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介绍了虚拟仪器技术在气象监测系统中的应用,利用虚拟仪器技术,实现了系统数据的自动采集、处理、显示和存储功能。对温度、相对湿度、风向、风速、雨量以及气压等气象要素进行实时采集,并能够显示相关气象要素随时间变化的趋势和以往存储的历史数据,为气象的研究和预报工作提供了有效的数据分析资料。实验表明,该系统具有良好的性能,在气象监测中具有推广应用的现实前景。
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基于基于LabVIEW的气象监测系统的气象监测系统
介绍了虚拟仪器技术在气象监测系统中的应用,利用虚拟仪器技术,实现了系统数据的自动采集、处理、显示
和存储功能。对温度、相对湿度、风向、风速、雨量以及气压等气象要素进行实时采集,并能够显示相关气象
要素随时间变化的趋势和以往存储的历史数据,为气象的研究和预报工作提供了有效的数据分析资料。实验表
明,该系统具有良好的性能,在气象监测中具有推广应用的现实前景。
摘要:介绍了
关键词:虚拟仪器;气象监测;自动采集;显示;存储
自动气象站体积比较庞大,而且使用时地点和空间会受到地点、空问上的影响。如果借助虚拟仪器技术中易开发、小体积
和方便使用等优点,就可以利用虚拟仪器替代自动气象站的
虚拟仪器技术是利用计算机的硬件资源(CPU、存储器、显示器、键盘、鼠标)、标准数字电路(GPIB、RS 232接口总线、新
型的VXI接口总线、信号调理和转换电路、图像采集电路、现场总线等),经过有针对性的开发测试,使之成为一套相当于使用
者自己专门设计的传统仪器。LabVIEW(laboratory virtual instrumentengineering workbench)是NI(national instruments)美国
国家仪器公司的创新软件产品,也是目前应用最广,发展最快,功能最强的图形化软件开发集成环境。简单地说,虚拟仪器技
术就是用户自定义的基于PC技术的测试和测量解决方案。相对于传统仪器,它有4大优势,即性能高,扩展性强,开发时间
少,集成功能完美。
在此介绍一种气象监测系统的设计方法,以美国NI公司的LabVIEW8.5为平台,利用气象数据采集器,实现虚拟气象监测
系统设计。该系统具有数据显示、数据存储等功能,根据以往存储的历史数据,可以有针对性地对天气情况进行显示和分析。
1 系统工作原理
气象监测系统由传感器、数据采集器、数据处理终端等组成。传感器用来感应气象要素,数据采集器可以对温度、相对湿
度、风向、风速、雨量以及气压等气象要素进行采集,数据处理终端可以对数据采集器获取的数据进行运算处理。系统首先采
集气象数据,之后将数据送回到气象数据中心进行数据显示、数据存储。最后,气象中心根据以往存储的历史数据,还可以进
行历史天气情况的显示和分析。采用模块化、层次化编程思想,每一模块完成某一特定功能。在此设计气象监测系统由数据采
集、数据处理、数据显示、数据保存4个模块构成。整个系统原理图如图1所示。
2 系统设计
2.1
2.1.1 数据采集模块结构
要将数据采集到计算机里,并对其进行合理的组织,就需要构建一个数据采集模块。它包括传感器和变换器、信号调理设
备、
传感器和变换器种类繁多,它们直接与各种物理量打交道,并将这些物理量转化为DAQ系统可以采集的电信号。在设计自
动化测量系统前,必须要对待测对象和测量需求作详细分析,正确选择合适的传感器和变换器。系统采用的传感器是
WXT520,该传感器能同时测量6个气象要数,精确可靠,具有USB接口。信号调理设备对传感器和变换器送来的信号采取放
大、滤波、隔离等措施,将它们转化成采集设备易于读取的信号。如果实际中的信号符合数据采集卡等采集设备的要求,则信
号调理模块可以省略。
2.1.2 数据采集卡
本系统采用的数据采集卡是美国NI公司的NIUSB-6210,它是一款USB总线供电M系列多功能DAQ模块,在高采样率下也能
保持高精度。该模块提供了16路模拟输入;250 kS/s单通道采样率;4路数字输入线;4路数字输出线;每通道有4个可编程
输入范围(±0.2 v~±10 V);数字触发;2个计数器/定时器。USB-6210引脚如图3所示。NI USB-6210是为移动应用或空间
上有限制的应用的专门设计,其即插即用的安装最大程度地降低了配置和设置时间,同时它能直接与螺丝端子相连,从而削减
了成本,并简化了信号的连接。USB总线的供电使用户不再需要携带多余的外部电源。该模块还具有新的NI信号数据流技
术,实现了USB总线上类似DMA的双向高速数据流操作。
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weixin_38564826
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