1、上海市自動氣象站演示系統(tǒng)介紹運行環(huán)境： Windows XP 操作系統(tǒng)， LabVIEW 8.2 及以上版本系統(tǒng)功能上海市自動氣象站演示系統(tǒng)提供了分布式氣象站和氣象數據中心的仿真平臺。系統(tǒng)首先仿真產生上海市各區(qū)縣分布式采集到的氣象數據， 之后將數據送回到氣象數據中心進行數據顯示、 數據存儲， 最后，氣象中心根據以往存儲的歷史數據，還可以針對各區(qū)縣進行歷史天氣情況的顯示和分析。 整個系統(tǒng)的設計框架如圖 1 所示。分布式氣象數據采集歷史天氣數據顯示和分析實時天氣實時天氣數據顯示數據存儲多次存儲后圖 1 上海市自動氣象站演示系統(tǒng)設計框架系統(tǒng)設計仿真數據產生部分為了模擬現(xiàn)實中分布式氣象站和氣象數據中心

2、的功能，在程序中使用了Weather data.vi來產生分布式數據， 通過 datasocket將仿真數據發(fā)送至主程序 Weather_station_main.vi 。 主 程 序 對 于 仿 真 數 據 的 接 收 使 用 了 datasocket_read.vi 這一子 vi 。分布式數據產生程序和 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 為仿真分布式采集設備的子程序。（在執(zhí)行主程序之前，請先執(zhí)行Weather data.vi，否則沒有氣象更新數據）1分布式數據產生和數據接收程序框

3、圖實時天氣顯示部分實時天氣顯示部分的設計界面如圖 3 所示。2圖 3 實時天氣顯示部分界面系統(tǒng)可通過“氣象數據更新”按鍵實時更新從分布式氣象采集設備得到的氣象數據，并分為溫度、降雨量、氣壓、相對濕度、風速、風向六種因素實時顯示各區(qū)縣采集到的最新天氣數據。 根據降雨量的情況， 左圖給出目前上海市的主體天氣趨勢，便于用戶了解各地或晴、 或多云或者雨水較大的實時天氣狀況， 從而做出合適的出行決策。通過“記錄數據”按鍵，用戶可以將每天不同時段的天氣信息存儲到本機文件當中，作為參考和歷史數據分析的數據源。在程序設計中，系統(tǒng)采用了 生產者消費者的設計結構 。在生產者循環(huán) 中，接收上海各區(qū)縣的天氣數據，包括

4、溫度、降雨量、氣壓、相對濕度、風速、風向六種因素。在實時天氣顯示部分的 消費者循環(huán) 中，主要完成數據顯示和數據存儲兩部分工作。數據顯示部分比較簡單， 即從隊列中獲取數據， 并按照地區(qū)將所需顯示的天氣數據簇選擇出來。 它分為兩個部分： 一是按照名稱將簇中的各種天氣元素提取出來進行顯示；二是通過讀取各地的雨量值在前面板上 動畫實時顯示 上海各地的天氣狀況。數據存儲部分選擇了 數據記錄文件類型 進行各地點氣象元素的存儲，這種類型的一個主要的好處在于它可以將打包好的簇類型直接存儲， 有效地保留了各種有用的組合信息。 在存儲過程中， 為了節(jié)省硬盤空間， 采用每次由按鍵控制存儲的方式， 并將當前日期作為文

5、件名信息， 方便對于歷史數據顯示中的處理。每日多次存儲數據時，新數據將被加在舊數據之后，保證數據不會丟失。消費者循環(huán)的程序框圖如圖 4 所示。3圖 4 實時天氣顯示部分消費者循環(huán)歷史天氣分析部分歷史天氣分析是一個獨立的程序Weather history.vi，其設計界面如圖5 所示。圖 5 歷史天氣分析部分界面系統(tǒng)對于歷史數據的處理比較靈活， 可以選擇分析歷史數據的時間 （一周或者一個月），每天的數據量（目前仿真文件中 =5 均可），以及數據源（仿真或者運行實時天氣處理中存儲得到的數據） 。通過選定不同的參數，可以得到不同特性的歷史數據曲線， 并通過對這段時間的曲線數據求平均， 可以得到分析時

6、間段內各種氣象元素的均值。這部分的程序框圖如圖 6 所示。4圖 6 歷史天氣分析部分程序框圖程序中采用了 事件結構 響應各種參數的變化， 在任意參數變化或者 “查詢歷史數據”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的對CPU和內存資源的占用， 使得實時天氣處理部分保證更高的實時性能。 由于本程序是基于仿真數據的系統(tǒng)演示， 所以在處理歷史數據部分添加了一個 條件結構 ，如果在歷史天氣分析選項卡頁選擇數據源為“實際” ，將跳至系統(tǒng)結構圖選項卡頁以顯示實際基于 cRIO 自動氣象站系統(tǒng)。實際基于 cRIO 自動氣象站系統(tǒng)結構圖如圖7所示。圖 7 實際基于cRIO 自動氣象站系統(tǒng)結構圖5W

7、eather History Analysis.vi 完成在不同參數條件下對于數據記錄文件的讀取工作，其程序框圖如圖 8 所示，可以看出對于不同參數條件下， 程序給出了不同的處理方法。最后根據不同的地區(qū)信息和數據顯示點總數， 完成對于顯示的控制部分，并計算各天氣參數的均值作為分析參考。圖 8 歷史天氣分析部分子程序框圖采用的編程技巧LabVIEW 中對于并行循環(huán)的處理。具有明顯數據流向關系的， 可以采用主從循環(huán)結構， 包括通知器和隊列方式。數據量較大時， 可以采用隊列方式， 主循環(huán)產生數據送入隊列，從循環(huán)等待隊列中有元素后完成對于數據處理。 如本系統(tǒng)中分布式數據采集和實時天氣顯示的兩個部分。D

8、ataSocket技術。DataSocket是一個高性能、 易于使用的編程工具， 它專門設計為在測試測量和自動化應用程序中共享和發(fā)布實際數據，這些數據在不同的應用程序之間以及在 Internet 上不同的機器之間傳輸。 LabVIEW 的 DataSocket模塊簡化了同一臺電腦上的不同應用程序或者連接到網絡上的不同電腦之間的實際數據交換。LabVIEW 中對于文件的處理。本系統(tǒng)中用到了數據記錄文件，對于具有類似數據庫結構的組合信息來說，數據記錄文件能夠通過存儲簇有效的保留組合信息，因此非常適合這種應用情況。另外，通過文件名中包含主鍵信息的方法，可以將文件存儲近似達到數據庫應用同樣的功能。La

9、bVIEW 中事件結構的處理。合理的采用事件結構能夠有效地減少輪詢，提高系統(tǒng)效率。需要注意在6事件結構中要對各種響應都給出合理的事件處理結果，避免因考慮不周全而造成死鎖狀況。LabVIEW 中對于波形顯示的處理。合理的利用波形顯示的各種屬性可以使顯示內容更加豐富。例如在歷史數據顯示中用到的直方圖和插值的顯示方式，比直接默認的方式更適合系統(tǒng)的應用。另外，采用屬性節(jié)點根據不同參數合理控制數據顯示的范圍，使系統(tǒng)更加人性化，用戶使用更方便。利用簇結構設計簡潔明了的程序框圖。系統(tǒng)中將不同地點、不同時間的不同天氣元素打包為簇來進行處理，有助于程序框圖的整潔性，另外也增加了代碼的可讀性。利用選項卡控件設計簡潔而內容豐富的界面。選項卡是程序前面板設計時一個常用的元素，合理利