【《某气象信息采集系统的总体方案设计案例》2600字】

某气象信息采集系统的总体方案设计案例1.1设计任务要求考虑到我国的具体疆域环境，NB-IOT网络的功能之一是可以实现远程数据采集，NB-IOT节点可将采集到的数据通过蜂窝网络发送到远程服务器，为数据分析和处理提供支持；NB-IOT远程数据采集有很多应用，如远程抄表，扬尘监测，空气质量采集；在实际中，有些路段比较偏远，交通管理部门不能及时了解路段维护情况和气象数据，为方便路网气象信息及时获取，需要在偏远路段添加气象检测传感器。通常，气象环境变化都伴随着大气压强的变化，因此对偏远地区的气象监测可以有效预知恶劣天气的发生，并随时向过往车辆发布气象信息，并为相关路段的维护提供帮助利用集成STM32F103C8T6低功耗单片机与BC26小封装NB模板，采用电池供电/USB两种供电方式，搭载DC/DC降压电路模块，RS232串口，基本实现气象采集的功能，具体包括：掌握STM32F130C8T6以及BC26芯片的性能以及开发掌握DC-DC等模块原理以及器件选型掌握RS232串口并通过其对BC26的性能进行开发通过DHT11温湿度传感器以及气压模块MPL315A2对当前环境温湿度，气压进行采集利用主控芯片对气象采集数据进行整理，并通过无线通信NB-IOT模块对接ONENET平台代码，将传感器温湿度，气压数据传输到平台端进行显示1.2系统总体设计框架本文设计的系统通过采用单片机做控制处理器技术以及与NB-IOT无线通信技术相结合，其中作为控制器的单片机采用STM32F103C8T6单片机，组成一个有着较强无线通信能力、采集信息性能有很大提升以及功耗大大降低的便携式无线通信气象采集系统。整个监控系统大致来说可以详细划分四类为由空气温湿度变化传感器,气压变化传感器,PM1.5传感器组合而成的一个自动数据采集处理模块，BC26构成的无线通信模块，STM32F103c8t6构成的主控MCU模块，LED液晶显示屏构成的显示电路,系统总体框图如图2-1所示：2-1系统总体框图1.3系统总体设计方案1.3.1温湿度传感器模块本系统通过使用温湿度传感器的方式来对环境的范围式温度进行数据采集,通过对不同的温湿度传感器进行查看以及验证,dht11温湿度模块是十分满足本设计系统的适应要求。dht11温湿度变化测量数字传感器是一款已在高精度的实验产所进行校准完成测量传感器。该系列产品系统能够同时具备极高的系统工作温度可靠性和优良的长期运行稳定性，可适用于野外或室内复杂环境，它在专门的自动数字控制模块传感采集控制技术和自动温湿度控制传感采集技术有着广泛地应用。湿度精度可达95%，温度偏差+-2℃，湿度量程20-90%RH，温度量程可0℃至50℃。1.3.2PM1.5空气质量监测模块PMS5003采用激光散射原理，对空气中一定直径大小的颗粒物的浓度实现精准监测，是一款可对单位体积内空气中颗粒物浓度分布进行连续采集并计算的高效的数字式通用颗粒物浓度传感器，对空气中颗粒物浓度分布，用微处理器利用米氏算法换算成为质量浓度，并以通用数字接口形式输出数字信号。本传感器可拓展性强，可嵌入各种与空气中悬浮颗粒物浓度相关的仪器仪表或环境改善设备对模块进行功能性拓展。1.3.3气压模块ms5611-01ba03金属封装零三气压精度测量传感设备专用组件-ms5611-01ba零三气压测量传感器组件是由德国meas(瑞士)公司2002年自主研发提供的一款具备SPI和I2C两种总线交换接口的高分辨率封装气压测量传感器,其气压分辨率可精确至10厘米。于移动高度计/气压计系统；户外手表；数据记录器，GPS导航辅助等上有着典型的应用。