沙尘环境参数监测平台设计与实现

【摘要】我国荒漠化土地面积为262.2万平方公里,约占国土面积的27.4%。土地的沙漠化为大风起沙提供了物质源泉。中国北方地区沙尘暴发生越来越频繁,且强度大,范围广,给居民生产生活带来了很大影响。沙尘暴的预警与防治能有效的降低这些影响。与以往气象监测手段不同,本文提出了利用沙尘环境参数监测平台深入沙漠腹地获取沙尘暴形成的条件和运动的规律,从沙尘暴的源头研究和预防沙尘暴。根据沙尘环境参数监测平台的设计要求,监测平台由单片机8051F020作为核心处理器,外接风速传感器、风向传感器、风蚀传感器、气压传感器、空气温湿度传感器、沙埋传感器、状态传感器以及SIM908GPS模块。采集的传感器数据先经过数字滤波程序处理,然后经过标度变换转换为沙尘暴研究所需要的数据参数,最后通过串口将转换后的数据参数送至上位机。采用中值滤波和滑动平均滤波相结合的数字滤波,来消除脉冲干扰和减小随机误差对测量的影响。沙埋传感器根据电容原理设计,通过单片机检测振荡电路的振荡频率可以计算出传感器的电容值,由电容值可以计算出沙埋的深度。状态传感器由单片机8051F410控制加速度传感器和地磁传感器,并对从传感器读取的测量数据进行数据处理。为了提高传感器的测量精度和可靠性,沙埋传感器和状态传感器都在内部设计了校准功能。系统采用Altera公司的CycloneⅡEP2C5T144I8FPGA芯片配合处理器选择与传感器的连接,各传感器通过外接电路使通信接口统一为串口。这样设计可以在某模块通信出现问题时,便于替换或采用备用通路。系统的模块化设计,便于团队的分工和合作,提高了开发的效率。
【作者】谭伟田；
【导师】杨泽林；闫军；
【作者基本信息】宁夏大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】沙尘信息监测；单片机；传感器；模块化设计；

【参考文献】
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