- 【论文精选】日照数据采集系统设计与实现

Socket的通信模型有两种［10］：TCP和UDP。TCP(面向连接方式)采用IP流的形式数据发送,数据的传输过程当中丢包少，传输可靠。UDP(无连接服务)采用数据报文的方式实现数据的收送，不保证数据的可靠性。由于本系统传输的数据量不是很大，但是要求数据可靠，因此为了确保传输的可靠性，减少丢包，本系统采用了TCP的形式进行数据的传输。

3.3Socket编程

由于本设计选用的GPRS模块内部包含TCP协议，只需要通过AT指令操作GPRS模块以TCP客户端的方式发送数据，因此只需要完成上位机数据接收的应用程序编写即可。由于本系统采用的是C#语言来编写应用程序，里面包含许多网络编程所需的类和方法，在编程的过程中可调用这些类和方法。首先要实例一个Socket对象［11］，设置其传输的格式和其传输协议，然后创建一个网络节点对象要包含其IP地址和端口号，再把实例好的套接字绑定到对应的IP和端口号上，并开始监听来自下位机的连接，此处要设置一下监听队列长度即同时处理请求连接的个数，由于本次只实现了一个客户端，但是上位机软件监听的客户端数量可以自由设置（为了以后组网，方便扩展），最后调用Accept()函数处理客户的连接，当有客户向服务器发起连接的时候，就会分配一个新的套接字，通过Send()和Recv()函数实现与客户端之间的通信，循环接收和送数据，为了防止掉线，收到数据后自动回复内容，相当于系统已经做了心跳处理。

3.4上位机数据存储系统

本系统不仅能够把数据实时显示到界面系统上，同时还能够把显示的数据实时存储起来，因此需要设计一个数据库来存放日照数据。本设计选用微软公司SQL Server数据库［12］来存放数据。本程序采用SQL Server 2008R2版本设计日照存储数据库Sundata。同时能将数据库的数据同步到上位机软件的DataGridView控件中，能够按照时间查询历史数据，并且实现了数据导出至Excel表格。导出表格并没有采用官方提供的Excel专门类库，在试验中发现用此种方法与Office版本及其卸载残留有很大关系，经常出错，移植性不好，所以采用了第三方的NPOI.dll，这样不会因计算机的Office的不同版本而出现问题，便于程序的移植和分析数据。

3.5地图功能实现

3.5.1GPS坐标解析

GPS坐标解析输出数据采用的是ASCII码，内容包含了纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状况等信息，常用语句有6 种，包括GGA、GLL、GSA、GSV、RMC 和 VTG。根据设计的需求来选择不同的格式，这里采用了常见的GPRMC格式的语句，$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>各个字符依次代表着不同的信息，根据需要提取了重要的经度、纬度信息，由于上述经度、纬度数据格式采用的是：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）格式，在程序中通过编写函数将其转化为度的格式，为后面的坐标转换提供方便。

3.5.2地图显示

上位机地图是是利用百度地图API来实现的［13］，由于GPS模块传来的GPS信息中的经度、纬度信息是真实的坐标，利用地图服务商提供的地图显示偏差会很大，因为受到国家一些法律法规限制，所有的电子地图服务提供商都需要给地图数据加上偏移和加密。所谓的地图数据加密偏移，其实就是用一个偏移算法对地图的经纬度做一个加减偏移量，从而达到与实际地图不一致。偏移算法本身是没有什么规律可言的，每家地图服务商都有一套自己的加密偏移算法，国内地图应用显示的都不是真实的GPS坐标，所以百度对外提供的坐标系是百度自己的坐标系，而GPS获得的是原始坐标，两者不在一个坐标系上，所以有很大的误差，误差在千米之外，这显然不能满足需要。所以必须进行坐标转换，把两者换成统一坐标系。换成原始GPS坐标在国内原则上是违法的，所以只能统一成各个地图运营商自己的坐标系，本文选择百度坐标系。

4结论

针对目前日照采集作业通信方式单一、作业场景有缺陷的问题，本文以嵌入式系统为平台，提出了一种基于 GPRS 的远程无线采集日照数据系统，对当地经纬度、直接辐射辐照度、日照分钟累计、小时累计、日累计等信息采集获取技术进行了研究，建立了一套现代化的、适合多场合的数据采集和处理系统。整个作业数据采集系统由ARM中央处理器、采集作业数据的相关传感器、供电管理电路及GPS模块、GPRS通信模块组成。采集的日照数据通过GPRS通信传送至计算机，用计算机当作数据中心对获取的数据信息整合处理。用计算机不仅可以实时获取所需要的信息，而且提供了对已有历史数据查询的功能。

参考文献

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［13］ GPS坐标换算为百度坐标［EB/OL］.(2014-11-17)［2016-11-17］