MS5611-01BA是包括一个高线度压阻传感器和传感器接口组成的集成电路，内置24位AD转换器，内部的128-bit存储器（PROM）中存储为过程变化和温度变化计算的6系数必要补偿值，其存储值（划分成6个系数）用软件来读取并通过程序将其系数值转换成标准气压。MS5611-01BA是由高线性度压力传感器和传感器接口构成的集成电路模块，内置的24位AD转换器可将采集的模拟气压值转换为24位精度的数字值进而输出。MS5611-01BA具有SPI和I2C两种类型的串行接口。接口方式选择为对PS引脚的输出电压进行调整可以选择是否采用I2C或者SPI通讯接口1.3.4NB-IOT&BC26无线通信模块BC26是一款适用于全球频段的高性能、低功耗的基于联发科MT2625芯片平台研发的多频段无线通信控制模块。它只有17,7mm×15,8mm×2,0mm，极大限度地满足了客户对可穿戴或智能手机和紧凑型设备对小模块的需求，可有效地帮助我们的客户减少产品的尺寸,降低了产品的成本。BC26在包装设计方面采用LCC封装与M26系列GSM/GPRS模块和BC28/BC25/bc260y-cn系列nb-物联网模块兼容，便于用户灵活的于2G网络与IOT网络之间的切换BC26模块由Quectelshanghai等公司推出，具有内置的TCP/IP协议。这个模块的主要优点是Netcom的完整功能。无论是中国移动卡、中国联通还是中国电信NB，所有用在物联网上的云计算服务平台,例如阿里云物联网,都已经为中国广大客户在物联网络上的商业应用和技术开发工作提供了很多便利。bc26具有一个非常易于进行市场推广销售的典型CCLMT封装,允许我们能够使用一个标准化的SMT封装设备迅速批量生产该封装模块，为客户提供可靠的连接，并满足复杂环境中应用程序的需求。BC26模块具备三种工作模式，其中,Active模式功耗最高，模块保持工作状态，模块所有功能均可正常可用，可进行数据的发送和接收；此时模块在Active模式下可切换到Idle模式或PSM模式。Idle模式，模块处于浅睡眠状态，此时功耗较低，模块的网络连接，可以接收外界寻呼消息。模块在此模式下可切换至Active或PSM模式。PSM模式下此时模块的功耗极低，当定时器T3412（与周期性更新相关）超时后，模块将从此状态下被唤醒；也可通过PWRKEY和PSM_EINT*从PSM唤醒模块，模块PSM工作状态下只有RTC工作，联网活动处于非连接状态，不可接收寻呼消息，可以极大的延长系统电池的供电时间。1.3.5主控芯片STM32单片机：STM32F103C8T6是整个系统的主要控制器件和核心，用户可任意编程。Coretx-M3内核单片机，主频可达72Mhz，STM32F103C8T6是一款集成电路IC，32位的位宽，64KB的程序存储器容量，芯片供电电压为2V~3.6V，在-40°C~85°C均可正常工作。具有充足的接口资源，具有I2C，ACD,Uart,定时器看门狗等非常适合物联网系统2-SEQ图2-\*ARABIC2STM32引脚图1.3.6ONENET物联网云平台ONENET服务是一个架构定位于PASS的虚拟服务，即在真实物联网虚拟应用与真实虚拟装置之间将其架构结合起来,并且用于搭建一个高效、稳定、安全的虚拟应用服务平台。ONENET可为所有无线设备都可以提供安全稳定的无线数据接入网络服务,可以同时直接支持UDP,MQTT,MODBUS,TCP,HTTP等多种协议。在目前物联网的工程应用系统层面已经完全提供了丰富的API和大量复杂数据流的分发处理功能,以充分能够适应各类不同行业和大型工程系统应用管理系统的技术开发者在发展中的要求,物联网的工程应用系统开发人员不仅可以把开发技术更加多的专注于自己,而且