智能传感与物联网技术提高气象观测水平

中国教育装备采购网2013-01-17 11:37围观3007次我要分享

  中国气象局气象探测中心承担的公益性行业(气象)科研专项“地面智能集成观测站及业务软件研发”于2010年9月开始实施。该项目的主要目标是将现代物联网与智能传感器技术应用到地面自动气象站

  将智能传感器、物联网和云计算技术应用在气象探测领域,对于提高气象要素的自动化探测水平有着重要的意义,可以有效改善现有自动站设备功耗大、观测精度低、通信技术落后、缺乏状态控制、集约性差、产品时效性不够等问题,是未来提升气象探测能力和探测精度的主要方向。

  中国气象局气象探测中心承担的公益性行业(气象)科研专项“地面智能集成观测站及业务软件研发”于2010年9月开始实施。该项目的主要目标是将现代物联网与智能传感器技术应用到地面自动气象站,研制出测量精度更高、稳定性更强、探测数据可信、具备设备状态信息与数据质量输出参数的新一代智能气象传感器;研发地面台站集成技术,将现有分立观测设备集约化管理,实现探测数据的集中采集、传输、设备集中控制;建立台站数据库,实现完整的内部质量控制;编制业务软件,实现要素集约化显示、服务产品制作功能;编写对应的管理规范与技术标准。

  一、勇于创新努力攻克技术难题

  在整个项目中,智能传感器的研制和物联网技术的应用既是创新点又是技术关键。如何攻克这两大难题成为项目组成员首先要解决的问题。

  智能传感器担负着将各要素传感器采集到的信息数据进行预处理、规范化并传输给中央协调器的任务,也完成中央协调器乃至非本地中心站对各要素传感器控制、校准的功能,是面向物联网的新一代高精度自动气象站的基础。不同要素的传感器其原理、结构各有特点,输出数据格式也不尽相同,有连续模拟信号,有数字脉冲信号,还有频率信号。为此,需根据传感器的特点,针对性地开发信号调理电路,再使用MCU(微控制单元)将其进行统一的数据格式转换。电路设计中需重点考虑避免信号处理的失真,以确保达到高精度的要求。

  引入物联网概念,对观测站内各要素智能传感器采用ZigBee无线通信技术进行组网是实现多要素采集、台站观测集约化的核心。对每个智能传感器分配相应ID,使用中央协调器构建星型、树状网络拓扑结构;通过ZigBee网络节点软件设计使网络节点成为全功能设备,具备控制器、数据双向交换、远程监视和控制管理等功能;中央协调器增加端口故障自检和配置信息恢复功能;对各智能传感器和中央协调器进行控制程序编写,建立传感器到中央协调器乃至非本地中心站的通信通道,从而实现智能传感器的物联。

  二、充分交流共同推动项目前进

  项目至今已实施了10个月,各项任务进展良好,为了更好地促进智能传感器和物联网技术在常规气象要素探测领域的应用,中国气象局气象探测中心于6月8日在北京召开专题技术交流研讨会。会上,中国气象局气象探测中心副主任李柏认为,智能传感器、物联网、云计算技术都是现代化的高新技术,将其应用到气象领域能有效提高探测能力,希望通过气象探测工程技术研究中心这样一个“开放、流动、联合、竞争”的全新平台,共享各气象仪器研发单位、企业的技术资源,开创出气象探测技术研发的新局面。

  工程中心常务副主任马启明作了题为《智能气象传感器的研究》的专题技术报告,从智能传感器的概念、如何开展智能气象传感器的研究、基于Zigbee的物联网、云计算与气象探测产品显示终端四个方面详细阐述了这些前沿技术的概念,并描绘了将其应用到气象探测领域后所带来的美好前景。此外,会议还制定了各常规气象要素智能传感器的数据帧格式、状态帧格式、测控命令格式与通信接口。

来源:中国仪表网责任编辑:荔枝

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