上海自動(dòng)氣象站演示系統(tǒng)介紹運(yùn)行環(huán)境WindowsXP操作系統(tǒng)

1、上海市自動(dòng)氣象站演示系統(tǒng)介紹運(yùn)行環(huán)境：Windows XP操作系統(tǒng)，LabVIEW &2及以上版本1. 系統(tǒng)功能上海市自動(dòng)氣象站演示系統(tǒng)提供了分布式氣象站和氣象數(shù)據(jù)中心的仿真平臺(tái)。系統(tǒng)首先仿真產(chǎn)生上海市各區(qū)縣分布式采集到的氣象數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)送回到氣象數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，最后，氣象中心根據(jù)以往存儲(chǔ)的歷史 數(shù)據(jù)，還可以針對(duì)各區(qū)縣進(jìn)行歷史天氣情況的顯示和分析。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架 如圖1所示。圖1上海市自動(dòng)氣象站演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）仿真數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分為了模擬現(xiàn)實(shí)中分布式氣象站和氣象數(shù)據(jù)中心的功能，在程序中使用了Weather data.vi來(lái)產(chǎn)生分布式數(shù)據(jù)，通過(guò)da

2、tasocket將仿真數(shù)據(jù)發(fā)送至主程序 Weather_station_mai n.vi。主程序?qū)τ诜抡鏀?shù)據(jù)的接收使用了 datasocket_read.vi 這一子 vi。分布式數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序和datasocket_read.vi 中datasocket接收部分程序的后面板如如圖2所示，其中 Weather Simulator.vi為仿真分布式米集設(shè)備的子程序。（在執(zhí)行主程序之前，請(qǐng)先執(zhí)行 Weather data.vi否則沒有氣象更新數(shù)據(jù)）8StnJabj.ull世片r曲血睞'-s：iiI_j卜怙嗆w SinJatb 用|£.呈lI區(qū)ahfeethsr 5intMdtCT,

3、irnL*Hlied|*WrfceAmcMatotc -1Wteafthcf SiTiJjtafm| 軋全區(qū)I血 SfniJjtJ.vil5閔行因aasiLgJj">lhrLU回圜 迪rr 4(B1T1Da血ket實(shí)0T揺腹 甘布式M 隹兼的*詩(shī)醱齬URL卜低aJflmoM曲館 WL«dI d郵NiCitdCrc亡UpMt椀茁oct -EZE2分布式數(shù)據(jù)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)接收程序框圖2）實(shí)時(shí)天氣顯示部分實(shí)時(shí)天氣顯示部分的設(shè)計(jì)界面如圖 3所示。圖3實(shí)時(shí)天氣顯示部分界面系統(tǒng)可通過(guò)“氣象數(shù)據(jù)更新”按鍵實(shí)時(shí)更新從分布式氣象采集設(shè)備得到的氣 象數(shù)據(jù)，并分為溫度、降雨量、氣壓、相對(duì)濕度、

4、風(fēng)速、風(fēng)向六種因素實(shí)時(shí)顯示 各區(qū)縣采集到的最新天氣數(shù)據(jù)。根據(jù)降雨量的情況，左圖給出目前上海市的主體 天氣趨勢(shì)，便于用戶了解各地或晴、或多云或者雨水較大的實(shí)時(shí)天氣狀況， 從而 做出合適的出行決策。通過(guò)“記錄數(shù)據(jù)”按鍵，用戶可以將每天不同時(shí)段的天氣 信息存儲(chǔ)到本機(jī)文件當(dāng)中，作為參考和歷史數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)源。在程序設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用了生產(chǎn)者消費(fèi)者的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)者循環(huán)中，接 收上海各區(qū)縣的天氣數(shù)據(jù)，包括溫度、降雨量、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向六 種因素。在實(shí)時(shí)天氣顯示部分的消費(fèi)者循環(huán)中，主要完成數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩部分 工作。數(shù)據(jù)顯示部分比較簡(jiǎn)單，即從隊(duì)列中獲取數(shù)據(jù)，并按照地區(qū)將所需顯示的 天氣數(shù)據(jù)簇

