基于STC单片机的气象监测系统的设计与应用

为了较精准地检测多种气象要素,设计了基于STC单片机的气象监测系统。该系统采用光伏离网户用系统进行供电,以STC15W单片机为核心,利用空气质量传感器模组、风速风向传感器以及温湿度传感器对相关气象信息进行在线实时监测;通过串口通信、模数转换、单总线通信读取相应传感器数据;以原厂提供的数据转换公式及滤波算法,换算出各个传感器监测的气象数据,并进行显示。测试结果表明,该系统能够有效监测多个气象要素信息,且稳定性良好,实时性高,监测精度高。     

基于嵌入式技术和4G无线网络的公路边坡灾害监测系统设计

利用姿态角度传感器可以监测公路边坡、山体等可能会发生的塌方、滑坡、泥石流等自然灾害,也可以用来监测边坡变形。提出基于嵌入式技术、4G无线网络和三维姿态角度传感器的公路边坡监测传感系统与设计,作为边坡发生自然灾害而导致变形时的有力数据支持。设计并构建了一套完整的公路边坡监测系统,主要包括STM32单片机最小系统、姿态角度传感器、4G无线网络,锂亚电池供电等部分。为了满足系统低功耗要求,供电电池可以持续工作一年以上,利用传感器定时采集边坡角度信息,通过单片机与4G无线网络将采集到的信息进行解算,输出当前设备X、Y、Z轴的姿态角度,定时上传至阿里云服务器,通过上位机UI显示设计,可以将角度信息与电池电量准确无误地呈现出来,并对边坡稳态做出判断,完成实验对整个系统进行可行性验证。旨在利用物联网技术实现公路边坡全天侯无人监测以及远距离数据传输功能,从而保证公路的稳定通行。     

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。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

无线传感器网络在海洋环境范围内最重要的应用即是海洋环境实时监测系统。相比于其他的监测体系,海洋实时监测系统具有传感器节点相对便宜,节点实时性、独立性高,所测数据精度高等特点。针对海洋环境管理需求,为提高了传感器的监测能力及稳定性,本文提出并研究了基于无线传感器网络的海洋环境监测系统,旨在完成海洋生态环境监测、数据实时处理、各类海洋气象与灾害的数值预报预测、各类海水指标检测控制,为海洋环境监测工作提供了一种新的技术手段,具有较高的参考价值和广阔的应用前景。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

针对海洋环境理需求,提出并开发了基于智能无线传感器网络的监测系统,旨在完成海洋生态环境监测,数据实时处理、各类海洋气象与灾害的数值预报预测,各类海水指标检测控制.该系统综合运用无线传感网络技术,嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式智能信息处理技术,将功能相同或不同的传感器构成智能化传感器网络,大大提高了传感器的监测能力.模拟实验结果表明了该系统的有效性及良好的稳定性.     

基于定向扩散的双向路由协议

根据高速公路气象监测无线传感器网络线形部署、数据接收点多和气象监测信息双向传输的特点,提出基于定向扩散路由协议的双向无线传感器网络路由协议,实现了高速公路气象监测数据的多点传输。经仿真测试,该路由协议实现简单、工作可靠稳定,能满足高速公路气象监测数据双向传输的要求。     

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。     

光纤光栅传感器在公路隧道衬砌结构安全监测中的应用

从工程实用角度归纳了光纤光栅传感器相对于其他传统监测仪器的主要优势,阐述了其在隧道结构安全监测中的适宜性.在此基础上结合某公路隧道衬砌结构的薄弱部位和具体条件,设计了现场自动化监测和无线数据通信系统,采用光纤光栅传感器对隧道支护结构的变形和受力状态进行了实时监测实验,结果真实有效地反映了结构物的运行性态,表明光纤光栅传感器在公路隧道结构安全监测中具有良好的实用效果.     

嵌入式公路健康监测传感器系统设计

针对公路健康监测系统监测参数多、监测范围广、实时性要求高及有线监测布线困难且易损坏等特点,设计了一种无线传输的嵌入式公路健康监测系统.该系统采用三层式结构设计,由数据采集节点、中继节点及监测中心组成;利用多传感器集成技术、单片机智能控制技术及组态王控制系统开发技术等进行软硬件构建,通过无线射频技术和数据传输装置(DTU)模块进行层间通信,最终实现对路基内部温度、湿度、压力、应变及加速度信息的实时采集与处理.初步实验结果表明:系统在4km范围内工作稳定可靠,可以满足中远距离公路监测传输需要.     

基于物联网的茶场生态环境监测系统设计

为了更好地管理茶厂,以STM32F103ZET6为主控设计了一款基于物联网的茶场生态环境监测系统。系统利用各类气象传感器监测茶场的环境参数,通过GPRS与主控通信,由主控对所有传感器采集的数据进行汇总、分析、显示、存储等操作,对实时数据做出相应判断后将结果利用无线通信发送给管理员,之后管理员根据结果采取应对措施,以提升茶场生态环境的监测效率。     

基于物联网的雷电气象环境要素采集技术的研究和应用

同步采集与分析雷电气象环境要素监测数据,可以为综合防雷监测、雷电灾害预测及防灾减灾提供重要依据。笔者在嵌入式技术和MEMS传感器技术的基础上,研究雷电、气象、环境要素信息采集终端一体化设计技术,形成以物联网为基础平台,由前端信息采集设备、系统软件、智能终端组成的雷电气象环境要素信息采集系统,构建雷电预警数学模型。     

