【毕业论文】小型气象站气候监测系统设计答辩

学生：李海燕专业：电子信息工程学号：20110311111,小型气象站气候监测系统设计,指导老师：李颀,小型气象站气候监测系统设计,第一章：课题的背景第二章：课题的意义及培养目标第三章：研究内容第四章：总结,第一章：课题的背景,我国自动气象站的研制已有40年的历史。20世纪90年代末，我国自行研制的自动气象站已经开始投入业务使用。迄今全国气象站地面观测要素中的器测项目基本上由自动测量代替，这标志着我国地面气象观测进入了一个新时代，自动气象数据采集正在走入气象舞台，气象资料观测也由早期的人工观测发展为仪器自动观测与记录处理。因此建立气象要素自动采集系统是必然的趋势。,第二章：课题的意义及培养目标,随着经济和社会的发展，气象灾害的影响越来越广泛，造成的损失也越来越大，气候监测显得越来越重要。针对目前传统有线通信方式布线繁琐、不易扩充、功能单一等缺点，提出采用ZigBee无线组网方式监测气象站相关气象信息，监测节点扩充方便，数据传输稳定；通过串口将监测信息传输至气象监控中心，监控中心人员可以实时查看各个小型气象站的气候信息，为人民生活出行提供实时准确的气候信息。,第三章：研究内容,本课题设计的主要内容是设计出一套气象参数采集系统，所做工作包括传感器的选择、系统方案的设计、硬件电路的设计制作、软件的设计。,第一节：ZigBee数据采集系统采集数据的原理,ZigBee网络通常由三个节点构成：协调器节点、路由器节点、传感器节点。传感器节点也称为终端设备。协调器用来创建一个 ZigBee网络，并为最初加入网络的节点分配地址,每个 ZigBee网络需要且只需要一个协调器；路由器也称为 ZigBee的全功能节点，可以转发数据起到路由的作用也可以收发数据当成一个数据节点还能保持网络为后加入的节点分配地址；终端设备通常只周期性地发送数据，不接收数据。由于本系统是在实验室小范围内进行的实验，因此不设 ZigBee路由节点。,在本设计中，ZigBee的协调器节点和终端设备节点形成星型网络拓扑结构，并且在网络中设置了一个协调器节点和两个终端设备节点。协调器节点也称为汇聚节点，将多个终端设备节点置于不同的位置，它们会按照要求把采集到的数据传给汇聚节点，汇聚节点先要对数据进行处理，然后才把数据通过串口传给PC机。系统原理示意图如图2-2所示。,图2-2 系统原理示意图,第二节：系统总体方案设计,小型气象站气候监测系统由上位机监测端和下位机ZigBee网络两部分组成，如图3-2所示。下位机ZigBee网络系统由协调器节点、路由器节点和温湿度传感器终端节点三个部分组成。协调器节点负责建立网络,并发送和接收指令;温湿度传感器终端节点主要负责采集温湿度信息;路由器节点主要负责转发传感器节点采集到的温湿度数据。,由于ZigBee作在2.4GHz的频段，波长比较短，传输距离和穿透能力都比较弱。所以在某些节点距离比较远的时候需要加入具有路由功能的ZigBee模块。上位机负责把下位机系统发送来的温湿度数据用直观的图形化方式显示出来。便于管理人员对温湿度信息进行实时监控。,3-2 系统结构图,总结：,设计了一种基于ZigBee技术的气候环境监测系统，介绍了整个系统的整体硬件架构和各个传感器节点、控制器、ZigBee主控器以及管理监测系统等。对所开发的系统进行了测试，基本上都完成了预期的功能，各个节点和管理监测系统都能可靠和稳定地运行，达到了系统的要求。设计的系统结构简单、操作快捷、功能