基于LabVIEW虚拟自动气象站训练与应用系统设计

发布时间：2020-10-29 18:11

　　 我国是世界上气候变化较大的地区之一,气象灾害频率高,影响范围广。为满足气象观测与预警业务的需求,截至15年底,装备了近5万套自动气象站。为了确保各台站自动气象观测数据的准确可靠,不仅要依赖于仪器技术的不断进步,充分优化仪器结构和观测技术,还需操作人员正确使用与充分维护设备。为此,本文基于LabVIEW开发平台,设计了一种虚拟自动气象站训练与应用系统,该系统分别由虚拟自动气象站基础知识模块、故障信息管理模块、测量误差补偿模块三部分构成。虚拟自动气象站基础知识模块的功能是对自动气象站各组成部分的训练学习,该模块将虚拟仪器技术引入到自动气象站的训练中,对自动气象站的技术资料以文字、图像、动态仿真的形式实现与用户交互,促进气象业务人员对自动气象站学习的主动性和创新性。可作为气象业务人员自学自动气象站使用技术及技术培训的教材性资料,极大方便了气象业务人员对自动气象站技术的学习与掌握,保证了自动气象站的正常运行。虚拟自动气象站故障信息管理模块的功能是对自动气象站故障信息的汇总与查询。利用LabVIEW数据库技术,结合实际台站故障分析判断流程,实现对自动气象站故障信息的增、删、改、查。该模块可快速检索相关故障信息,保证自动气象站维护经验的积累与丰富,提高了自动气象站故障排除的准确性与时效性。虚拟自动气象站测量误差补偿模块的功能是对自动气象站观测数据的有效补偿。将虚拟仪器技术分别与BP神经网路、支持向量机算法相结合,建立相关补偿模型,对气象观测数据进行补偿修正,提高观测质量。以调温调湿箱、JJQ1气象信号模拟器、HMP45D湿度传感器搭建了实验平台,测试该模块的可靠性,实验数据表明,补偿后的数据误差平均降低一个数量级,能够有效补偿温度对湿度传感器的影响,提高自动气象站湿度测量的准确度。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P415.12;TP311.52
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景
    1.2 课题的意义
    1.3 课题主要研究内容
第二章 虚拟自动气象站训练与应用系统结构设计
    2.1 虚拟仪器
        2.1.1 虚拟仪器的定义与特点
        2.1.2 虚拟仪器的应用及设计
        2.1.3 LabVIEW
    2.2 自动气象站
        2.2.1 自动气象站简介
        2.2.2 自动气象站工作原理
    2.3 虚拟自动气象站训练与应用系统结构设计
    2.4 本章小结
第三章 虚拟自动气象站基础知识模块
    3.1 自动气象站传感器
        3.1.1 气象传感器
        3.1.2 传感器训练设计
    3.2 自动气象站采集器
        3.2.1 气象采集器
        3.2.2 采集器训练设计
    3.3 本章小结
第四章 虚拟自动气象站故障信息管理模块
    4.1 故障现象分析
    4.2 LabVIEW中数据库的使用
    4.3 系统功能设计
        4.3.1 前面板设计
        4.3.2 程序设计
    4.4 本章小结
第五章 虚拟自动气象站测量误差补偿模块
    5.1 影响观测数据质量的因素
    5.2 算法补偿
        5.2.1 BP神经网络补偿
        5.2.2 支持向量机补偿
        5.2.3 数据库管理
    5.3 误差补偿模块测试
        5.3.1 湿度补偿的意义
        5.3.2 实验数据的获取与分析
        5.3.3 数据补偿
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文及参与项目情况

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本文编号：2861273