手機(jī)調(diào)試自動(dòng)氣象站的設(shè)計(jì)方法淺析

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摘要:為了減輕氣象臺站保障人員的負(fù)擔(dān)，提高工作效率，解決用手機(jī)替代筆記本電腦對自動(dòng)氣象站運(yùn)行測試和故障診斷是很有必要的。本文提出了利用HarmonyOS手機(jī)調(diào)試自動(dòng)氣象站的方法，通過串口藍(lán)牙適配器、type-c轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器或者type-c轉(zhuǎn)OTG+USB轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器來配合spu串口調(diào)試APP，從而實(shí)現(xiàn)用HarmonyOS手機(jī)方便調(diào)試自動(dòng)氣象站。實(shí)踐的結(jié)果表明，采用該方法可大大減輕保障人員的負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

關(guān)鍵詞:HarmonyOS；手機(jī)調(diào)試；自動(dòng)氣象站；RS232；串口調(diào)試軟件

1引言

隨著自動(dòng)氣象站點(diǎn)的增多，自動(dòng)站點(diǎn)的安裝調(diào)試和維修維護(hù)工作的重要性顯得尤為突出。目前自動(dòng)站的采集器型號較多，雖然不同廠家會提供一些設(shè)備的調(diào)試軟件[1-2]，但都是計(jì)算機(jī)版的。由于自動(dòng)站都安裝在比較偏辟地方，因此給運(yùn)行保障、故障修理工作造成很大的困難。實(shí)際現(xiàn)場對采集器設(shè)備和傳感器設(shè)備調(diào)試均需要用到筆記本電腦[3-5]，在攜帶方面增加了不少工作量?；谝陨显?，本文提出了利用HarmonyOS手機(jī)調(diào)試自動(dòng)氣象站的方法。該方法能方便使用手機(jī)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行測試和故障診斷，減輕保障人員的負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

2硬件需求

鑒于各自動(dòng)氣象站都帶有COM串口作為與計(jì)算機(jī)或手機(jī)通信使用。目前手機(jī)與串口的通信方式主要有三種：串口藍(lán)牙適配器、type-c轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器、type-c轉(zhuǎn)OTG+USB轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器。

2.1串口藍(lán)牙適配器

藍(lán)牙串口適配器是根據(jù)SPP(SerialPortProfile)服務(wù)協(xié)議條款，可以在藍(lán)牙機(jī)器設(shè)備相互之間建立串行接口開展數(shù)據(jù)信息自動(dòng)輸送的一類傳輸設(shè)備。它有RS232接口和USB接口，采用BF10藍(lán)牙模塊，以在兩個(gè)不同設(shè)備(通信的兩端)上的應(yīng)用相互之間形成一條完整系統(tǒng)的通訊途徑，作為一類線纜代替設(shè)計(jì)方案。它能夠直接和單片機(jī)或者控制器設(shè)備相互連接，應(yīng)用即用即插的模式，順利完成機(jī)器設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)信息自動(dòng)輸送。

2.2type-c轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器

USB-C類接口公頭與DB9公頭的連接器，適合Type-C接口手機(jī)連接RS-232，可在串行接口（RS-232）和Type-C控制應(yīng)用端口相互之間，形成可靠的鏈接。經(jīng)過使用Type-C控制應(yīng)用端口具備的即用即插以及熱拔插的功能可以給串行接口（RS-232）外圍機(jī)器設(shè)備提供十分容易運(yùn)用的環(huán)境。

2.3type-c轉(zhuǎn)OTG

Type-C轉(zhuǎn)OTG轉(zhuǎn)接頭，適合Type-C接口手機(jī)外接USB設(shè)備。它主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備間的聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.4USB轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器

USB轉(zhuǎn)串行接口能夠在串行接口（RS-232）和USB控制應(yīng)用端口相互之間非常容易地建立可靠的連接。經(jīng)過使用USB控制應(yīng)用端口具備的即用即插以及熱拔插的功能可以給串行接口（RS-232）外圍機(jī)器設(shè)備提供十分簡單運(yùn)用的環(huán)境。

3手機(jī)軟件

目前網(wǎng)上有不少手機(jī)串口調(diào)試軟件。通過試用對比，《spu串口調(diào)試APP》十分好用。它支持市面上95%以上的USB轉(zhuǎn)串口模塊，具有超強(qiáng)兼容、性能穩(wěn)定、輕松設(shè)置多種參數(shù)等優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)。其應(yīng)用界面如圖1所示。該APP功能多樣：支持文本和Hex碼兩種收發(fā)格式，可以方便傳輸字符串和16進(jìn)制數(shù)據(jù)，輸入Hex數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)規(guī)范Hex文本格式；支持自動(dòng)重發(fā)功能，重發(fā)間隔可調(diào)，最高支持每秒自動(dòng)發(fā)送20次數(shù)據(jù)；支持15種常用波特率，從75到921600，范圍極寬；支持?jǐn)?shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位格式的設(shè)置，并自動(dòng)保存用戶配置；支持12個(gè)自定義按鈕，可以定義按下時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)，通信更快捷；支持收發(fā)信息記錄，并提供一鍵清空，長按信息記錄可復(fù)制信息；支持時(shí)間戳，記錄每一條數(shù)據(jù)的時(shí)間，精確到毫秒等功能?，F(xiàn)利用華為HarmonyOS手機(jī)配合type-c轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器，分別以目前常用的HY364型區(qū)域自動(dòng)氣象站和DZZ5型自動(dòng)氣象站為例，來說明手機(jī)調(diào)試自動(dòng)氣象站的方法與實(shí)現(xiàn)過程。

