基于云服务器的自动气象数据监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于云服务器的自动气象数据监测系统，包括数据采集模块、网络共享部分和网络设备，所述数据采集模块包括若干不同的数据采集器和主控芯片，网络共享部分包括树莓派装置和云服务器，数据采集器与主控芯片连接，主控芯片与树莓派装置连接，树莓派装置与云服务器通过无线网络连接，网络设备可通过无线网络访问云服务器，所述数据采集模块用于采集气象数据并将气象数据传输到主控芯片，主控芯片用于将气象数据传输到树莓派装置，树莓派装置用于将气象数据上传至云服务器，该系统能实现气象数据的实时监控，使用户能通过无线网络访问。

【技术实现步骤摘要】
基于云服务器的自动气象数据监测系统
本专利技术涉及一种基于云服务器的自动气象数据监测系统，属于气象监测

技术介绍
自动气象站是指能自动进行地面气象观测、存储和发送观测数据，并能根据需要将观测数据转换成气象电报和编制成气象报表的地面气象观测设备。地面气象观测是综合气象观测的重要组成部分，是我国各级气象观测站所承担的主要任务之一，它在气象预警、防灾减灾中发挥着不可替代的作用。随着传感器技术和通信技术的发展，气象观测仪器设备更新换代，气象观测自动化逐渐成为现实。传统的气象站都是在采集到温度、湿度、气压、风速、风向、雨量等气象数据后采用有线方式进行数据的传输，而且传统气象监测仪器体积大、重量重、不易拆卸，运输和安装都有很多困难且设备成本与维护费用偏高。在国家大力推行“中国制造2025”与“互联网+”发展战略的大背景下，将实体制造业与互联网相联接，实现制造业发展的良性循环，因此在气象观测领域，气象仪器的无线化、便捷化、智能化便成为了目前自动气象站的发展方向。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种基于云服务器的自动气象站数据监测系统。为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种基于云服务器的自动气象数据监测系统，包括数据采集模块、网络共享部分和网络设备，所述数据采集模块包括若干不同的数据采集器和主控芯片，网络共享部分包括树莓派装置和云服务器，数据采集器与主控芯片连接，主控芯片与树莓派装置连接，树莓派装置与云服务器通过无线网络连接，网络设备可通过无线网络访问云服务器，所述数据采集模块用于采集气象数据并将气象数据传输到主控芯片，主控芯片用于将气象数据传输到树莓派装置，树莓派装置用于将气象数据上传至云服务器。对上述技术方案的进一步设计为：所述主控芯片还可对所采集的气象数据进行处理，处理过程为对数据进行解析，按照顺序依次检查、加标识位并计算气象要素的瞬时值、算术平均值、极值与滑动平均值，然后对计算出的数值再次进行质量检查，检查完成后将数据重新写入数据包，然后通过串口将处理过的气象数据传输至树莓派装置。所述主控芯片为STM32F103系列芯片。所述云服务器内设有MySQL数据库，树莓派装置通过远程访问的方式对MySQL数据库进行访问，并插入处理过的气象数据，完成数据更新。所述网络设备通过PHP脚本实现对MySQL数据库的访问；访问时需编写获取MySQL数据库中数据表的行数的PHP脚本，以及获取MySQL数据库中数据表内指定条数记录的PHP脚本。所述获取指定条数记录的PHP脚本是按照时间降序排列获取当前数据表内所有记录中时间最靠前的记录，并按照时间升序排列进行输出。本专利技术的系统还包括供电设备，所述供电设备包括风光互补性太阳能电池，用于对检测系统进行供电。所述供电设备还包括系统后备电源，系统后备电源为12V锂电池组。本专利技术的有益效果为：本专利技术中气象监测站与观察者之间通过互联网进行连接，使得数据观察方式更加灵活，用户人员即使不在工作站，通过手机或笔记本等设备上网也能实时查看到气象要素的变化情况。本专利技术中气象站的数据传输实现了无线化，更加方便气象观测站的部署、拆装等活动，降低了气象站观测系统的维护与安装成本。本专利技术中气象数据的存储与更新都是在云服务器中完成，节省大量硬件内存，同时降低了由于突发情况导致监测数据丢失的风险。本专利技术所属传感器均采用模块化设计的具有自诊断自校准功能的智能传感器，提高系统运行效率与测量精度，降低系统整体功耗。使得运行更加稳定可靠，同时便于系统的后期维护与拆装。本专利技术中供电系统的设计遵循节能环保准则，采用风光互补性太阳能电池供电，同时为提高供电方式的可靠性，并选用高性能12V锂电池作为系统后备电源，保证供电的稳定性。相对于传统气象站，本专利技术在结构设计上遵循小型化、低成本化设计原则，在体积上尽量减少占用空间减轻重量，成本上提高性价比；同时，在数据采集过程中对数据进行质量控制，大大提高了数据的准确性与可靠性。附图说明图1为本专利技术整体系统结构图。图2为本专利技术气象数据采集模块结构图。图3为本专利技术气象数据网络共享部分结构示意图。图4为本专利技术以风速为代表的数据显示界面折线图。