近地面层气象要素梯度观测系统设计及实现

作     者：张运鹏 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵振纲

授予年度：2011年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：测风塔 梯度观测系统 总线式结构 嵌入式开发 串口通信 无线通信 

摘      要：近年来,随着对气候变化和环境保护等热门话题的关注度逐渐升温,世界各国分别制定了节约使用能源和减少温室气体排放的目标和计划。与此同时,可再生资源的开发和利用问题也被提高到前所未有的高度。目前,我们面对的是全球能源供应紧张的现实,发达国家和发展中国家都在高度重视各国能源供应安全的同时,都制订和出台了支持包括风能在内的各种可再生能源发展利用的相关法律和法规,这就使得近年来作为绿色能源的风力发电在全球范围内得到了快速发展。 为了进一步做好风能资源评估工作,掌握我国风能资源状况及其分布特点,科学制定风电发展规划,促进我国风电又好又快发展,经国家发展和改革委员会批准,由中国气象局负责组织开展风能资源专业观测网的建设工作。由中国气象局大气探测中心委托中国华云技术开发公司专门为进行近地面层气象要素梯度观测研制开发自动观测系统,并将其命名为CAWS1000-GWS型自动梯度观测系统,该系统适用于风能资源观测、气象要素观测及生态观测等领域。 该风能观测系统主要由传感器、数据采集器、通信传输系统、电源供给系统和相关系统软件组成。其中,气象要素传感器包括常规风向风速传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、强风仪、超声风仪等;数据采集器负责各气象要素的采集、处理、存储和管理工作,根据功能要求可分为主采集器和若干分采集器。各采集器采用统一的技术体系,可根据不同测站观测要求进行扩充;通信传输系统负责观测数据的远程传输工作,采用无线传输方式,数据传输速率和误码率满足业务观测要求;电源系统负责整个观测仪器设备的供电工作,采用太阳能供电方式,电池效能和容量选择合理。 风能资源专业观测网软件方案包括两个部分;第一部分,是作为全国风能资源专业观测网组网数据通信软件,该软件的主要功能承担通过无线通信设备和人工交换的方式接收分布在各地的测风塔的风能探测数据,并完成大量的数据处理、查询、统计任务,同时还具有对测风塔实施远程监控操作等功能。第二部分,是梯度自动观测系统的用户终端软件,它是专门为用户提供对系统设备进行出厂检验、现场测试时所使用的服务应用软件,同时还可以作为单站系统直接连接终端时的应用软件。具有风能观测数据监视和数据格式转换功能,能够完成基本的业务分析统计任务,能够实现文件导出、图表打印等功能。