皮托管风速测量系统的设计

• 作 者: 薛丹丹
• 机 构: 南京信息工程大学
• 出 处: 南京信息工程大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 风速测量系统 结构设计 皮托管 ZigBee技术 无线传感器网络

风是气象要素中最活跃的要素之一，风速的测量作为流速测量领域一个重要部分，与人们的日常生产、生活密不可分。在现代社会面临的人口、资源、环境、灾害等问题突出的情况下，人们对气象信息的需求日益增长，对气象预报和服务的要求也越来越高，因此对风速的测量也越来越需要满足气象预报要求的准确率、精细化和时效性。　　
自动气象站将各种气象数据的自动采集、传输和计算机数据处理融为一体，很好的满足了经济社会的不断发展对气象预报提出的高要求。目前，各种新技术如嵌入式技术、无线传感器网络技术等不断的被应用到自动化气象站中，特别是ZigBee技术以其短距离、低功耗、低成本、通用性强等特点为无线传感器网络的实现提供了新的解决方案。　　
本文在比较了几种不同测风技术的基础上，选择了以皮托管作为探头的测风方式，然后通过分析ZigBee技术及无线传感器网络结构，构建了基于ZigBee的自动气象站无线传感器网络模型。　　
针对自动气象站中快速响应高精度测风的要求，提出并研究设计了基于无线传感器网络的风速测量装置，完成了系统的硬件和软件设计。整个系统作为自动气象站无线传感器网络中的一个传感器节点，由数据采集模块、数据处理模块、无线收发模块和电源模块构成。与其他气象要素测量模块协同同步从传感器获取信息，并以无线方式传输至协调器节点，协调器节点再通过串口与上位机进行通信。　　
系统以无线通信模块JN5121-M01为核心，构建了与测风有关的包括差压、气压、温度等气象要素的采集系统。软件设计采用模块化的程序设计方法，实现了各传感器数据采集、与上位机的通讯及LCD显示等功能。　　
将基于ZigBee的无线传感器网络技术应用于自动气象站，从而使得自动气象站中的风速测量仪器具有自动化、网络化、智能化和远程控制化，这大大减轻了人工观测的工作量、提高了工作效率，也进一步提高了自动气象站的测量精度。整个装置在精度、功耗、成本、抗干扰等方面有着较大的优势。