這篇氣象工程師論文發表了氣象觀察的無線傳感器的分析研究，隨著科技的發展，無線傳感器得到了廣泛的應用，傳感器的節點功能也逐漸趨向多元化，這在無線通信技術領域中有著很大的成就，實現了自動化和信息化水平的不斷提高，最大限度的滿足氣象觀測業務的需求。

　　【關鍵詞】氣象工程師論文,氣象觀測,無線傳感器,網絡節點

　　隨著現代化科學技術的不斷提高，無線傳感器已經得到了相當廣泛的應用，其中可以被稱之為一種綜合性的智能信息系統，可以最大限度的實現對信息的相關采集、信息的有效傳輸和對信息的優化處理。在無限傳感器的應用過程當中，可以對周圍的環境做出全面充分的檢測，也可以實現對交通的智能指揮，在智能電網的發展方面也出現了相當顯著的成效。在此種基礎上，可以對無線傳感器系統的硬件平臺、操作系統以及網絡協議作出充分的研究，最終在面向氣象觀測的基礎上實現對其無線傳感器網絡節點的設計，從而為將來的氣象網絡傳感提供相對應的前提條件和理論基礎。

　　1無線傳感器網絡的節點

　　無線傳感器網絡系統，為節點共同構成的軟硬件平臺組合而成的無線傳感器的網絡技術，在經過了不斷發展過程，其中的傳感器節點的功能也逐漸趨向多樣化。同時，在無線傳感器的網絡節點當中，受到了其網絡節點能量和資源的限制，一般情況下，在傳統的嵌入式的操作系統當中，運行的過程所需要的能耗是相對較大的，因此對內存以及其他的資源的要求方面也是相對較高的，在此種情況下，是不可以利用傳統的嵌入式的操作方式進行資源的處理的。與此同時，在消息達到的時候所產生的消息并發量也是相當大的，呈現出了密集的現象，在這個過程當中需要保持多個邏輯運算的同時執行，在計算機的操作系統方面所提出的要求是相當的;除此之外，在對無線傳感器的網絡節點進行模塊化的過程中，由于其模塊化的程度相對較高，因此在進行硬件系統的控制時需要保證全面方便快捷的控制和操作。

　　2氣象觀察的無線傳感器的網絡節點分析研究

　　2.1節點功能要求以及技術指標

　　在對氣象觀測當中的無線傳感器的網絡節點進行分析的時候，需要對其周圍的信息作出搜集，其中包括溫度、濕度、風向以及氣壓等多個方面的數據，從而最大限度地擺脫數據采集當中所呈現出來的電力依賴的現象，實現在自然資源的情況下可以進行長期的工作。并且在這個過程當中，還可以形成多跳的自組織網絡，對于節點當中所采集到的數據，在多跳網絡的基礎上完成數據的整體匯聚。

　　2.2節點的典型結構組成

　　在該系統當中，需要對其中的典型結構進行分析，其中需要根據其不同的應用場景來對其傳感器的節點做出不同的設計和分析，從而形成面向對象為應用網絡的一種無線傳感器的網絡結構，在其網絡結構方面都是呈現出了相同的結構設計，在其結構當中，主要是由幾個部分來共同組成的，其中分別是傳感器模塊(由傳感器和模塊組成)、包括、存儲器等)、無線收發模塊(由無線通信模塊和天線組成、以及電源部分可以選擇的其它功能單元包括：定位系統、移動系統等，其結構模式圖如圖1所示。

　　2.3節點硬件系統組成

　　在對該系統當中的節點進行設計的過程當中，需要對幾個模塊做出專門設計，其中包括通信模塊、接口模塊、傳感器模塊和電源模塊等。在設計的時候，需要保證對于數據業務的處理要時刻和通信模塊當中的芯片來作為主要的核心設計理念，并且還要做到不斷的對其外圍的電路做出合理科學的設計，其中包括晶振電路、天線匹配電路等。在接口模塊當中，主要是在其外部設備設施的基礎上做出相對應的擴展，從而對其處理器和傳感器當中所需要的通信的需求做出不斷的規劃和適應。例如對傳感器模塊設計的時候，需要對其外界因素做出信息的搜集，比如周圍的溫度、濕度、風速、風向、雨量等多種因素，在進行設計的過程的當中，根據獲取的元素信息實現智能化的傳感器效果。在其傳感器的運行過程當中，其電源模塊是一個相當重要的部分，可以利用太陽能來作為能量進行電池供電，其中的電池模塊主要是由鋰電池、電源管理電路和電壓轉換電路來共同構成的，這些電池模塊可以最大限度的對各個模塊當中的正常工作提供保障，節點硬件系統的結構如圖2所示。

　　2.4節點的軟件系統結構

　　在該系統的軟件系統結構當中，主要包含了系統基礎組件、傳感器驅動組件、路由協議組件和應用層組件這幾個相關的組件，在對其設計和研究的過程當中，需要對其傳感器的驅動組件、路由協議組件以及其應用開發的各部分組件進行不斷的分析和優化，其軟件系統的總體框架如圖3所示。

　　3節點的部署以及測試

　　氣象無線傳感器網絡的節點部署還存在著許多不足之處，例如網絡的自適應選擇設計過于簡單，只能根據物理連接的情況進行了網絡通道的選擇，實現了程序的更新功能，但沒有在離線的情況下實現這一功能，不能根據網絡的帶寬情況對或進行選擇，整個中間件沒有考慮視頻數據傳輸的功能，數據庫方面并沒有考慮大批量數據的存儲情況，沒有實現數據的自動刪除功能。在下一階段的工作中，需要進一步改正和增加的內容有：實現中間件系統中子系統和子系統的程序離線下載功能，完善程序的自動更新升級功能，進一步提高系統的實用性和便利性。

　　改進中間件系統的網絡自適應選擇功能，通過物理通道的監測實現可接入外網通道的選擇，再分析可接入外網通道的信號強度，最后完成具體網絡通道的選擇工作，從而進一步地增加系統的穩定性。實現數據庫自動清理數據功能，當數據庫中各個表中的記錄超過規定限度時，會自動的刪除最原始的數據。、實現中間件系統對視頻監控的支持，為遠程監控觀測區域提供一種可靠穩定的解決方案。在筆者從事的縣區區域當中該系統中包含三個觀測區域，其中的采每個區域當中都設置了一個傳感器節點和一個網關節點。在區域當中，沒有出現市電接口的條件，從而可以實現對數據資源的有效獲取，對于網管節點的使用方面主要是依靠于太陽能的能源供電。與此同時，在區域當中的氣象觀測無線傳感器的網絡節點運行過程中，對于能源能耗的使用方面都提出了相當嚴格的要求。

　　4結語

　　綜上所述，在我國的氣象觀測領域當中，需要充分的實現其自動化和信息化的趨勢，從而在這個過程當中，其無線傳感器的網絡技術便發揮出了巨大的作用和優勢，因此在本文當中，在面向氣象觀測的基礎上保證其無線傳感器的網絡節點的優化設計，從而有效的實現了對氣象觀測的優化設計。利用先進的科學技術，最大限度的實現了低功耗的氣象觀測的硬件平臺設備，對資源得到有效利用的同時;還建立出了一種的適用于氣象觀測的網絡多條路由的協議，從而最大最大限度的滿足了現代化的氣象觀測業務的最大化需求。

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　　作者：莫善平 韋銘貴 單位：象州縣氣象局

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