi(树莓派)及开源电子原型平台arduino在野外气象数据获取方面的应用。

背景技术：

气象数据一直是各项自然科学研究的重要基础数据。而传统商业气象站核心控制程序封闭，各部件测量模式固定，用户无法根据实际需求自行修改测量模式或者完善具体功能。此外，虽然部分气象站能够远程传输数据，但是用户难以实时查看系统的工作状态，或者远程改变测量模式。再者，传统气象站因其商业包装，往往价格昂贵，难以满足一般科研项目对于多点同时观测的需求，难以直观反映数据的空间变化情况。而随着科学研究的进一步发展，科研人员对于野外气象数据时空变化的测量要求提高，在此情况下传统商业气象站仍有不足。

为解决上述问题，发明一种造价较低且测量方式灵活的气象数据远程获取系统及就显得十分重要。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于开源平台的气象数据远程获取系统及使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于开源平台的气象数据远程获取系统，包括设备支架以及安装于设备支架上的风速风向传感器、雨量传感器、大气温湿度气压组合传感器、传感器预留口，所述设备支架上还设置有防水箱，数据采集传输模块位于防水箱内，所述风速风向传感器、雨量传感器、大气温湿度气压组合传感器、传感器预留口通过传输线路连接至防水箱内的数据采集传输模块。

作为进一步的优选方案，所述防水箱内固定设置有电路板、开源微型电脑raspberrypi、移动上网设备，电路板上安装有开源电子原型平台arduino和传感器接线端口，所述防水箱内还设置有蓄电池和电压转换器；传感器接线端口的传感器数据线连接开源电子原型平台arduino；开源电子原型平台arduino与开源微型电脑raspberrypi相连；开源微型电脑raspberrypi与移动上网设备相连；12v的蓄电池通过电压转换器转换成5v后为电路板和开源微型电脑raspberrypi供电。

作为进一步的优选方案，所述设备支架上还设置有太阳能电池板，太阳能电池板连接防水箱内的蓄电池。

作为进一步的优选方案，所述电路板上还预留有用于二次开发的空白区域。

一种基于开源平台的气象数据远程获取系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：完成气象数据远程获取装置中各部分组件的安装和连接，固定于待测点；

步骤二：接通电源，各模块通电，开源微型电脑raspberrypi启动后自动运行相应脚本程序，连接网络，并将ip地址通过邮件发送给用户，用户利用远程桌面和ip地址进入系统工作界面；

步骤三：在开源微型电脑raspberrypi系统中打开开源电子原型平台arduino软件工作界面，按测量要求修改和上传测量代码，获取各类气象数据；

步骤四：启动开源微型电脑raspberrypi系统内的串口数据记录保存程序，将数据按照采集频率实时保存至存储空间；

步骤五：按照用户设定，通过开源微型电脑raspberrypi运行脚本程序将数据及时上传至相应服务器，以供用户下载；

步骤六：系统工作期间及时通过远程桌面查看系统工作状态，或者根据需求及时修改测量代码等；

步骤七：若需要增加相应测量参数，用户可在系统的扩展接口上增加传感器，并修改相应测量代码。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于开源平台的气象数据远程获取系统及方法，可远程获取气象实时参数，开发源代码，便于灵活更换传感器元件；价格较低，数据记录不依靠昂贵的商业系统；基于开源系统，可远程自由修改测控模式，并实现数据远程获取和传输，满足气象数据远程实时在线监测，避免人工野外巡检测试，有效降低观测作业成本。

附图说明

图1为一种基于开源平台的气象数据远程获取系统示意图；

图2为防水箱内主要部件示意图；

图3为系统工作框架图。

具体实施方式

下面结合附图对这种基于开源平台的气象数据远程获取系统及方法作出进一步说明。

一种基于开源平台的气象数据远程获取系统，见图1至图2，主要包括气象参数监测模块、数据采集传输模块和系统供电模块三个部分，系统基于开源系统，由开源电子原型平台arduino连接各传感器并采集数据，通过开源微型电脑raspberrypi（树莓派）对数据进行保存和传输；

整个系统由开源微型电脑raspberrypi控制，用户可以随时随地通过远程桌面及系统ip地址进入系统，进而在线改写测量代码或查看和下载数据；

系统核心代码开放，用户可以根据实际测量需要进行二次开发，增减相应传感器或改变测量频率以满足实际需求；系统搭建成本低，便于实现批量观测，同步获取不同空间位置数据。

如图1所示，气象参数监测模块由风速风向传感器1、雨量传感器2、大气温湿度气压组合传感器3以及传感器预留口4组成。风速风向传感器监测实时风速大小，风向方向；雨量传感器监测累计降雨量；大气温湿度气压组合传感器监测大气温湿度和气压数据。传感器预留口4所接的传感器类型根据实际测量需要而定，如pm2.5传感器等。气象参数检测模块各部分传感器通过数据线连接进入防水箱5。

图2为防水箱内的主要部件示意图。数据采集传输模块位于防水箱内，该模块主要由传感器控制及数据采集电路板7、开源微型电脑（raspberrypi）8、移动上网设备9组成。传感器控制及数据采集电路板上集成了用于控制传感器工作的开源电子原型平台（arduino）10，连接传感器的接线端口11，以及用于二次开发的空白区域12。开源电子原型平台arduino与开源微型电脑raspberrypi的串口连接，在后者的操作界面中对开源电子原型平台arduino进行编程，以完成对所有传感器的控制及数据采集。开源微型电脑raspberrypi通过有线或无线连接的形式与移动上网设备相连，以获得网络访问权限。

系统供电模块主要由太阳能电池板6、蓄电池13、电压转换器14组成，为整个系统工作提供相应电压。一般情况下，系统内的各部分组成在5v电压下都可以正常工作。太阳能电池板连接蓄电池并为其充电，以满足系统连续工作所需电源。

系统供电后，开源微型电脑raspberrypi自动运行网络连接脚本（事先通过linux语言编写），自动连接网络并将其ip地址通过邮箱发送至用户。用户利用ip地址，在电脑等终端通过远程桌面连接，进入开源微型电脑raspberrypi工作界面。在该界面下，用户可以实时查看气象数据，并通过开源电子原型平台开源电子原型平台arduino进行编程、烧录，对数据采集功能进行远程调试和二次开发。通过运行数据采集和传输脚本，可以保存串口获得的数据，并将其上传至相关服务器，以供用户下载查看。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。