基于研華ADAM-5510的氣象自動監(jiān)測系統(tǒng)

在我國遼闊的地域上，廣泛分布著數(shù)以萬計的氣象自動監(jiān)測站，由于其中很多應(yīng)用與人煙稀少的地區(qū)，所以自動站很多為無人職守的。這就要求系統(tǒng)有很高的可靠性和性能指標。以前這一領(lǐng)域一直被澳大利亞和德國產(chǎn)品所占有，其產(chǎn)品多由單片機開發(fā)，完成一些特定功能。由于長期的使用，所以此類產(chǎn)品的技術(shù)已非常成熟，使用很可靠。但其價格很高，是我們產(chǎn)品的2-3倍。而且靈活性遠不如我們的產(chǎn)品。利用研華生產(chǎn)的ADAM-5510作為數(shù)據(jù)采集控制器，將所在地域的氣象數(shù)據(jù)進行采集，計算，保存，同時使用Modem通過電話網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送給上位機。由于ADAM-5510本身是一臺“計算機” ，所以數(shù)據(jù)的采集，計算，保存和上傳都通過ADAM-5510來完成。

研華PC-Based 可編程控制器ADAM-5510采用開放的PC架構(gòu)，不僅容易編寫控制邏輯，而且容易與PC系統(tǒng)連接。ADAM-5510內(nèi)置80188CPU和ROM-DOS操作系統(tǒng)。提供512KB FLASH ROM、512KB SRAM用于用戶程序下裝、系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)存儲。ADAM-5510具有兩個串行口用于與其他設(shè)備通訊，另有一個程序口用于下載和調(diào)試程序。

ADAM-5510的高品質(zhì)特性和合理的價格是河海大學環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)佳構(gòu)的重要原因。概括如下：

1、 體積小、接線方便、結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜，克服了計算機體積大、接線不便、價格高等缺點；

2、 編程靈活，有幾千的數(shù)學運算功能，克服了小型PLC數(shù)學運算功能差的缺點。與傳統(tǒng)的PLC相比，ADAM-5510具有較多的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，彈性的可編程能力及通訊庫的支持；

3、通訊接口多樣，易于實現(xiàn)各類遠程、近程通訊。ADAM-5510具有兩個串行口，COM1指定為RS-232方式，COM2口指定為RS-485方式。ADAM-5510可通過MODEM實現(xiàn)遠程控制。

希望使用性價比更高的產(chǎn)品來代替現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)過市場調(diào)研選中了研華公司的ADAM-5510基于PC的可編程控制器。現(xiàn)將使用要求和實現(xiàn)方法做一說明。

氣象行業(yè)對氣象數(shù)據(jù)采集器有許多嚴格的產(chǎn)品技術(shù)指標要求和對環(huán)境的苛刻要求：

1. 高可靠性，平均無故障時間>3000小時，平均使用壽命5年；

2. 能夠離線單獨工作；

3. 采集精度達到國家氣象局的要求；

4. 功耗低，在市電停電、電池供電的情況下，能工作三天；

5. 足夠大的存儲器，能保存三個月的數(shù)據(jù)；

6. 靈活的通訊方式，便于數(shù)據(jù)傳輸；

7. 組網(wǎng)方便；

8. 精度要求高(電壓0.1%)；

9. 信號種類繁多(數(shù)字量、電壓、電阻、頻率、計數(shù)器等)；

10. 數(shù)據(jù)采集器能過濾原始數(shù)據(jù)；

11. 能對數(shù)據(jù)進行線性化和定標；

本次選用Advantech的ADAM-5510作為氣象數(shù)據(jù)采集器是在綜合了ADAM-5510自身優(yōu)缺點和氣象數(shù)據(jù)采集器的具體要求的基礎(chǔ)上進行的一次大膽嘗試。

本次開發(fā)的數(shù)據(jù)采集器是作為或6要素（溫度、濕度、氣壓、風向、風速、降雨）或單元素（雨量計）自動站的核心部分，采集器的性能、穩(wěn)定性將關(guān)系到整個自動站的的性能和穩(wěn)定性，因此我們結(jié)合自動站的要求和現(xiàn)場傳感器的實際情況在這兩個方面進行了有針對性的加強，在硬件條件已基本確定的情況下，在編程上使用一些措施以彌補硬件的不足和滿足自動站的要求。

本次使用的傳感器類型、型號、信號類型如下：

對采集器的初步要求如下：

1． 按照氣象系統(tǒng)的觀測要求定時采集數(shù)據(jù)：

2． 對采樣數(shù)據(jù)進行處理：

a． 對溫度值按氣象行業(yè)的要求進行修正，對修正值進行

等權(quán)算術(shù)平均，以備用；

b． 對濕度電壓值進行修正，根據(jù)溫度值計算出相對濕度

(注：此項工作目前只有中國氣象科學院有條件完成)，

并對濕度值進行等權(quán)算術(shù)平均；

c． 鑒于氣壓傳感器的特殊情況，該項暫保留；

d． 將8位格雷碼換算成0-360^o的角度，對風向進行2分

鐘和10分鐘滑動平均，保留滑動平均值；