任務(wù)： 在我國(guó)遼闊的地域上，廣泛分布著數(shù)以萬(wàn)計(jì)的氣象監(jiān)測(cè)自動(dòng)站，由于其中很多應(yīng)用于人煙稀少的地區(qū)，所以自動(dòng)站大多為無(wú)人值守的。這就要求系統(tǒng)有很高的可靠性和性能指標(biāo)。以前這一領(lǐng)域一直被澳大利亞和德國(guó)產(chǎn)品所占有，其產(chǎn)品多由單片機(jī)開(kāi)發(fā)，完成一些特定功能。由于長(zhǎng)期的使用，所以此類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)已非常成熟，使用很可靠。但此類(lèi)產(chǎn)品同時(shí)存在著編程麻煩，擴(kuò)展性差，價(jià)格偏高等不足。 客戶希望使用性?xún)r(jià)比更高的產(chǎn)品來(lái)代替現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研選中了研華公司的ADAM-5510基于PC的可編程控制器。 氣象行業(yè)對(duì)氣象數(shù)據(jù)采集器有許多嚴(yán)格的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求和對(duì)環(huán)境的苛刻要求： 1. 高可靠性，平均無(wú)故障時(shí)間>3000小時(shí)，平均使用壽命5年； 2. 能夠離線單獨(dú)工作； 3. 采集精度達(dá)到國(guó)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(chǔ)器，能保存三個(gè)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(hào)種類(lèi)繁多（數(shù)字量、電壓、電阻、頻率、計(jì)數(shù)器等）； 10. 數(shù)據(jù)采集器能過(guò)濾原始數(shù)據(jù)； 11. 能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化和定標(biāo)。 本案例任務(wù)是利用研華生產(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(jìn)行采集，計(jì)算，保存，同時(shí)使用Modem通過(guò)電話網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。 解決方案及系統(tǒng)架構(gòu)： 一． 系統(tǒng)構(gòu)成 本次開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)采集器是作為或6要素（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降雨）或單元素（雨量計(jì)）自動(dòng)站的核心部分，采集器的性能、穩(wěn)定性將關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)站的性能和穩(wěn)定性，因此我們結(jié)合氣象自動(dòng)站的要求和現(xiàn)場(chǎng)傳感器的實(shí)際情況在這兩個(gè)方面進(jìn)行了有針對(duì)性的加強(qiáng)，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(bǔ)硬件的不足和滿足自動(dòng)站的要求。 二． 硬件架構(gòu)： 1.ADAM-5510： 研華PC-Based可編程控制器ADAM-5510采用開(kāi)放的PC架構(gòu)，不僅容易編寫(xiě)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(chǔ)。ADAM-5510具有兩個(gè)串行口用于與其他設(shè)備通訊，另有一個(gè)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(jià)格是被氣象監(jiān)測(cè)自動(dòng)站所采用的重要原因。 概括如下： （1） 體積小、接線方便、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜，克服了計(jì)算機(jī)體積大、接線不便、價(jià)格高等缺點(diǎn)； （2） 編程靈活，有幾千的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，克服了小型PLC數(shù)學(xué)運(yùn)算功能差的缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)的PLC相比，ADAM-5510具有較多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，彈性的可編程能力及通訊庫(kù)的支持； （3） 通訊接口多樣，易于實(shí)現(xiàn)各類(lèi)遠(yuǎn)程、近程通訊。ADAM-5510具有兩個(gè)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(guò)MODEM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制?？傊珹DAM-5510摒棄了計(jì)算機(jī)和PLC的缺點(diǎn)而兼括了兩者的優(yōu)點(diǎn)。 （4） 本案例選用研華的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(diǎn)和氣象數(shù)據(jù)采集器的具體要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次大膽嘗試。 2.本次使用的傳感器類(lèi)型、型號(hào)、信號(hào)類(lèi)型如下： 對(duì)采集器的初步要求如下： （1） 照氣象系統(tǒng)的觀測(cè)要求定時(shí)采集數(shù)據(jù)： （2）對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理： a. 對(duì)溫度值按氣象行業(yè)的要求進(jìn)行修正，對(duì)修正值進(jìn)行等權(quán)算術(shù)平均，以備用； b. 對(duì)濕度電壓值進(jìn)行修正，根據(jù)溫度值計(jì)算出相對(duì)濕度并對(duì)濕度值進(jìn)行等權(quán)算術(shù)平均； c. 鑒于氣壓傳感器的特殊情況，該項(xiàng)暫保留； d. 將8位格雷碼換算成0-360o的角度，對(duì)風(fēng)向進(jìn)行2分鐘和10分鐘滑動(dòng)平均，保留滑動(dòng)平均值； e. 將風(fēng)速傳感器的頻率值換算成速度值，對(duì)風(fēng)速進(jìn)行2分鐘和10分鐘滑動(dòng)平均，保留滑動(dòng)平均值； f. 將降雨的計(jì)數(shù)器值換算成降雨雨強(qiáng)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行等權(quán)算術(shù)平均，保留每小時(shí)降雨量和每24小時(shí)降雨量； （3）氣象行業(yè)的格式要求保存以下數(shù)據(jù)3個(gè)月： a) 每天正點(diǎn)前4分鐘的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（除風(fēng)向、風(fēng)速外）； b) 每天正點(diǎn)前4分鐘風(fēng)向、風(fēng)速10分鐘滑動(dòng)平均值； （4）將采樣數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232或Modem實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)； （5）按時(shí)或根據(jù)上位機(jī)的指令將保存的數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232或Modem上傳至上位機(jī)； 3．ADAM-5510系列的數(shù)據(jù)采集模板： 三． 軟件說(shuō)明： 軟件部分根據(jù)氣象行業(yè)的特殊要求，結(jié)合ADAM-5510的自身特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的算法改進(jìn)和優(yōu)化： 1. 對(duì)于溫度值根據(jù)PT100鉑電阻的非線性特性對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格線性化，以使溫度值的精度達(dá)到要求的0.1℃； 2. 相對(duì)濕度是一個(gè)較為復(fù)雜的值，和溫度、氣壓密切相關(guān)，受條件限制，現(xiàn)只將電壓值上傳，留待上位機(jī)處理； 3. 氣壓暫保留； 4. 風(fēng)向的值是8位格雷碼，且無(wú)規(guī)律可循，因此使用了一個(gè)400多行語(yǔ)句去求得風(fēng)向值； 5. 風(fēng)速和頻率為線性關(guān)系； 6. 降雨量和計(jì)數(shù)值之間為線性關(guān)系，但ADAM-5080只能為頻率模式或計(jì)數(shù)器模式。 結(jié)論： 基于ADAM-5510的氣象數(shù)據(jù)采集器是為惡劣環(huán)境下可靠工作而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的緊湊型、智能化現(xiàn)場(chǎng)信息采集單元，特別適合于采樣及控制點(diǎn)分散，與主機(jī)距離較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)采集及控制場(chǎng)合。系統(tǒng)配置靈活簡(jiǎn)單，輸入輸出模塊全部為隔離保護(hù)方式，內(nèi)部具有看門(mén)狗電路，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短。解決了氣象行業(yè)多年來(lái)人工記錄的難題。