3.1HY364型區(qū)域自動(dòng)氣象站

HY364型區(qū)域自動(dòng)氣象站的核心控制部件為HY364數(shù)據(jù)采集器。它采用ST公司的STM32F103VET6CPU，cortex-M3內(nèi)核，512KFLASH64KRAM。它可以完成單片體系，運(yùn)用512KEEPROM存儲系統(tǒng)參數(shù)，運(yùn)用AT45DB161保存數(shù)據(jù)信息。根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù)設(shè)置，將采集到的氣象要素?cái)?shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心站服務(wù)器。同時(shí)該采集器也能依靠網(wǎng)絡(luò)接受中心站服務(wù)器的遠(yuǎn)程集中管理與參數(shù)設(shè)置，真正實(shí)現(xiàn)了智能化和網(wǎng)絡(luò)化的管理。HY364數(shù)據(jù)采集器的常用命令有：GETMINDATA!獲取當(dāng)前分鐘數(shù)據(jù)，GETHOURDATA!獲取小時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，GETTIME!獲取系統(tǒng)時(shí)間命令，GETELEPARA!獲取要素通道參數(shù)，GETSTATIC01!獲取站點(diǎn)號參數(shù)和GETCOMMEXT00!獲取中心服務(wù)器參數(shù)等。使用spu串口調(diào)試APP時(shí)，等硬件連接好后，運(yùn)行APP首先進(jìn)入“設(shè)置”界面，設(shè)置波特率為9600、數(shù)據(jù)位為8bit、停止位為1bit、校驗(yàn)位無和追加換行符無，編碼格式選UTF-8等，然后進(jìn)入“收發(fā)模式”輸入相關(guān)命令獲取相關(guān)資料（見圖2）。該APP支持12個(gè)自定義按鈕，可以先定義好常用的命令為按鈕，需要時(shí)進(jìn)入“按鈕模式”直接點(diǎn)預(yù)先設(shè)好的按鈕獲取相關(guān)資料，通信更快捷（見圖3）。

3.2DZZ5型自動(dòng)氣象站

DZZ5新型自動(dòng)氣象站是多功能綜合氣象觀測設(shè)備。其核心控制部件是HY3000主采集器[6]。通過HY3000主采集器內(nèi)部數(shù)據(jù)采集單元，可完成對風(fēng)速、風(fēng)向、翻斗雨量、蒸發(fā)、總輻射等常規(guī)傳感器的數(shù)據(jù)采集；通過CAN總線與各分采集器連接，獲取空氣溫度、相對濕度、地溫等觀測數(shù)據(jù)；通過RS232獲取氣壓、稱重降水等智能傳感器的觀測數(shù)據(jù)，并完成所有觀測數(shù)據(jù)的計(jì)算處理、質(zhì)量控制、記錄存儲、通信傳輸?shù)?。HY3000主采集器的常用命令有STATMAIN讀取主采集器工作狀態(tài)，STATTARH讀取溫濕觀測分采集器工作狀態(tài)，STATEATH讀取地溫觀測分采集器工作狀態(tài)，DMGD下載分鐘常規(guī)觀測數(shù)據(jù)，DHGD下載小時(shí)常規(guī)觀測數(shù)據(jù)和SAMPLE讀取采樣數(shù)據(jù)等。使用spu串口調(diào)試APP時(shí)，等硬件連接好后，運(yùn)行APP首先進(jìn)入“設(shè)置”界面，設(shè)置波特率為9600、數(shù)據(jù)位為8bit、停止位為1bit、校驗(yàn)位無和追加換行符無，編碼格式選UTF-8。然后進(jìn)入“收發(fā)模式”輸入相關(guān)命令獲取相關(guān)資料（見圖4）；也可進(jìn)入“按鈕模式”直接點(diǎn)預(yù)先設(shè)好的按鈕獲取相關(guān)資料。

4結(jié)語

本文討論了利用HarmonyOS手機(jī)調(diào)試自動(dòng)氣象站的方法，以type-c轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器配合spu串口調(diào)試APP介紹了HY364型區(qū)域自動(dòng)氣象站和DZZ5型自動(dòng)氣象站的使用。實(shí)踐的結(jié)果表明，采用該方法可方便使用手機(jī)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行測試和故障診斷，大大減輕保障人員的負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]北京華云尚通科技有限公司.HY364數(shù)據(jù)采集器使用與維護(hù)手冊.北京,2018

[2]中國氣象局綜合觀測司.DZZ5型自動(dòng)氣象站維修手冊.北京,2017

[3]劉佳明,何清芳,徐竹泉,等.DZZ5新型自動(dòng)站日常維護(hù)及故障處理.福建電腦,2015(3):115-116

[4]王新清.基于Android的區(qū)域自動(dòng)氣象站保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2020,457(15):94-95

[5]黎直,賢云,江帆,等.手機(jī)藍(lán)牙維護(hù)區(qū)域自動(dòng)氣象站的方法簡介.氣象研究與應(yīng)用,2016,37(增刊I):138-140

[6]晁紅艷.DZZ5新型自動(dòng)站常見故障的研判.青海氣象,2018(2):51-54

作者:溫顯罡 楊強(qiáng)華 劉偉龍 單位:福建省龍巖市新羅區(qū)氣象局