專(zhuān)利名稱(chēng)：：海洋氣象站采集傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)傳輸通信領(lǐng)域，特別涉及海洋氣象站采集傳輸裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)的海洋氣象站采集傳輸裝置實(shí)現(xiàn)的功能不同類(lèi)型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集終端分別采集氣象數(shù)據(jù)，并只能供本地使用；對(duì)于移動(dòng)船舶，由于其自身移動(dòng)特性，所采集的氣象信息中存在一定誤差，無(wú)法得到真風(fēng)速和真風(fēng)向等數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種海洋氣象站采集傳輸裝置，不同類(lèi)型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集終端分別采集氣象數(shù)據(jù)可異地使用，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種海洋氣象站采集傳輸裝置，風(fēng)速和風(fēng)向傳感器、氣壓和溫度傳感器、雨量傳感器分別連接到氣象站主機(jī)，氣象站主機(jī)連接到海上端氣象采集處理顯示終端，海上端氣象采集處理顯示終端通過(guò)衛(wèi)星鏈路連接到陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接到陸地用戶(hù)終端。海上端氣象采集處理顯示終端包括用于連接海上端氣象采集處理顯示終端的RS232/RS485串口，還包括觸屏顯示模塊。本實(shí)用新型具備以下技術(shù)效果本實(shí)用新型由每船載氣象站點(diǎn)，從氣象傳感器或主機(jī)、AIS系統(tǒng)中進(jìn)行氣象信息、方位數(shù)據(jù)、航速數(shù)據(jù)的采集，計(jì)算并保存采集的氣象數(shù)據(jù)，同時(shí)將該站點(diǎn)采集的氣象信息及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(支持TCP/IP協(xié)議)傳遞到陸地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器，為陸地指揮決策提供相關(guān)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程使用。對(duì)于安裝船載氣象站的移動(dòng)船舶，本實(shí)用新型對(duì)于移動(dòng)船舶的航向和航速用于真風(fēng)計(jì)算，通過(guò)船舶AIS提供的航向和航速數(shù)據(jù)提供計(jì)算參考，從而獲得真風(fēng)速和真風(fēng)向的值。圖1本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式根據(jù)中海油海上作業(yè)的特點(diǎn)，本實(shí)用新型是針對(duì)固定平臺(tái)及移動(dòng)工作船舶進(jìn)行實(shí)時(shí)的氣象信息的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示、回傳、陸地集中顯示等功能的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有多種類(lèi)氣象站系統(tǒng)進(jìn)行分析后，綜合運(yùn)用工業(yè)控制，有機(jī)結(jié)合衛(wèi)星通信技術(shù)、搖擺儀、船舶自動(dòng)識(shí)別系3統(tǒng)(AIS)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等多種技術(shù)手段進(jìn)行系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。同時(shí)可以將海上采集數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳陸地監(jiān)控中心，給應(yīng)急決策提供可靠的、實(shí)時(shí)的依據(jù)。所以說(shuō)，本系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)合海油船舶和平臺(tái)設(shè)施、利用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一套適合中海油使用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合性氣象信息采集方案。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。船載氣象站采集結(jié)構(gòu)在固定平臺(tái)或船載氣象站采集點(diǎn)，配置一個(gè)采集模塊，用于對(duì)該采集站點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和顯示以及傳輸。1、關(guān)于數(shù)據(jù)采集。1.1、功能描述A、原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能不同類(lèi)型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集終端分別采集氣象數(shù)據(jù)，并只能供本地使用。