- 【论文精选】日照数据采集系统设计与实现

2.3日照采集设计

2.3.1采集模块设计

日照采集模块是基于总辐射散射辐射测量原理实现日照的自动观测。日照采集模块要实现两大功能：一是感应太阳辐射的变化；二是完成数据的采集运算处理［6］、存储和传输，与STM32芯片进行通信。

数据采集核心控制电路板以TI公司的MSP430F1611低功耗微处理器为控制核心。MSP430F1611内部具有一个强大的16位RISC CPU、16位的寄存器以及常数发生器，能够最大限度地提高代码效率；系统在短时间内采集到一定量的数据需要缓存，而MSP430F1611的RAM达到10 KB，足够提供缓存空间；MSP430F149内部带有12位ADC模块，可以用来实现对光电感信号的采集；MSP430F1611系列微控制器工作环境温度范围为-40℃~80℃，能够适应气象探测所需求的外界环境。综上，其性能指标能够很好地满足系统需求。

2.3.2光电传感器原理

光电感应元件由滨松高性能光电二极管和特殊透光材料组成。光电二极管能够将光信号转化为电流信号，而且成一定比例关系。基于总辐射散射辐射测量原理测量日照，对三个光电感应器件排布有特殊要求。三个光电感应元件应安放于一个透明玻璃罩内，避免外界环境影响；其中一个光电感应器件用于测量总辐射，另外两个光电感应器件分别用于测量上午和下午的散射辐射，其遮光罩采用特殊的全分天空方式，使二者不能同时暴露于阳光下。

3系统上位机设计

3.1软件设计与流程

上位机数据接收软件是在Visual Studio环境下开发的［78］，用户可在该环境下运用不同的程序语言进行开发。本设计选用了Visual C#2010，它是一种面向对象的编程语言，它编写的应用程序可运行于.NET Framework上。本设计的上位机软件希望能够利用多线程去处理下位机发来的日照数据和GPS数据并且显示到不同的接收窗口中，在GPS信息窗口通过将定位的坐标转换后调用百度地图API实现位置的显示，同时将显示在上位机界面的数据存放本地计算机，也可以上传数据库，本系统采用SQL Server建立数据库及数据表［9］。整个软件系统流程图如图4所示。

3.2上位机通信

目前大部分的网络数据通信都是采用上位机端和客户端的形式完成的。这种数据通信方式一般通过两个不同的应用程序实现，它们运行于不同的机器上并且通过建立网络连接实现数据传输。通常客户端与上位机的通信方式一般有两种形式，一种是HTTP的形式，另一种是基于Socket的方式。HTTP通信方式是客户端先向上位机发起连接请求，然后等待上位机对其做出应答，此时客户端才能与上位机传输数据，一旦这次数据传输结束后就会自动释放本次连接,下次传输数据时客户端还需要重新与上位发起连接，再次等待上位机的应答。而Socket通信形式是客户端发起与上位机建立连接的请求后，上位机处理请求并与之建立连接，一旦连接建立好了之后即可以进行数据的传输，免除了许多拆包、封包等复杂的网络数据传输过程，采用数据流的格式进行数据的发送，一旦建立连接后不需要每次向上位机建立连接请求，并且具有数据传输准确率高的优点，因此 Socket 这种通信模式被广泛地运用于网络数据的传输。本系统就是采用基于Socket通信方式来完成数据通信。本系统服务器与客户端之间的通信模型如图5所示。