專利名稱：：海洋氣象站采集傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型屬于數(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現(xiàn)的功能不同類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；對于移動船舶，由于其自身移動特性，所采集的氣象信息中存在一定誤差，無法得到真風(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，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(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衛(wèi)星鏈路連接到陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接到陸地用戶終端。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。本實用新型具備以下技術(shù)效果本實用新型由每船載氣象站點，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，計算并保存采集的氣象數(shù)據(jù)，同時將該站點采集的氣象信息及時通過網(wǎng)絡(luò)(支持TCP/IP協(xié)議)傳遞到陸地數(shù)據(jù)服務(wù)器，為陸地指揮決策提供相關(guān)依據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程使用。對于安裝船載氣象站的移動船舶，本實用新型對于移動船舶的航向和航速用于真風(fēng)計算，通過船舶AIS提供的航向和航速數(shù)據(jù)提供計算參考，從而獲得真風(fēng)速和真風(fēng)向的值。圖1本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式根據(jù)中海油海上作業(yè)的特點，本實用新型是針對固定平臺及移動工作船舶進(jìn)行實時的氣象信息的現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、回傳、陸地集中顯示等功能的實現(xiàn)，經(jīng)過對現(xiàn)有多種類氣象站系統(tǒng)進(jìn)行分析后，綜合運用工業(yè)控制，有機(jī)結(jié)合衛(wèi)星通信技術(shù)、搖擺儀、船舶自動識別系3統(tǒng)(AIS)以及數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù)手段進(jìn)行系統(tǒng)的研究與開發(fā)。同時可以將海上采集數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實時回傳陸地監(jiān)控中心，給應(yīng)急決策提供可靠的、實時的依據(jù)。所以說，本系統(tǒng)是一個結(jié)合海油船舶和平臺設(shè)施、利用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一套適合中海油使用的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合性氣象信息采集方案。以下結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本實用新型。本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。船載氣象站采集結(jié)構(gòu)在固定平臺或船載氣象站采集點，配置一個采集模塊，用于對該采集站點的數(shù)據(jù)采集、計算和顯示以及傳輸。1、關(guān)于數(shù)據(jù)采集。1.1、功能描述A、原系統(tǒng)實現(xiàn)的功能不同類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。對于移動船舶，由于其自身移動特性，所采集的氣象信息中存在一定誤差，無法得到真風(fēng)速和真風(fēng)向等數(shù)據(jù)。B、新系統(tǒng)實現(xiàn)的功能由每船載氣象站點，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，計算并保存采集的氣象數(shù)據(jù)，同時將該站點采集的氣象信息及時通過網(wǎng)絡(luò)(支持TCP/IP協(xié)議)傳遞到陸地數(shù)據(jù)服務(wù)器，為陸地指揮決策提供相關(guān)依據(jù)。對于安裝船載氣象站的移動船舶，為了獲取移動船舶的航向和航速用于真風(fēng)計算，需要通過船舶AIS提供的航向和航速數(shù)據(jù)提供計算參考，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，相對濕度，氣壓，雨量積聚，雨量持續(xù)時間，雨量強(qiáng)度，冰雹積聚，冰雹持續(xù)時間，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的氣象站主機(jī)，也就是說每套氣象站主機(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。收集海上不同類型氣象站主機(jī)傳送的氣象數(shù)據(jù)，并將不同類型的串口提供的數(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、陸地數(shù)據(jù)庫和陸地終端用戶。