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课件网) 第六课：校园数字气象站数据采集 感知层搭建与数据采集方案设计 本课程将带您了解校园数字气象站的三层结构、感知层功能及数据采集方案设计。 我们将学习气象传感器原理、硬件连接方法，并通过实践培养创新思维。 教学目标 1 理解结构 掌握校园数字气象站的三层结构及感知层的功能。 2 传感器知识 了解常见气象传感器的名称、工作原理及硬件连接方法。 3 方案设计 能设计数据采集方案并绘制算法流程图。 4 实践能力 通过实践与拓展任务，培养创新思维和合作能力。 导入： 通过前面的学习，我们已经设计出了校园数字气象站示意图，要想通过校园数字气象站获取温湿度、降雨量、气压、风速、风向等气象数据，还需要做些什么呢？ 校园数字气象站和其他物联系统一样，也具有三层结构，感知层主要是配合各种传感器节点，实现对校园气象数据的采集。 那采集校园气象数据需要什么样的传感器？ 应该设计什么样的数据采集方案？ 如何搭建感知层？ 探索：认识所需传感器 要想搭建校园数字气象站的感知层，首先要准备好软硬件平台，选取数据采集传感器，然后才能进行开发与实践。 请同学们根据右图的图片，将对应的传感器名称写在对应的图片下方。填写在课本P36页。 ①光敏传感器 ②温湿度传感器 ③风速传感器 ④风向传感器 ⑤气压传感器 ⑥雨量传感器 数据采集需求与三层结构 1 应用层 计算机端显示与预警 2 网络层 主控板+局域网 3 感知层 配合各种传感器节点，实现对校园气象数据的采集 校园数字气象站通过三层结构实现数据采集与处理。 感知层硬件与传感器原理 温湿度传感器 测量环境温湿度，提供基础气象数据。 风速风向传感器 叶片旋转或超声波测风速，检测风向角度。 气压传感器 测量大气压强，预测天气变化。 气象仪功能 集成设计 集成风速、风向、温度、湿度、气压传感器于一体。 直接输出 无需复杂转换，直接输出物理量数据。 便于连接 标准接口设计，易于与主控板连接。 气象仪作为感知层核心设备，简化了数据采集流程。 雨量传感器 探秘雨量传感器的奥秘 这个小小的传感器就像一个神奇的雨滴捕捉器!当雨水落在它的两个电极之间时,会改变它们之间的电容。通过测量这种电容变化,我们就能知道有多少雨滴落下,从而计算出降雨量。这种巧妙的设计让我们能够准确监测天气变化,为气象数据采集提供可靠的基础。 数据采集架构 校园数字气象站系统的数据采集架构如右图所示。在实施过程中，通过路由器构建局域网，在局域网中，使用主控板构建服务器，同时作为智能终端，连接多种传感器与执行器。通过Wi-Fi或者USB线将智能终端主控板连接到计算机上，通过计算机端可访问服务器数据库。 数据采集实施步骤 硬件连接 雨量传感器、气象仪连接主控板。 通信建立 主控板通过Wi-Fi/USB连接计算机。 程序部署 编写程序并上传至主控板。 数据验证 测试数据采集与显示功能。 实践过程： 1.准备硬件。 ①主控板X1 ②雨量传感器X1 ③气象仪X1 2.连接硬件 实践过程 3.编写程序。 (1)写出常规状态下的相关代码模块， 初始化主控板、气象仪和雨量传感器。 (2)配置网络程序，订阅气象数据,如图所示。 实践过程： 4.运行调试。 (1)校园数字气象站系统的硬件接线实物图如图所示，连接完成后调试运行数据采集是否正常，主控板能否正常显示气象数据。 (2)运行调试后，通过计算机端访问智能终端获取气象数据，查看能否收到气象数据，下图所示为实时的雨量数据。 思考并讨论： 作品还有哪些方面可以进行优化？结合现有条件， 思考如何实现降雨警报更加智能化。 降雨警报优化方向 预报整合 结合天气预报数据提前预警 1 语音播报 增加语音模块实现语音提醒 2 移动推送 通过APP推送警报信息 3 基 ... ...
