数字日照计智能化研究

发布时间：2020-03-30 10:58

【摘要】：日照时数是太阳辐射观测的重要指标,对农林业具有重要意义,同时日照时数是我国气象业务系统中的基本观测要素之一。在当今的气象业务系统中,使用的是暗筒式和聚焦式日照计,这两款日照计采用烧痕法,观测方式原始落后。为了解决这一问题,国内外也出现了多款自动化日照计,包括双金属片式、直接辐射式以及总辐射式。三种日照计各有优缺点,但总辐射式日照计优点突出。总辐射式日照计基于总辐射和散射辐射计算日照时数,测量精度高、不需要跟踪太阳、运行可靠、体积小,适合广泛应用于业务日照。随着我国气象事业发展,气象领域提出“智慧气象”的概念,气象传感器的智能化是智慧气象在大气探测方面的重要体现。但目前的日照传感器只是实现了日照观测的初步自动化,距离智能化要求差距较远,因此本课题进行了日照计的智能化研究。根据我国日照计的发展现状,本文针对日照计智能化设计了一套实现方案。日照计工作原理选择总辐射式,采用微处理器与采集模块结合的方式实现日照计智能化的平台设计,通过强大的嵌入式软件实现各种智能化功能,通过嵌入式操作系统管理软件。同时设计了无线和有线两种通信方式,实现多种场景下的便捷可靠通信。通过实现在线升级、在线标校,使日照计更加的智能化。智能日照计硬件平台以STM32F107VCT6微处理器为核心,采用高性能S1133-01型光电二极管作为感应元件。配备了FLASH存储电路、ZigBee通信模块、串口通信电路、电源电路、实时时钟电路、加热电路,形成了一个完善的硬件平台。在软件系统的设计过程中,首先完成了在线升级技术的研究,实现了基于ZigBee无线通信的在线升级,之后完成了对μC/OS-II操作系统的移植,并在该系统上编写了数据采集、数据处理、FLASH存储、软时钟、串口通信、无线通信模块等模块。基于得到的采样原始数据进行了在线标校研究,完成对传感器非线性自校正和在线标定设计。最终,完成了对智能日照计软件系统的设计。以设计的智能日照计为核心,搭建了智能日照计系统进行测试。经过相关测试,智能日照计实现了数字化和自动化采集、无线通信、在线升级、非线性自校正、在线标定等功能。对于非线性自校正模型,在晴天情况下日照时数的相对误差能够降低至2%以下,多云天气下能够控制在5%左右,阴天情况下日照时数的相对误差改善不明显。本课题研究的智能日照计,具有较好的应用价值,对我国气象传感器的智能化具有一定的参考意义。
【图文】：

几种典型的实现了自动化观测的为典型的是芬兰维萨拉公司的 件为 6 对双金属片(6 个外侧和 6一对金属片设定一定的接触间触间隙随着温度的变化产生相的金属片，外部金属片受热膨接触，形成电回路。记录下电路金属片进行温度补偿，设计的度低于阈值时，双金属片就会断的测量。实现了自动化采集，，但由于测量具备长期稳定性，测量准确度不

图 1-2 TBS-2-2 型直接辐射表 图 1-3 FS-ST 系列辐射表1.2.3 总辐射式直接测量太阳直接辐射度难度过大。总辐射测量法通过测量总太阳辐照度散射太阳辐照[7]，间接得到太阳直接辐照度；太阳直接辐照度与 120W/m2比
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P414.52

【参考文献】

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本文编号：2607463