集中接受、分析及處理海上各平臺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、實時的依據(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2)、GPS位置信息(經(jīng)度、緯度和定位時間)需要從導(dǎo)航系統(tǒng)中獲得(符合麗0國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][說明,最小風(fēng)速，平均風(fēng)速，最大風(fēng)速校驗碼(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，相對濕度，氣壓，校驗碼(3)0r2，Ta=77.5F，Ua=29.1P，Pa=29.45IGv'3)雨量積聚，雨量持續(xù)時間，雨量強(qiáng)度，冰雹積聚，冰雹持續(xù)時間，冰雹強(qiáng)度，校驗碼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采集站點回傳采集的數(shù)據(jù)信息，陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接收各個站點回傳的氣象數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行統(tǒng)計、報表、和輸出；由采集站點(船載氣象站)主動觸發(fā)該操作，陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供此訪問服務(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，通過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)。實時顯示當(dāng)前風(fēng)向以及風(fēng)速。實時顯示當(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)計算模型風(fēng)是氣象測量的基本要素之一。用角度表示風(fēng)向時，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，必須保證風(fēng)傳感器的指北標(biāo)志指向地理北。但是對于船載氣象站，由于船的移動和轉(zhuǎn)向，風(fēng)傳感器的指向會隨之變化，風(fēng)速也會受到船速的影響。因此，安裝在船載氣象站上的風(fēng)傳感器實際測得只是相對風(fēng)速和相對風(fēng)向。為了獲得真實的風(fēng)速和風(fēng)向，我們必須根據(jù)船的航速和航向?qū)ο鄬︼L(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行修正。對于船載氣象站，使風(fēng)傳感器的指北標(biāo)志指向船頭方向。并且以船的航向為Y軸建立坐標(biāo)系，這樣船始終沿著Y軸運動。經(jīng)過上述簡化后不難看出，真風(fēng)速TS實際為相對風(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相對風(fēng)速，D相對風(fēng)向，TS真風(fēng)速，TD真風(fēng)向，SS船的航速，SH船的航向3.4不同類型的氣象站接口按照海油現(xiàn)有配備的不同類型的氣象站單元，設(shè)計了適合不同的軟件GUI接口，就可以接入多種不同類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PPC-L60T。2)、采集主機(jī)接入端口COM口(RS-232/485)，可同時接入兩個設(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)4.1陸地數(shù)據(jù)采集服務(wù)器2、操作系統(tǒng)Windows2000(Professional/Server)/WindowsXP/Windows20033、平臺軟件SQLServer等支持SQL標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫4、數(shù)據(jù)存儲SQLServer20034.2陸地顯示客戶端1、氣象客戶端軟件；2、操作系統(tǒng)Windows98/Windows2000(Professional/Server)/WindowsXP/Windows2003;5、總結(jié)通過創(chuàng)新使用不同氣象站設(shè)備、AIS設(shè)備綜合接入，實現(xiàn)從不同類型氣象傳感器和氣象主機(jī)采集、綜合顯示、傳輸、以及運用AIS等船載設(shè)備，實現(xiàn)固定平臺氣象站和移動船舶氣象站均可以使用新型海洋采集傳輸方案。本方案的實現(xiàn)既解決了不同設(shè)備的接口不同問題，而且將顯示和數(shù)據(jù)處理主機(jī)有機(jī)的融合為一體；通過技術(shù)創(chuàng)新降低了成本，同時可以將海上采集數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實時回傳陸地監(jiān)控中心，給應(yīng)急決策提供可靠的、實時的依據(jù)。所以說，本系統(tǒng)是一個結(jié)合海油船舶和平臺設(shè)施、利用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一套適合中海油使用的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合性氣象信息采集方案。本實用新型的特點是采集了不同主機(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識別系統(tǒng)，海上氣象采集處理顯示終端通過衛(wèi)星鏈路連接到陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接到陸地用戶終端。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。專利摘要本實用新型屬于數(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，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本實用新型采用的技術(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衛(wèi)星鏈路連接到陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，陸地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接到陸地用戶終端。本實用新型主要應(yīng)用于海洋氣象數(shù)據(jù)的采集傳輸。文檔編號G01W1/02GK201464663SQ20092009864公開日2010年5月12日申請日期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,王愛民,陳守文申請人:渤海石油通訊有限責(zé)任公司