基于CAN总线的嵌入式气象仪器转换器设计

针对目前气象观测站中,不同厂商气象仪器的上位机软件不能彼此兼容,导致一套气象观测站中无法使用不同厂商的气象仪器,无法综合显示和管理不同厂商气象仪器数据的问题,提出了自动气象站气象仪器的通信协议和规则,气象仪器采用该协议规则进行数据通信,上位机集中显示和管理数据,为了验证该方案的可行性和优越性,设计了一种基于CAN总线的嵌入式气象转换器,它是将不同厂商的采集器挂接在总线上,通过转换器对各个厂商的采集器的不同通信标准进行辨识、抽象整合、再次定义,上位机实现综合显示和自适应管理。该系统进行了试用,各项性能测试良好。     

煤层智能化开采设备状态远程监测系统设计

开采设备状态直接影响煤层开采质量与安全性,为此,设计煤层智能化开采设备状态远程监测系统,提升开采设备状态远程监测效果。现场采集层利用可编程逻辑控制器,设计数据采集模块,由该模块采集智能化开采设备运行状态数据;通过收发器传输设备运行状态数据,至地下工作面交换机、采区交换机与中央交换机内;数据传输层依据ZigBee协议,设计ZigBee网络,连接地下工作面交换机、采区交换机、中央交换机与地面,实现地下与地面间设备运行状态数据的传输;客户应用层接收数据传输层传输的数据后,上位机服务器采用西门子WINCC软件,设计监控中心计算机的画面组态,呈现智能化设备状态监测结果;当设备运行状态异常时,及时向维修人员发送故障报警信息。实验证明：该系统可有效采集智能化开采设备运行状态数据,提升信息传输效果;该系统可实现数据的时域分析,完成开采设备状态远程监测。     

基于Qt的移动机器人上位机软件设计与实现

为了实现移动机器人运行过程状态数据的可视化,以面向对象的C++编程语言,设计了一款基于跨平台的Qt图形库框架的上位机监测软件。该软件对接收到的状态数据进行解码、分离并绘制移动机器人实时运行轨迹和状态信息波形曲线等功能。首先概述了自行设计搭建的移动机器人硬件平台的结构和原理以及软件的实现流程;然后简要介绍了上位机软件的开发环境,并阐述了软件的各项功能以及其设计与实现过程;最后以移动机器人路径跟踪运动控制作为实验对象,验证了所设计上位机软件的有效性。     

应变式传感器温补测试记录系统的设计与实现

为了解决应变式传感器温度补偿的生产需求,设计了一种应变式传感器温补测试记录方案。方案包括温补测试记录上位机软件、温补控制器和高精度万用表,每个温补控制器可以测量50路应变式传感器,传感器被放置于恒温箱中。上位机软件通过RS485控制多台温补控制器,实现自动切换传感器和测量恒温箱内部温度,再通过串口从高精度万用表读取传感器的数据,最后自动计算时漂差值、温漂差值和补偿电阻丝长度,并导出报表。经测试,该系统运行稳定可靠,已在生产中推广应用。     

基于5G通信的地面气象观测站数据监测系统设计

针对当前地面气象观测站中冗余干扰信息研究存在的数据监测精准度低的问题,提出基于5G通信的地面气象观测站数据监测系统设计;以CC2430芯片参考电路为基础,设计系统硬件结构,利用传感器单元将物理量转化为电信号形式,使用HMP45D型温度/湿度传感器调理温湿度信号,采用MSP430F437 MCU模块,具有可编程电压管理器/监视器;通过GPRS通信模块,将采集到的气象数据传送到处理设备之中,经过后端数据处理模块完成数据处理;确定5G通信RIM-RS时域传输位置,构建地面气象观测站数据监测方程,使用5G通信TD-LTE远端基站干扰管理技术,完成观测站数据监测;由系统调试结果可知,该系统能够抑制来自雷达150°方位0~160 km和雷达300°方位150~300 km的干扰回波,数据监测精准度最高为99%,对地面气象观测站数据具有良好的监测效果。     

基于英飞凌TC1784的纯电动汽车电池管理系统设计

为提高纯电动汽车的电池循环使用寿命、保证电池的安全稳定,以英飞凌TC1784单片机为核心,设计一种电池管理系统。系统采集纯电动汽车电池中的各种参数,包括单体电压、单体电流、电池SOC及电池组充放电等信息;利用控制器局域网络总线设计网络接口,实现与外部通信连接;通过LabVIEW平台设计上位机软件,进行系统调试、电池均衡试验与精度测试。试验结果表明：系统测量精度可达0.5%左右,各项功能运行可靠稳定,可为纯电动汽车BMS提供一定的应用参考。     