5、選擇出來(lái)。它分為兩個(gè)部分：一是按照名稱將簇中的各種天氣元素提 取出來(lái)進(jìn)行顯示；二是通過(guò)讀取各地的雨量值在前面板上動(dòng)畫實(shí)時(shí)顯示上海各地 的天氣狀況。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分選擇了 數(shù)據(jù)記錄文件類型進(jìn)行各地點(diǎn)氣象元素的存 儲(chǔ)，這種類型的一個(gè)主要的好處在于它可以將打包好的簇類型直接存儲(chǔ)，有效地VO保留了各種有用的組合信息。在存儲(chǔ)過(guò)程中，為了節(jié)省硬盤空間，采用每次由按 鍵控制存儲(chǔ)的方式，并將當(dāng)前日期作為文件名信息，方便對(duì)于歷史數(shù)據(jù)顯示中的 處理。每日多次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，新數(shù)據(jù)將被加在舊數(shù)據(jù)之后，保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。 消費(fèi)者循環(huán)的程序框圖如圖4所示。3）歷史天氣分析部分歷史天氣分析是一個(gè)獨(dú)立的程序 Weather his

6、tory.v,其設(shè)計(jì)界面如圖5所示。歷蟲天呦析舷站刪ejjflr據(jù)盍鞍不大于5>上海地區(qū)自動(dòng)臺(tái)麗苗卡-歷史»迤岸；;一均內(nèi)a«s監(jiān)度3L -|30 5-30 -5 2?-5-| S 29- an-ZB.5-26-1O O D D D& O O O3 3 2 氣壓iDlO-i5 O 5 5 5 Z I 禮 E4J均值1"3W W « a O5iBII MB-IIWni.cQmNATIONAL尸 INSmUMENTF圖5歷史天氣分析部分界面系統(tǒng)對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的處理比較靈活， 可以選擇分析歷史數(shù)據(jù)的時(shí)間（一周或 者一個(gè)月），每天的數(shù)據(jù)量（目前仿真文

7、件中<=5均可），以及數(shù)據(jù)源（仿真或者 運(yùn)行實(shí)時(shí)天氣處理中存儲(chǔ)得到的數(shù)據(jù)）。通過(guò)選定不同的參數(shù)，可以得到不同特 性的歷史數(shù)據(jù)曲線，并通過(guò)對(duì)這段時(shí)間的曲線數(shù)據(jù)求平均， 可以得到分析時(shí)間段 內(nèi)各種氣象元素的均值。這部分的程序框圖如圖 6所示。夙.EUt/BIT 3田麗 EA匾 M 71：jtL!5jS血T!遠(yuǎn)T|SSJlEian|B興：B<A佇WEI世譽(yù)嵯芒丄目爭(zhēng)諭-F HE>|raylt評(píng)r亡 13" _uh sl*-l£l* 一5 HH匿 SHI Ml.riuED-iSOl3團(tuán)圖6歷史天氣分析部分程序框圖程序中采用了事件結(jié)構(gòu)響應(yīng)各種參數(shù)的變化，在任意參數(shù)變

8、化或者“查詢歷史數(shù)據(jù)”按鍵按下后將更新歷史天氣圖表，這種方法避免了輪詢帶來(lái)的對(duì)CPU和內(nèi)存資源的占用，使得實(shí)時(shí)天氣處理部分保證更高的實(shí)時(shí)性能。由于本程序是基于仿真數(shù)據(jù)的系統(tǒng)演示，所以在處理歷史數(shù)據(jù)部分添加了一個(gè) 條件結(jié)構(gòu)，如果 在歷史天氣分析選項(xiàng)卡頁(yè)選擇數(shù)據(jù)源為“實(shí)際”，將跳至系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖選項(xiàng)卡頁(yè)以 顯示實(shí)際基于cRIO自動(dòng)氣象站系統(tǒng)。實(shí)際基于 cRIO自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 圖7所示。WTHATmiAL INSTRUMENTS歷玄天氣井浙垂毓結(jié)料圈上海地區(qū)自動(dòng)貝 ”*基于cRIO的自動(dòng)氣象站系統(tǒng)-1:tBxntsa !«*««血史犬氣 臉酣ffiv；和$上忻賓甘丸

