基于超声波传感器的自动雨量站

《基于超声波传感器的自动雨量站》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要气象部门长期使用的雨量计为虹吸式或翻斗式的，虹吸式不能实现自动测量与数据处理，翻斗式动态精度不高，同时，这两种方法测量降雨量存在较大的误差，随着科技和社会发展的需求，对气象要素的自动采集和气象数据的自动存储、数据处理也提出了更高的要求。利用超声波的特性并结合高性能的MCU芯片，通过超声波发送和接收到回波的时间间隔就可以实对测量出降雨量，并且具有较高的精度，以此为基础研制出了雨量自动站；同时，自动站可以利用市话网实现与气象中心的数据通讯，构成雨量测量网络系统。雨量测量网络系统由安装于气象中心的主机系统和安装于各个雨量采集点的自动雨量站两部分组成，两者通过市话网或移动网迸行通讯。主机系

2、统软件全部用VC++语言MFC编制，效率高、速度快。可以与自动站进行双向通讯，完成对各个自动站数据轮询采集并进行存储、处理，并生成图表，根据采集的数据形成图表、打印，可以向自动雨量下载参数、时钟校准以及远程联网拨号和控制。自动雨量站包括外罩、接雨桶、进放水电磁阀、测量桶、蓄电池以及电控部分等部分组成。它可以实现自动测量降雨量；具备实时时钟，按时间顺序记录历史资料，系统至少能够记录1月以上的历史资料；具备串行通讯接口，通讯接口应支持如下功能：与Pc计算机的RS232接口、与电话网连接、与移动通讯网连接；具有后备电源，在市电断电时能坚持工作1天以上。这些功能的实现是通过系统中电控部分的电源

3、、时钟、存储、超声波脉冲信号发生、处理、温度采集、串行通信电路实现的。超声波发射波和回波的时间间隔的测量利用了52系列单片机的捕获方式，避免了因为借助于中断服务程序来保存计数器的当前值所带来的误差。同时在系统中还使用了12C总线结构的时钟芯片PCF8563和内置Reset、WDT电路的串行EEPROM芯片CSl24C01，它们不仅提供了电源和微控制器的监控功能、不挥发性的数据存储区、实时时钟，而且其12C总线结构简化了电路设计。超声波在水中传播的速度会随着温度的变化而他变化，如果不考虑温度对超声波速度的影响将会带来大的误差，满足不了系统的要求。通过测得雨水的温度进而计算出此温度下超声波

4、在水中的传播速度，在软件中进行温度补偿，使测量精度大大提高。系统的可靠性是影响其推广前景的重要因素之一。本系统在电源设计、电磁阀驱动电路中的吸收回路设计、系统主电源和MCU运行监控以及采集的对发射波与回波时间间隔数据采用的冗余技术和数字滤波措施，保证了测控系统的可靠性和精确性。AbstractSiphontypeandtippingbuckettypepluviometerareusedforalongtimeformeteorologicaldepartment．Thesiphontypecannotrealizedautomaticmeasurementanddatahandlin

5、gandthetippingbuckettypedynamicaccuracyisnothigh．Atthesametime，thebiggerinaccuracyexistsinthesetwokindsofmeasurementmethods．Alongwiththescienceandtechnologyandtherequirementofsocietydevelopment，theautomationtothemeteorologicalfactorgathersandmeteorologicaldatasavesanddatahandlinghavebeenputforwa

6、rdtothehigherrequirement．Usethepropertyoftheultrasonicandhigh-poweredMCU．rainfallCanbemeasured谢tllllighprecisionatthereal-timethroughthetimeintervalbywayoftheultrasonicsendsandreceivestheecho．Basedonthisprinciple，automaticrainfallstationcallbedeveloped．Atthesametime，datacommunicationsbetweenauto

7、maticrainfallstationandmeteorologicalcenterthroughthetelephonenetwork，andformtherainfallmeasurementnetworksystem．Hostcomputersysteminstalledinmeteorologicalcenterandautomaticrainfallstationsinstalledineachgatheredspotarcthet