基于LoRa无线传输的水质监测系统

为解决目前我国水质监测存在的监测站点少, 通信费用高, 功耗大等问题, 本文构建了基于LoRa无线传输技术的水质监测系统. 该系统由数据采集终端、无线通信电路和远程控制中心3部分组成, 应用嵌入式技术和FreeRTOS系统完成传感器任务调度和数据采集, 通过无线通信电路使用LoRa技术发送至远程控制中心并在上位机软件中进行显示. 上位机软件使用Qt实现, 可实时监测到传感器状态以及监测点的定位信息. 测试结果表明, pH等5种数据的变异系数小于5%, 温度也仅为8.76%, 表明可稳定持续在一段时间内监测灞河水质. 本系统具有成本低, 可扩展性强, 集成度高等优点, 可用于污水监测和水产养殖等水域环境, 具有良好的应用前景.     

基于STM32的矿山钻机智能监测保护系统设计

为了监测矿山钻机运行状态,提高钻探工作的安全性和效率;利用STM32单片机与安卓嵌入式系统,开发了一种钻机运行状态实时监测与保护系统;该系统由软件与硬件两大部分组成,以单片机为核心的测量电路(下位机)实现对钻机功耗参数(电压、电流、功率)和钻机容易出现高温部位,电机温度的测量。单片机串口将测得的数据发送至Android App(上位机)中实时显示,并完成数据处理与数据存储等功能。最后,软件结合钻机电气参数与电机温度参数,使用PID控制算法,智能管理钻机运行;该系统已运行于某钻探设备公司的钻机测试系统中,实验结果表明,该系统具有良好的性能,可以实时监测钻机运行状态与自动调整钻机运行,确保钻机处于安全的运行状态。     

基于USB2.0的光散射系统上位机软件设计与实现

为了方便用户直观明了地观测光电转换状态,在Microsoft Visual C++6.0和MFC等开发环境下设计开发了一个光静态散射上位机软件;上位机软件运用USB 2.0标准的接口芯片与下位机进行通信,可实现设备的打开、关闭以及数据的接收、解析、存储、显示等,还可实时绘制状态参数曲线以监测光电转换状态;详细介绍了该上位机软件的工作原理、结构、功能和特点,实际应用表明该软件具有良好的稳定性、完善的功能性和友好的操作界面等优点,可以满足光静态散射系统的需求.     

离网型风光互补发电数据采集系统的实现

为了解决离网型小容量风光互补发电系统在设计过程中缺乏必要的运行参考数据的问题,设计了一套运行参数数据采集系统.该系统主要由太阳能电池板、直流风力发电机、上位机、数传电台以及ADAM-5000数据采集模块等组成.利用Visual Basic 6.0开发上位程序,通过MSComm控件接收并记录运行参数以及自动计算气象等参数.该系统还具有报表和曲线绘制功能.所采集的运行参数为风光互补发电系统的设计、风光互补的匹配和优化计算、控制器开发等项目的开展提供了依据.     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。     

民勤县红崖山风蚀监测站监测成果分析

民勤县红崖山风蚀监测站是甘肃省2个风蚀监测点之一,为准确掌握区域水土流失强度、发生发展规律、动态变化趋势等情况,以现有监测技术为基础,利用全自动气象观测仪、测钎、布袋式集沙仪、降尘缸等设备,通过地面观测法、测钎法、降尘缸法等,对监测站的降水量、蒸发量、风速、风向、土壤含水率、风蚀厚度、降尘量、输沙率等要素数据进行定期监测,分析得出：每年第2季度风蚀厚度最大,这与大风天气发生频次、风速大小有直接关系。采取麦草方格网沙障措施可有效降低风蚀厚度,水土流失治理效果明显。通过对该监测站的风蚀情况进行监测分析,为今后民勤县开展水土流失防治工作提供重要的基础支撑。     

西北电网专业气象服务系统的设计与实现

介绍了一种与电网紧密结合的专业气象服务系统,该系统在充分利用气象系统、电力系统现有软硬件资源的基础上,通过应用气象多普勒雷达、卫星云图等现代化观测手段和自动化程度很高的地面自动气象站资料以及MM5中尺度预报产品,结合有线网络传输和基于Intranet/Internet的多层分布式技术搭建西北电网专业气象服务系统,开展电网气象预警预测和气象预报服务。系统建立了实时的地面自动气象站资料数据库和预报产品数据库,实现了多种气象要素的实时监测和预报,为西北电网的安全调度运行提供了科学依据。     

