一种基于开源平台的气象数据远程获取系统及使用方法与流程

本发明属于气象数据采集设备领域，涉及基于开源平台的气象数据远程采集系统和方法，具体涉及开源微机Raspberry Pi开源电子原型平台(树莓派)Arduino在野外气象数据获取方面的应用。

背景技术：

气象数据一直是自然科学研究的重要基础数据。传统商业气象站的核心控制程序关闭，各部件的测量模式固定，用户无法根据实际需要修改测量模式或改进具体功能。此外，虽然一些气象站可以远程传输数据，但用户很难实时查看系统的工作状态或远程改变测量模式。此外，由于其商业包装，传统气象站往往价格昂贵，难以满足一般科研项目对多点同时观察的需求，难以直观反映数据的空间变化。随着科学研究的进一步发展，科研人员对野外气象数据时空变化的测量要求不断提高，在这种情况下，传统商业气象站仍存在不足。

为了解决上述问题，发明一本低、测量方法灵活的气象数据远程获取系统非常重要。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是基于开源平台的气象数据远程获取系统和使用方法。

本发明采用的技术方案是：

基于开源平台的气象数据远程获取系统，包括安装在设备支架上的风速风向传感器、雨量传感器、大气温湿度气压组合传感器和传感器预留口。设备支架上还设有防水箱，数据采集传输模块位于防水箱内。风速风向传感器、雨量传感器、大气温湿度气压组合传感器、传感器预留口通过传输线路连接到防水箱的数据采集传输模块。

作为进一步的首选方案，电路板和开源微型计算机固定在防水箱内Raspberry Pi、开源电子原型平台安装在电路板上Arduino与传感器接线端口，电池和电压转换器也设置在防水箱中；传感器数据线连接开源电子原型平台Arduino；开源电子原型平台Arduino开源微型计算机Raspberry Pi连接；开源微型计算机Raspberry Pi与移动互联网设备相连；12V电池通过电压转换器转换为5V后来，电路板和开源微型计算机Raspberry Pi供电。

作为进一步的首选方案，设备支架上还设有太阳能电池板，与防水箱内的电池连接。

作为进一步的首选方案，电路板上预留了二次开发的空白区域。

基于开源平台的气象数据远程获取系统的使用方法包括以下步骤：

步骤1：完成气象数据远程获取装置各部件的安装和连接，固定在待测点；

第二步:接通电源，各模块通电，开源微型电脑Raspberry Pi启动后自动运行相应脚本程序，连接网络，并将IP地址通过电子邮件发送给用户，用户使用远程桌面和IP进入系统工作界面的地址；

第三步：开源微型计算机Raspberry Pi打开开源电子原型平台Arduino根据测量要求修改和上传测量代码，获取各种气象数据；

第四步：启动开源微型计算机Raspberry Pi系统中的串口数据记录保存程序，根据采集频率将数据实时保存到存储空间；

第五步:根据用户设置，通过开源微型计算机Raspberry Pi将数据及时上传到相应的服务器上，供用户下载；

第六步：通过远程桌面检查系统工作状态，或根据需要及时修改测量代码；

第七步：如需增加相应的测量参数，用户可在系统的扩展接口上添加传感器，并修改相应的测量代码。

与现有技术相比，本发明提供了基于开源平台的气象数据远程访问系统和方法，开发源代码，灵活更换传感器元件；价格低，数据记录不依赖昂贵的商业系统；基于开源系统，可以远程自由修改测控模式，实现数据远程访问和传输，满足气象数据远程实时在线监控，避免人工现场巡逻测试，有效降低观测成本。

附图说明

图1是基于开源平台的气象数据远程获取系统示意图；

图2为防水箱主要部件示意图；

图3为系统工作框架图。

具体实施方法

进一步说明了基于开源平台的气象数据远程获取系统和方法。

基于开源平台的气象数据远程访问系统，见图1至图2，主要包括气象参数监测模块、数据采集传输模块和系统供电模块。该系统基于开源系统，由开源电子原型平台组成Arduino连接各传感器并采集数据，通过开源微型电脑Raspberry Pi(树莓派)保存和传输数据；

整个系统由微型计算机开源Raspberry Pi用户可以通过远程桌面和系统随时随地控制IP地址进入系统，然后在线重写测量代码或查看和下载数据；

系统的核心代码是开放的，用户可以根据实际测量需要进行二次开发，增加或减少相应的传感器或改变测量频率以满足实际需要；系统建设成本低，便于批量观察，同时获取不同的空间位置数据。

如图1所示，气象参数监测模块由风速风向传感器1、雨量传感器2、大气温湿度气压组合传感器3和传感器预留口4组成。风速风向传感器监测实时风速和风向；雨量传感器监测累计降雨量；大气温湿度气压组合传感器监测大气温湿度和气压数据。根据实际测量需要确定传感器预留口4的传感器类型，如PM2.5传感器等。通过数据线连接气象参数检测模块各部分传感器进入防水箱5。

图2为防水箱主要部件示意图。数据采集传输模块位于防水箱内，主要由传感器控制，数据采集电路板7。开源微型计算机(Raspberry Pi)8.移动互联网设备由9组成。开源电子原型平台集成在传感器控制和数据采集电路板上(Arduino)连接传感器的接线端口11，二次开发的空白区域12。开源电子原型平台Arduino开源微型计算机Raspberry Pi开源电子原型平台在后者的操作界面中连接串口Arduino编程完成所有传感器的控制和数据采集。开源微型计算机Raspberry Pi移动上网设备以有线或无线连接的形式连接，以获得网络访问权限。

系统供电模块主要由太阳能电池板6、电池13、电压转换器14组成，为整个系统的工作提供相应的电压。一般来说，系统的所有部件都是5V可在电压下正常工作。太阳能电池板连接电池并充电，以满足系统连续工作所需的电源。

系统供电后，开源微型计算机Raspberry Pi 自动运行网络连接脚本(提前通过Linux语言编写)，自动连接网络，并将其连接起来IP地址通过邮箱发送给用户。用户利用IP地址，通过远程桌面连接到电脑等终端，进入开源微型电脑Raspberry Pi工作界面。用户可以通过开源电子原型平台实时查看气象数据Arduino编程、烧录、远程调试和二次开发数据采集功能。通过运行数据采集和传输脚本，可以保存串口获得的数据，并将其上传至相关服务器，以供用户下载查看。

以上结合附图详细说明了本发明的实施方法，但本发明并不局限于所描述的实施方法。对于本领域的普通技术人员，在本发明的原则和技术思想范围内，这些实施方法的各种变化、修改、替换和变形仍在本发明的保护范围内。