對(duì)于移動(dòng)船舶，由于其自身移動(dòng)特性，所采集的氣象信息中存在一定誤差，無(wú)法得到真風(fēng)速和真風(fēng)向等數(shù)據(jù)。B、新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能由每船載氣象站點(diǎn)，從氣象傳感器或主機(jī)、AIS系統(tǒng)中進(jìn)行氣象信息、方位數(shù)據(jù)、航速數(shù)據(jù)的采集，計(jì)算并保存采集的氣象數(shù)據(jù)，同時(shí)將該站點(diǎn)采集的氣象信息及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(支持TCP/IP協(xié)議)傳遞到陸地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器，為陸地指揮決策提供相關(guān)依據(jù)。對(duì)于安裝船載氣象站的移動(dòng)船舶，為了獲取移動(dòng)船舶的航向和航速用于真風(fēng)計(jì)算，需要通過(guò)船舶AIS提供的航向和航速數(shù)據(jù)提供計(jì)算參考，從而獲得真風(fēng)速和真風(fēng)向的值。1.2數(shù)據(jù)采集設(shè)備—、原系統(tǒng)所含設(shè)備各類(lèi)型氣象傳感器，氣象站主機(jī)。二、新系統(tǒng)設(shè)備所含設(shè)備A、AIS系統(tǒng)。采集航向、航速、經(jīng)度、緯度和定位時(shí)間；通訊方式為RS-232/485串口，直接接氣象站采集嵌入式主機(jī)。B、氣象傳感器、氣象站主機(jī)(VAISALAWXT510等)。采集最小風(fēng)向，平均風(fēng)向，最大風(fēng)向，最小風(fēng)速，平均風(fēng)速，最大風(fēng)速，氣溫，相對(duì)濕度，氣壓，雨量積聚，雨量持續(xù)時(shí)間，雨量強(qiáng)度，冰雹積聚，冰雹持續(xù)時(shí)間，冰雹強(qiáng)度；通訊方式為RS-232/485串口，直接接氣象站采集主機(jī)。風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器、雨量傳感器均連接在不同型號(hào)的氣象站主機(jī)，也就是說(shuō)每套氣象站主機(jī)均包含上述傳感器；是電器連接(RS485)。C、海上端氣象采集處理顯示終端。收集海上不同類(lèi)型氣象站主機(jī)傳送的氣象數(shù)據(jù)，并將不同類(lèi)型的串口提供的數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的RS-232/485串口數(shù)據(jù)傳向衛(wèi)星鏈路。衛(wèi)星鏈路為經(jīng)過(guò)衛(wèi)星傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)連接；服務(wù)器位置位于陸地局域網(wǎng)中。D、陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和陸地終端用戶(hù)。集中接受、分析及處理海上各平臺(tái)及船舶提供的氣象數(shù)據(jù)，為陸地監(jiān)控及應(yīng)急決策提供可靠、實(shí)時(shí)的依據(jù)。1.3數(shù)據(jù)源格式1)、導(dǎo)航系統(tǒng)以NMEA0183串行信息格式給出航向和船速，信息格式為ASCII碼[0033]際標(biāo)準(zhǔn))航向$—HDT，x.x，T=船速$—VTG，x.x，T=x.x，M=X.X，N=x.x，K=x.x，T*hh〈CRXLF>=heading,degreesTrue航向x.x，，T，x.x，M，x.x，N，x.x，K*hh〈CRXLF>=Track,degreesTrue=Track,degreesMagnetic=Speed,Knots船速，節(jié)=Speed,Km/h船速，千米/小時(shí)2)、GPS位置信息(經(jīng)度、緯度和定位時(shí)間)需要從導(dǎo)航系統(tǒng)中獲得(符合麗0國(guó)NMEA格式為ASCII碼$—61^，1111.11，a，yyyyy.yy，a，hh墜s.ss，A#ih〈CRXLF>1111.11，a諱度，N/Syyyyy.yy，a經(jīng)度，E/whhmmss.ss定位時(shí)間UTCA狀態(tài)，A二數(shù)據(jù)有效3)、通常導(dǎo)航系統(tǒng)還需要相對(duì)風(fēng)速和風(fēng)向。還可以從設(shè)備中輸出這些信息NMEA0183格式的信息。$IIMWV，180，R05.1，N，風(fēng)向180deg.，風(fēng)速5.lm/s)4)、通過(guò)氣象傳感器采集數(shù)據(jù)源采集數(shù)據(jù)格式(VIASALAWTX510)如下Orl，Dn=181D，Dm=199D，Dx=211D，Sn=0.1S，Sm=0.2S，Sx=0.4SJ\JOrl，Dn=181D，Dm=192D，Dx=211D，Sn=0.1S，Sm=0.2S，Sx=0.3S@—J0r2，Ta=77.5F，Ua==29.1P，Pa=29.45IGvOrl，Dn=181D，Dm=205D，Dx=222D，Sn=0.1S，Sm=0.1S，Sx=0.3SJStOrl，Dn=165D，Dm=190D，Dx=222D，Sn=0.1S，Sm=0.1S，Sx=0.3SIn]Orl，Dn=165D，Dm=186D，Dx=222D，Sn=0.1S，Sm=0.2S，Sx=0.4SHiCOrl，Dn=165D，Dm=169D，Dx=205D，Sn=0.1S，Sm=0.2S，Sx=0.4SIkV0r3，Rc=0.0101，Rd=20s，Ri==0.581，He=01，Hd=0s，Hi=0I0QIOrl，Dn=169D，Dm=175D，Dx=201D，Sn=0.2S，Sm=0.3S，Sx=0.5S0R—Orl，Dn=169D，Dm=185D，Dx=213D，Sn=0.2S，Sm=0.3S，Sx=0.5SL—F0r5，Th=77.7F，Vh==0.0#，Vs==18.5V，Vr=3.462VKHYS,Sx=0.4SM][說(shuō)明,最小風(fēng)速，平均風(fēng)速，最大風(fēng)速校驗(yàn)碼(3)201D，Sn=0.2S，Sm=0.3S，Sx=0.5S0R—1)最小風(fēng)向，平均風(fēng)向，最大風(fēng)向，Orl，Dn=169D，Dm=175D，Dx=2)氣溫，相對(duì)濕度，氣壓，校驗(yàn)碼(3)0r2，Ta=77.5F，Ua=29.1P，Pa=29.45IGv'3)雨量積聚，雨量持續(xù)時(shí)間，雨量強(qiáng)度，冰雹積聚，冰雹持續(xù)時(shí)間，冰雹強(qiáng)度，校驗(yàn)碼0r3，Rc=0.0101，Rd=Os，Ri=0.001，Hc=01，Hd=Os，Hi=OIDve5[0070]4)加熱頭溫度，加熱頭電壓，電源電壓，參考電壓，最大風(fēng)速0r5，Th=77.7F，Vh=0.0#，Vs=18.5V，Vr=3.462VKHYS，Sx=0.4SM][1.4需要采集保存的數(shù)據(jù)1)從AIS設(shè)備中采集數(shù)據(jù)(航向、航速、地理位置信息)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2、數(shù)據(jù)回傳功能描述由每個(gè)采集站點(diǎn)回傳采集的數(shù)據(jù)信息，陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接收各個(gè)站點(diǎn)回傳的氣象數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、和輸出；由采集站點(diǎn)(船載氣象站)主動(dòng)觸發(fā)該操作，陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提供此訪問(wèn)服務(wù)。3、船端氣象數(shù)據(jù)顯示3.1功能描述海上船載氣象站點(diǎn)，通過(guò)分析從傳感器采集的氣象數(shù)據(jù)信息，展示氣象數(shù)據(jù)信息(主要是風(fēng)向、風(fēng)速等五要素)，并圖形化模擬展示風(fēng)向(真風(fēng)向)，并標(biāo)注風(fēng)速(真風(fēng)速)。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前風(fēng)向以及風(fēng)速。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前其他各種采集的數(shù)據(jù)。3.2顯示模擬圖3.3船載真風(fēng)計(jì)算模型風(fēng)是氣象測(cè)量的基本要素之一。用角度表示風(fēng)向時(shí)，是把圓周分成360度，北風(fēng)(N)是O度，東風(fēng)(E)是90度，南風(fēng)(S)是180度，西風(fēng)(W)是270度。為了正確地指示風(fēng)向，風(fēng)傳感器通常帶有指北標(biāo)志。在風(fēng)傳感器安裝時(shí)，必須保證風(fēng)傳感器的指北標(biāo)志指向地理北。但是對(duì)于船載氣象站，由于船的移動(dòng)和轉(zhuǎn)向，風(fēng)傳感器的指向會(huì)隨之變化，風(fēng)速也會(huì)受到船速的影響。因此，安裝在船載氣象站上的風(fēng)傳感器實(shí)際測(cè)得只是相對(duì)風(fēng)速和相對(duì)風(fēng)向。為了獲得真實(shí)的風(fēng)速和風(fēng)向，我們必須根據(jù)船的航速和航向?qū)ο鄬?duì)風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行修正。對(duì)于船載氣象站，使風(fēng)傳感器的指北標(biāo)志指向船頭方向。并且以船的航向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，這樣船始終沿著Y軸運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)上述簡(jiǎn)化后不難看出，真風(fēng)速TS實(shí)際為相對(duì)風(fēng)速和船速的矢量之和，而真風(fēng)向?qū)嶋H是真風(fēng)相對(duì)船頭的風(fēng)向與船的航向之和。矢量變換如下列方程組所示Y=90-Da=S*(cosY)b，=S*(sinY)b=b，-SSTS+62TD=arctag(b/a)+SH其中S相對(duì)風(fēng)速，D相對(duì)風(fēng)向，TS真風(fēng)速，TD真風(fēng)向，SS船的航速，SH船的航向3.4不同類(lèi)型的氣象站接口按照海油現(xiàn)有配備的不同類(lèi)型的氣象站單元，設(shè)計(jì)了適合不同的軟件GUI接口，就可以接入多種不同類(lèi)型傳感器單元或和氣象站主機(jī)單元。1)、VAISALAWXT5102)、VAISALAMIL0S500/5203)、OBSERVOTAROMC-1834)、CAWS600-BWEATHERSTATION4、氣象站采集端設(shè)備1)、嵌入式主機(jī)型號(hào)PPC-L60T。