基于WebServer的气象监控系统的设计开题报告

 2022-09-26 14:40:15

1. 研究目的与意义

气象与我们的生活息息相关,小到人们的日常出行,大到国家工农业的生产。尤其,我国疆土辽阔,气候差异明显,随着我国改革开放的不断发展,经济水平蒸蒸日上,对于气象信息的关注不再只有农业等几个与其利益密切相关的部门,各个业务部门都对气象信息提出的需求,无论从质和量两方面都发生着巨大的改变,而且对气象资料的要求也完全突破了原先气象站所提供的业务内容。在国外,许多国家在气象领域早已实现了现代化的改造,欧洲、美国、日本等许多国家和地区的地面气象数据观测网中已普遍采用了自动气象站。我国自动气象站建设起步时间落后发达国家20年左右,在进入二十一世纪的今天,气象信息的作用日益广泛,在这种大环境下,尽快实现气象监测技术和设备的更新换代,朝监测仪器电子化、测试方法自动化、数据传输网络化的方向发展已成为必然趋势。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题有如何移植三星公司S3C6410微处理器平台的WebServer,设计并完成客户端QT的监控界面以及在系统中如何完成A/D测试和转换模块的功能。除此之外,还需要深入研究S3C6410处理器的硬件体系结构,并对系统需要用到的模块进行裁剪,用交叉编译工具生成Linux内核镜像,同时根据特定需求裁剪文件系统包,最后在该系统上安装经裁剪和交叉编译所生成的boa服务器软件并在开发板上测试平台的可行性和稳定性。

由于之前并没有系统学习过Linux操作系统,所以有以下难点:学习Linux环境下QT编程,并根据相关气象数据的要求设计和编写气象数据监测界面;熟悉S3C6410的硬件体系结构及开发板相关模块的功能;编写A/D驱动及测试程序;掌握嵌入式WebServer的移植方法及流程;熟悉HTML,CGI,编写WebServer并移植;深入分析和理解ArmLinux平台上TCP/IP协议。

3. 国内外研究现状(文献综述)

综合气象观测监控系统是我国气象预报服务的基础,保障综合气象观测系统的稳定可靠运行是我国气象探测事业发展的结构、系统建设所采用的技术路线和解决的关键技术问题的关键。传统的气象观测是借助仪器和目力对气象要素进行的测量和判定。随着观测技术的发展和观测对象的扩充,气象观测已逐步发展为大气探测和气象监控。《战略研究》对气象观测的概念予以了全新的解释:气象观测是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统、连续的观察和测定,并对获得的记录、数据进行整理的过程。气象观测是人们认识大气现象和气候变化的手段,其观测数据和信息是开展气象预报、预测、科学研究的基础,也是地球系统科学的一个重要组成部分,是大气科学发展的前沿。

到目前为止,我国的气象及其他相关部门先后建立了约4600多个各类气象台站,初步实施了大气观测、海洋观测和陆地观测,观测对象涉及大气、海洋、水文、冰雪、陆地、生态等多个方面。卫星和雷达观测具有世界水平。我国已普遍使用自动遥测气象站,实现了人工气象站与自动气象站的联合观测。自动气象站在我国已运行多年,是一种集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象采集系统,一般由传感器、数据采集器、主控微机、显示打印系统、供电系统和防雷装置等组成,传感器包括:温度传感器、气压传感器、风向风速传感器和降水传感器等,用于感应对应的气象参数。通过各类型传感器所测要素的量值以各种电信号(模拟信号和数字信号)的形式传给数据采集器处理,然后将信号交由主控微机作进一步处理,并通过终端软件按地面气象观测规范的要求,实施地面气象监测,可减少观测人员的地面观测工作量,提高观测时效和质量。目前,我国已普遍使用自动遥测气象站,实现了人工气象站与自动气象站的联合观测。气象工作者积累了丰富的经验,同时发现许多问题。传统自动气象站结构为集中式,数据必须与具体的传感器匹配,系统开放性不高,不适用于气象传感器的替换或增加,且过程复杂,不符合我国气象发展战略研究中综合气象观测系统工程的发展要求。

随着嵌入式技术的日益发展,气象观测可以通过嵌入式开发平台更好地实现和运行,而当嵌入式技术和网络技术越来越好地融合,越来越多的嵌入式设备接入Internet。对嵌入式网络设备进行参数配置是不可避免的一项操作,就像我们使用的PC机的IP地址,当变换局域网之后必然要更改其IP地址方可上网。嵌入式网络设备同样存在更改IP地址的问题。目前有以下几种配置参数的方法:1、修改源代码,然后下载;2、通过串口烧写;3、发送UDP数据包由网口改写;4、嵌入式Web服务器配置。第一种方法显然是最不可取的;第二种方法使用串口,必须要有串口线连接设备和一台PC机,并且还必须有相应的上位机软件,也很不方便;第三种方法比前两种方法较为方便,但是更为方便、直接且顺应技术潮流的是第四种方法通过嵌入式Web服务器进行配置。此种方法无需安装上位机软件,只要能上网加一台笔记本或PC机即可实现。

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4. 研究方案

由于数据采集需要通过嵌入式系统平台,所以首先搭建Linux操作系统,并在Linux上完成WebServer应用程序,使数据可以通过IE被远程访问。用TCP/IP协议将客户端与数据采集端实现通信功能。选择boa作为Web服务器,并设置为开机自启动,用于激活CGI程序,并将采集到的数据通过STDOUT,得到以HTML为形式的结果文件,得到的结果文件将会通过两种方式传输。第一种是经WebServer到用户浏览器来远程实现对数据的监控;第二种则会在开发板的LCD屏幕的QT界面上呈现数据,对数据进行终端监控。

5. 工作计划

第1周:查找文献和翻译文献,并对所翻译的文献进行修改

第2周:了解导师下发的课题,撰写开题报告

第3周:搭建嵌入式开发环境,将需要用到的工具进行安装

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