输电线路微气象低功耗实时监测系统设计

针对气候变化对电力系统输电线路安全运行及电网稳定运行的影响,设计了一种基于通用分组无线服务(GPRS)的远程实时微气象低功耗监测系统,以监测风速、风向、太阳辐射和温度。该系统以MSP430f149为核心,配合信号调理电路,对采集到的传感器进行数据处理和本地存储后,将数据通过GPRS传送到上位机服务器。服务器软件采用.NET Framework 4.0开发。通过电路实现及现场应用,验证了该系统能够在低温恶劣天气下可靠工作,满足长期稳定监测要求。微气象低功耗监测系统为分析气象变化和预防自然灾害提供了有力的数据支撑,对保障电网的安全稳定运行有着十分重要的意义。     

无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用研究

针对无线传感器网络技术在桥梁结构健康监测中的应用,研究并开发了基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统.采用能量均衡分簇路由算法、时间同步算法和能量管理算法,组建了低功耗、节点能量消耗均衡、具有多跳路由结构的无线传感器网络.同时,应用加速度传感器检测桥梁振动的加速度数据,通过FFT变换由加速度数据得到桥梁的固有频率,并根据固有频率分析桥梁的健康状况.系统在公路高架桥中进行了应用试验,试验结果表明,系统便携性好,监测数据可靠.     

气象传感器网络系统架构与体系结构研究

传感器网络将在气象观测领域发挥越来越重要的作用。针对地面气象观测的现实需求,提出了气象传感器网络的概念,构建了气象传感器网络的应用场景,完成了其需求分析与系统架构设计,深入分析了气象传感器网络可采用的通信手段。在陆上传感器网络体系结构的基础上,结合气象传感器网络的特点,设计了气象传感器网络的体系结构,将其结构划分为物理层、数据链路层和网络层。对该体系结构各层的功能进行了深入分析,最后对气象传感器网络的应用前景进行了展望。     

边远岛气压温湿集成测量系统设计

气压、空气温湿度是海洋气象的重要观测内容;介绍了采用新型压力传感器MS5534C和温湿度传感器SHT15构成的集成测量系统在边远海岛气象监测中的一个应用实例,描述了这两个传感器的基本特性及其与微控制器C8051F120的硬件接口设计和软件控制方法;给出了RS-485总线接口电路设计、软件设计及其集成方法;系统经检定表明,气压的最大误差是-0.29hPa,温度的最大误差是-0.19℃,湿度的最大误差是-3%,优于项目的设计指标;实际应用证明,该系统具有精度高、功耗低、维护方便和可靠性高的特点。     

气象炮射检测系统设计

随着人工影响气象事业的发展,目前已将气象炮射作业监测系统、通信系统和决策系统连在一起,使指挥信息的采集、分析、发布和反馈融为一体,提高了人工影响天气作业的准确性和有效性.同时为了对作业效果进行准确评估,本文利用传感技术和自动控制技术设计了一套炮射作业检测系统.该系统主要由以C8051F340单片机、HBR110语音识别芯片为核心,由倾角传感器(SANG1000)、方位角传感器(CANG10)以及其他外围电路组成.文中重点对传感器原理进行了相关理论探讨,同时时硬件和软件的设计上进行了详细阐述.实践表明该系统具有良好的可靠性,较好的满足了设计要求.     

基于DSP和ARM的电气化铁路接触线覆冰监测系统设计

为预防接触线上的冰害事故以及为除冰融冰提供支持,设计了集成视频传输、覆冰厚度测量、导线温度测量、现场微气象采集的接触线覆冰监测系统。介绍了由控制单元和测量传感器组成的监测系统结构,简略阐述了微气象传感器的选择、无线导线测温传感器的设计和摄像机电磁屏蔽与防冻设计。重点描述了基于图像处理的控制单元的软硬件设计,研究应用DSP与ARM的HPI接口使DSP兼具视频传输与图像处理的功能,ARM通过EPON传输控制信号与测量数据。使用多阈值下的边缘融合算法优化了基于模极大值的边缘检测算法,并提出覆冰厚度和冰凌长度的计算方法。     

基于物联网的气象探测无人机研究

气象数据采集是各种应用和研究的关键,考虑到传统气象探测存在的不足,以物联网技术应用为切入点,以无人机为数据传感监测的承载平台,在物联网框架下研究利用无人机进行气象数据探测的可行性方案,给出了气象物联网系统设计的总体方案和气象无人机结构。综合考虑无人机平台承载特点,对无人机机载传感器模块进行了分析选型,结合LoRa无线通信技术,给出无人机的无线组网探测方案。系统将气象数据探测与物联网技术、无人机技术相结合,为气象物联网推广和应用提供参考。     

面向海岛环境的海雾能见度监测系统应用研究

随着无线传感网技术的日益成熟,以及对海岛资源探索的需求,利用无线传感网监测海岛气象信息逐渐受到关注.本文设计实现了低成本的海雾能见度监测系统,可在海岛等崎岖地域组网工作.系统利用低成本传感器,实时采集温湿、风速等气象参数,获取同一时刻、地点的能见度数值,通过Z-score归一化方法进行数据校准,并使用人工神经网络结合支持向量机的方法训练模型,以收集的监测数据作为输入,获得较高精度的能见度输出.大量实验表明该系统可在地域偏远、传统方法难以奏效的场景下,实现较高精度的能见度监测应用.     

基于北斗RDSS远程生命体征监测系统的设计

近年来,随着户外运动的兴起,经常发生探险旅游人员伤亡走失的事件,故急需一种能够实时监测人员行踪和生命体征信息的远程监护系统;结合我国当前推广的北斗短报文服务,设计了基于北斗RDSS远程生命体征监测系统,该系统以STM32单片机为控制核心,生命体征传感器包含脉搏传感器、血氧传感器、皮温传感器和三轴加速度传感器进行数据采集,可以对人员的脉率、皮温、血氧饱和度以及体动系数进行综合监测;经测试,该系统能够准确测试上述参数,达到设计要求。