2)、采集主機(jī)接入端口COM口(RS-232/485)，可同時(shí)接入兩個(gè)設(shè)備(AIS導(dǎo)航系統(tǒng)、氣象傳感器VAISALAWXT510)通信方式局域網(wǎng)TCP/IP操作系統(tǒng)WindowsXPE(XPEmbedded)4.1陸地?cái)?shù)據(jù)采集服務(wù)器2、操作系統(tǒng)Windows2000(Professional/Server)/WindowsXP/Windows20033、平臺(tái)軟件SQLServer等支持SQL標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SQLServer20034.2陸地顯示客戶(hù)端1、氣象客戶(hù)端軟件；2、操作系統(tǒng)Windows98/Windows2000(Professional/Server)/WindowsXP/Windows2003;5、總結(jié)通過(guò)創(chuàng)新使用不同氣象站設(shè)備、AIS設(shè)備綜合接入，實(shí)現(xiàn)從不同類(lèi)型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集、綜合顯示、傳輸、以及運(yùn)用AIS等船載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)固定平臺(tái)氣象站和移動(dòng)船舶氣象站均可以使用新型海洋采集傳輸方案。本方案的實(shí)現(xiàn)既解決了不同設(shè)備的接口不同問(wèn)題，而且將顯示和數(shù)據(jù)處理主機(jī)有機(jī)的融合為一體；通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低了成本，同時(shí)可以將海上采集數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳陸地監(jiān)控中心，給應(yīng)急決策提供可靠的、實(shí)時(shí)的依據(jù)。所以說(shuō)，本系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)合海油船舶和平臺(tái)設(shè)施、利用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一套適合中海油使用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合性氣象信息采集方案。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是采集了不同主機(jī)的數(shù)據(jù)，結(jié)合了AIS設(shè)備的船首向、方位數(shù)據(jù)，完成了軟件計(jì)算、顯示、傳輸功能與一體的氣象顯示終端。權(quán)利要求一種海洋氣象站采集傳輸裝置，其特征在于，風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器、雨量傳感器分別連接到氣象站主機(jī)，氣象站主機(jī)連接到海上氣象采集處理顯示終端，還包括連接到海上氣象采集處理顯示終端的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，海上氣象采集處理顯示終端通過(guò)衛(wèi)星鏈路連接到陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接到陸地用戶(hù)終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋氣象站采集傳輸裝置，其特征在于，海上氣象采集處理顯示終端包括用于連接海上氣象采集處理顯示終端的RS232/RS485串口，還包括觸屏顯示模塊。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)傳輸通信領(lǐng)域，特別涉及海洋氣象站采集傳輸裝置。本實(shí)用新型的目的在于提供一種海洋氣象站采集傳輸裝置，不同類(lèi)型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集終端分別采集氣象數(shù)據(jù)可異地使用，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種海洋氣象站采集傳輸裝置，風(fēng)速和風(fēng)向傳感器、氣壓和溫度傳感器、雨量傳感器分別連接到氣象站主機(jī)，氣象站主機(jī)連接到海上端氣象采集處理顯示終端，海上端氣象采集處理顯示終端通過(guò)衛(wèi)星鏈路連接到陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，陸地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接到陸地用戶(hù)終端。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于海洋氣象數(shù)據(jù)的采集傳輸。文檔編號(hào)G01W1/02GK201464663SQ20092009864公開(kāi)日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者吉曉峰,張武健,徐巖,李明清,王愛(ài)民,陳守文申請(qǐng)人:渤海石油通訊有限責(zé)任公司