自动气象站数据监控系统设计与实现

为提高监控自动气象站数据接收、发送情况,组织用VC++6.0研发并安装自动气象站数据监控系统。通过自动监控,能够监测到气象数据接收、发送情况,提高自动气象站数据监控及时性。     

基于5G通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计

针对传统气象观测站数据监测系统受到干扰数据影响而导致监测精准度低的问题,提出了基于5G通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计;根据系统平台架构,将系统分为应用层、插件层、数据层和软件硬件支撑层4个层次;使用CC2530采集终端采集空气温湿度、土壤湿度等数据,利用5G通信技术将数据发送至物联网关,再通过Web将数据存储到手机中;使用PCIE数据采集卡采集遥感卫星气象观测站数据,选择MSOP8监测器监测串口通信数据,完成系统硬件设计;选择后台遥感卫星气象观测站数据库,利用平均算子分析滤波器降噪情况,得到异常数据模型,确定正常数据,实现气象观测站数据监测系统设计;由实验结果可知,该系统监测最高监测效果可达到99%,能够为气象观测站提供设备支持。     

多要素气象观测无人机系统的设计与应用

针对开展城市小尺度精细化气象观测的应用需求,通过将无人机控制技术、气象观测技术与计算机及通信技术相结合,研制了一套多要素气象观测无人机系统,并开发了相应的数据采集传输模块和地面监控展示软件,实现了基于无人机平台的气温、气压、相对湿度、风速、风向、颗粒物浓度等气象要素的采集与实时传输。经过地面和空中飞行试验数据对比验证,该系统操控灵活、运行良好、稳定可靠,具有良好的应用前景,可广泛应用于城市精细化气象观测、应急救灾、环境监测等领域。     

研华WebAccess组态软件在风力发电风场管理系统中的应用

本文介绍研华WebAccess组态软件在风力发电风场管理系统中的应用。在风电场现场控制级监控站点上,SCADA Node节点数据采集是通过标准的以太网接口直接采集现场的实时数据和参数,即采集各风轮机在线监测点控制器PLC的全部现场数据,如：有功功率、无功功率、效率、风机总数、运行数、停机数、待机、故障、运行等实时数据。     

基于Android智能终端的区域自动站巡检维护系统设计与实现

为提高气象装备保障水平，解决传统设备保障时，调试工具笨重、转换线复杂多样，调试软件参数和设备调试命令繁多，设备状态信息无法全面掌握等带来的维修工作费时费力，效率低等难题，基于Android和蓝牙技术研制一套集自动站设备检测与调试、数据查询及站点管理为一体的自动气象站设备巡检维护系统。系统采用模块化设计，Java、C++语言编写，界面设计简洁，清晰，可实现对现有自动气象站设备站点信息、采集信息及运行状态的全面监控，方便业务人员进行站点设备调试、维修及信息查询，为自动站设备维护人员提供快速、便捷设备维修支撑。系统运行于移动便携Android智能终端，操作简单、携带方便，满足自动站现场维修工作需求，有效的提高自动站保障效率，减少工作量。     

天气雷达远程定标控制器设计

新一代天气雷达站的建设普遍采取局站分离的方式,不利于雷达的日常维护和机外定标,在极端天气情况下,由于技术保障人员无法到达雷达站,严重影响雷达保障的时效性。天气雷达远程定标控制器能够有效解决雷达远程机外测量与定标的问题,其由硬件子系统和软件子系统两大部分组成。硬件系统单片机STM32F107为核心控制电路,软件系统采用C/S的架构。在某新一代天气雷达站经过为期一年实际应用,远程机外主要输出参数实时监测和在线检查功、实现了对雷达发射机、实现了对雷达发射机、接收机等主要系统机外和机内的远程在线定标并自动生成定标测试报表,达到了系统设计的目标。有效提高了保障人员的工作下来,提高了新一代天气雷达的业务可用性,效益良好。     

基于PHM的自动气象站健康评价与故障预判方法研究

针对自动气象站建设和应用规模大、运行监控手段单一、维护保障成本较高的现状，首次将PHM技术理念应用于自动气象站的运维管理之中；采用层次分析法通过构造判断矩阵、专家打分、确定权重从而以“健康值”的形式对自动气象站综合健康状态进行评价；通过对状态信息与历史极值、故障信息进行判断，提出了一种对自动气象站供电和通信故障“两级告警”的预判方法；通过开发软件系统实现了健康评价和故障预判方法的应用，能够较为合理地量化自动气象站健康状态、对疑似故障发出及时告警；该方法丰富了自动气象站运行监控方法，减少了故障的排除诊断与修复时间，同时也为PHM技术在气象探测设备中的应用提供了思路。