9、氣iHni.cdtnNATIONALIM$TRUMENT$圖7實(shí)際基于CRIO自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Weather History Analysis.vi完成在不同參數(shù)條件下對(duì)于數(shù)據(jù)記錄文件的讀取工作，其程序框圖如圖8所示，可以看出對(duì)于不同參數(shù)條件下， 程序給出了不同 的處理方法。最后根據(jù)不同的地區(qū)信息和數(shù)據(jù)顯示點(diǎn)總數(shù)， 完成對(duì)于顯示的控制 部分，并計(jì)算各天氣參數(shù)的均值作為分析參考。3. 采用的編程技巧1)LabVIEW 中對(duì)于并行循環(huán)的處理。具有明顯數(shù)據(jù)流向關(guān)系的，可以采用主從循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括通知器和隊(duì) 列方式。數(shù)據(jù)量較大時(shí)，可以采用隊(duì)列方式，主循環(huán)產(chǎn)生數(shù)據(jù)送入隊(duì) 列，從循環(huán)等待隊(duì)列中有元素后完

10、成對(duì)于數(shù)據(jù)處理。如本系統(tǒng)中分布 式數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)天氣顯示的兩個(gè)部分。2)DataSocket 技術(shù)。DataSocket是一個(gè)高性能、易于使用的編程工具，它專門設(shè)計(jì)為在測(cè)試測(cè) 量和自動(dòng)化應(yīng)用程序中共享和發(fā)布實(shí)際數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在不同的應(yīng)用程 序之間以及在In ternet上不同的機(jī)器之間傳輸。 LabVIEW 的DataSocket 模塊簡(jiǎn)化了同一臺(tái)電腦上的不同應(yīng)用程序或者連接到網(wǎng)絡(luò)上的不同電腦 之間的實(shí)際數(shù)據(jù)交換。3)LabVIEW 中對(duì)于文件的處理。本系統(tǒng)中用到了數(shù)據(jù)記錄文件，對(duì)于具有類似數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的組合信息來(lái) 說(shuō)，數(shù)據(jù)記錄文件能夠通過(guò)存儲(chǔ)簇有效的保留組合信息，因此非常適合 這種應(yīng)用情況。另

11、外，通過(guò)文件名中包含主鍵信息的方法，可以將文件 存儲(chǔ)近似達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用同樣的功能。4)LabVIEW 中事件結(jié)構(gòu)的處理。合理的采用事件結(jié)構(gòu)能夠有效地減少輪詢，提高系統(tǒng)效率。需要注意在5)6)7)事件結(jié)構(gòu)中要對(duì)各種響應(yīng)都給出合理的事件處理結(jié)果，避免因考慮不周 全而造成死鎖狀況。LabVIEW 中對(duì)于波形顯示的處理。合理的利用波形顯示的各種屬性可以使顯示內(nèi)容更加豐富。例如在歷史 數(shù)據(jù)顯示中用到的直方圖和插值的顯示方式，比直接默認(rèn)的方式更適合 系統(tǒng)的應(yīng)用。另外，采用屬性節(jié)點(diǎn)根據(jù)不同參數(shù)合理控制數(shù)據(jù)顯示的范 圍，使系統(tǒng)更加人性化，用戶使用更方便。利用簇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔明了的程序框圖。 系統(tǒng)中將不同地點(diǎn)、不同時(shí)間的不同天氣元素打包為簇來(lái)進(jìn)行處理，有 助于程序框圖的整潔性，另外也增加了代碼的可讀性。利用選項(xiàng)卡控件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔而