气象监测站设计文档

气象监测站设计文档——软件工程课程学习第-1-页气象监测站设计文档一、系统功能概述采集气象站所处的地理位置的气象数据，发送至处理中心的PC机终端上，再进行相关的数据分析、处理，导出采集到的测量数据的分析结果：一定时间阶段内的气温的变化趋势、气压变化趋势、风冷度、露点温度，从而实现对某地气象的监测。系统适用于远程和本地的气象监测。系统的设计根据需求，分为远程气象监测站设计和本地气象监测站设计；系统的终端可采用的手持设备进行设计。二、系统的概要设计2、1、远程气象监测站系统可分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括：电源模块、数据采集模块、MCU控制处理模块、远程数据无线发送模块和接收模块、通用PC机。软件部分主要为：PC机的上位机软件、各硬件模块的程控软件、人机交互程序控制。2、2、本地气象监测站与远程数据传输气象监测站的系统设计方案的区别在于：没有远程数据无线发送模块和接收模块，采用普通的串口通信实现MCU与PC机的数据传输，软件部分省去对应硬件模块的程序代码编写。气象监测站设计文档——软件工程课程学习第-2-页三、系统框图系统硬件框图四、子系统设计方案4、1前端监控模块4、1、1电源模块设计使用两种电源供电方式。电源模块主要应用于MCU控制模块、数据发送或者数据传气象监测站设计文档——软件工程课程学习第-3-页输的硬件设备、温度传感器、湿度传感器，一般只需3.3—5V的直流电源。风向传感器需要较高的电源。为使系统可靠运行，在电源故障处理中，增加电压转换模块。4、1、2、数据采集模块设计通过相应的传感器来采集风向、温度、气压、湿度等数据，分别采用风向传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器等芯片构成的基本电路。传感器芯片均采用数字芯片，可节省硬件资源，提高采集数据的精度。4、1、3、MCU控制处理模块设计用常用的普通MCU，通过普通的I/O口，编写下位机软件，控制MCU对气象数据的采集、数据的缓存，并将采集到的数据进行发送。该模块中，包含时钟模块的设计、系统工作状态等的控制设计。4、1、4、数据通信设计（1）、在远程气象监测站设计中，涉及到远程数据无线发送模块和接收模块设计：采用GPS发送和接收模块，实现数据的远距离传输。该模块的数据接收和发送，以及和PC机、MCU的通信控制全部由软件来实现。（2）、在本地气象监测站设计中，主要由串口通信实现数据的传输、系统的控制。4、2上位机软件的设计（1）、数据分析处理对接收到的数据进行分析和统计，进行相应的处理甚至是后台处理，比如打印数据。（2）、人机交互设计在处理终端，可通过输入设备设置系统日期和时间，设置欲查询的日期和时间所对应的气象数据信息。编程实现如下功能：输入控制信息，对系统进行启动和关闭等控制；输入查询信息，对系统时间进行设置。气象监测站设计文档——软件工程课程学习第-4-页上位机软件界面五、故障处理方案5、1、电源故障处理使用双两种电源供电方式。市电输入，再通过电源控制电路提供系统设备电源。增加断电保护电路，当市电输入出现故障的情况下，尚能使系统正常工作一段时间，直至排除市电输入故障。市电输入正常的情况下，对断电保护电路的蓄电池进行充电。在系统运行的过程中，MCU时时检测电源工作状态。如果市电输入有故障，启动备用电源，向终端发送提示信息。5、2、传感器故障的排除硬件上：在采集端设置两个风向传感器，当两个传感器采集到的数据相差在一定范围内时，认定该数据为正确数据；当一传感器采集的数据为零，而另一传感器采集的数据为非零，则传回非零值，并向终端发送出现故障信息。软件上：1、将采集到的数据和前一次和后一次采集到的数据进行比较，将比较结果设置在四个绿色指示灯，表明对应的四个传感器均正常工作当前时间开启或者关闭整个监测系统使用帮助气象监测站设计文档——软件工程课程学习第-5-页一个范围内，如果超出设置结果，则认为改才采集的数据有错。记录采集错误记录次数2、设置传感器的正常数据测量范围，将测量数据每次都与设定的数据比较如果正常，存储数据，否则丢弃数据。记录采集错误记录次数。3、如果采集记录次数超过预置值则告警传感器不正常工作。5、3、温度、湿度传感器故障排除采用同一处理方案，在下位机程序中，用软件代码来实现故障信息的提示。当系统运行过程中，如果一天24小时内，采集到的同一地理位置的温度和湿度的数据一直保持不变，向终端提示出错信息。+六、系统活动图小组成员：林艺春高进花胡灿峰杨明辉