图5为本专利技术以风向为代表的数据显示界面扇形图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，本实施例的基于云服务器的自动气象数据监测系统包括数据采集模块、网络共享部分和网络设备，数据采集模块包括若干不同的数据采集器和主控芯片，网络共享部分包括树莓派装置和云服务器，数据采集器与主控芯片连接，主控芯片与树莓派装置连接，树莓派装置与云服务器通过无线网络连接，网络设备可通过无线网络访问云服务器。本实施例中数据采集模块结构图如图2所示，数据采集器负责对包括气温、相对湿度、大气压力、风速、风向、雨量在内的多种气象要素数据进行采集，数据采集器在设计过程中预留足够接口，研究人员可根据实际需要增加气象要素的采集种类，例如光照强度、空气能见度、空气pm2.5值等其他气象要素。在本实施例中，数据采集模块选用STM32F103作为主控芯片，同时也可根据实际情况选用其它类型的芯片作为主控芯片。各类传感器的选用需充分考虑测量精确度、功耗等情况，均选用模块化处理的智能传感器，降低系统功耗，提高系统运行效率与测量精度，数据采集器采集到数据后传输给主控芯片数据采集模块用于采集气象数据并将气象数据传输到主控芯片，主控芯片用于将气象数据传输到树莓派装置，树莓派装置用于将气象数据上传至云服务器，用户可通过网络设备（计算机、手机等）访问云服务器来获取气象数据。本实施例中，气象数据采集完成后通过软件设计，对气象数据进行分析与数据质量控制，确保数据的准确性。系统将采集到的不同气象要素数据通过网络传输到服务器，在传输过程中对采集到的数据进行分析，按照格式检查、气候界限值检查、内部一致性检查、时间一致性检查和空间一致性检查，其中实时质量控制不包括空间一致性检查。在一系列检查后，使用中国气象局规定的质量控制码（QC码）对数据进行标志，将处理好后的气象数据进行打包，最后将数据更新到服务器的数据库中进行存储与调用。用户通过网页访问的形式，可以实时查看所采集到的气象数据。图3为本实施例的数据网络共享部分结构示意图，为了搭建一个可以通过网络访问的服务器，本系统选择使用阿里云提供的“云服务器ECS”产品。ECS（ElasticComputeService，云服务器）是一种简单高效、处理能力可弹性伸缩的计算服务器，通过它可以快速构建稳定、安全的应用，提高运维效率，降低IT成本，使得主要精力都在核心业务的开发上。本是实例中ECS选择了小规格适合小型Web应用的配置。具体配置为：1核心处理器，2GB内存，1Mbps网络带宽。当在实际量产运营时可根据具体情况提高设备配置。对树莓派网卡进行配置时，将网卡IP固定下来，方便通过网卡访问树莓派，本专利技术中树莓派通过USB无线网卡接入网络。数据网络共享部分硬件结构选用的是树莓派三代，树莓派在整个系统中相当于一台小型电脑，数据采集模块将采集完成且经过质量控制后的数据打包发送至树莓派装置中，树莓派作为中转节点，通过远程访问的方式对ECS中的MySQL数据库进行访问，在数据库中插入接收到的气象数据，最终完成数据更新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云服务器的自动气象数据监测系统，其特征在于：包括数据采集模块、网络共享部分和网络设备，所述数据采集模块包括若干不同的数据采集器和主控芯片，网络共享部分包括树莓派装置和云服务器，数据采集器与主控芯片连接，主控芯片与树莓派装置连接，树莓派装置与云服务器通过无线网络连接，网络设备可通过无线网络访问云服务器，所述数据采集模块用于采集气象数据并将气象数据传输到主控芯片，主控芯片用于将气象数据传输到树莓派装置，树莓派装置用于将气象数据上传至云服务器。

【技术特征摘要】
1.一种基于云服务器的自动气象数据监测系统，其特征在于：包括数据采集模块、网络共享部分和网络设备，所述数据采集模块包括若干不同的数据采集器和主控芯片，网络共享部分包括树莓派装置和云服务器，数据采集器与主控芯片连接，主控芯片与树莓派装置连接，树莓派装置与云服务器通过无线网络连接，网络设备可通过无线网络访问云服务器，所述数据采集模块用于采集气象数据并将气象数据传输到主控芯片，主控芯片用于将气象数据传输到树莓派装置，树莓派装置用于将气象数据上传至云服务器。2.根据权利要求1所述基于云服务器的自动气象数据监测系统，其特征在于：所述主控芯片还可对所采集的气象数据进行处理，处理过程为对数据进行解析，按照顺序依次检查、加标识位并计算气象要素的瞬时值、算术平均值、极值与滑动平均值，然后对计算出的数值再次进行质量检查，检查完成后将数据重新写入数据包，然后通过串口将处理过的气象数据传输至树莓派装置。3.根据权利要求2所述基于云服务器的自动气象数据监测系统，其特征在于：所述主控芯片为STM32F103系列芯片。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖超，胡全辉，景元，杨星，郝曼，田野，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32