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1、? ! # % ? ?珍9 /4) /0 # 们; 6 址7/0?; 乡 ; :/)6 呱 )/ 4? 4? 50 5 ; % 0 7 ; 邵“ 7 面 .0 .; . ) ) 山“9 . 4 加 /0 /5 /? . ? # 介 , 加 几邵“ 怀、峨 刀, /9 7 ./ 3 4 ) ” 5/ ? 6 7/ 0) )7/ 4)9/ 7 / 0? ; 7 / 7?9 / 0机上运行 , 开发工具为1 0 5 7 7 0 . # 企业版 。 功能强大 , 使用其最大的好处是容易上 手 , 能够较快地开发出客户所需要的软件系统 。 # 系统的组成 周周 数数数 据据据 :侧已6 6 6 采采采
2、集集集 图图 # 器器器 0 0 0 0 0 0 0 0 0 通通通通信信信 数据显示示 致致致致拟处理理理理 有有有有纽#加6 有有有有线国#6? ? ? 图数据流程图 料或定时气象资料%风向!风速 、 气温 、 湿度 、 地温 、 雨量 、气压、蒸 发 、 紫外线 、 日照等, , 并且将这些资 料加工整理成满足中国气象局规范要求的文件形 式 。 系统同时为用户提供丰富的图形化界面 , 将各 气象观测要素直观地显示出来 , 并且提供各种查询 、 统计以及相关的气象业务处理功能 。 系统的实现 图 系统组成图 # 数据流程图 # 系统的类图 # 系统的包图 % ,通信和数据处理包%模块,见图
3、 % ,数据显示包%模块,见图 。 # _ 系统的功能 “ 自动气象站数据采集系统 ” 支持多种通信方 式!协议 , 采集本地或远程 自动气象站的实时气象资 # 通信!处理模块 通信模块用于实现主机和数据 采集的数据交 换 。 主机和数据采集器之间一般采用主从方式通 信 , 主机为主 , 采集器为从 , 这样可 以简化通信协议 的设计 。 通信的过程一般是这样的模式 主机发出 一条命令 , 采集器立即响应该命令 , 并向主机发相应 的数据 , 和 ( : 的内部命令相似 。 命令分成两类 其一为参数设置命令 , 其他为数据采集命令 。 采集 器通常按照观测要素和观测密度来分类 。 因此 , 通
4、 信的协议各不相同 。 本来 , 如果进行更高层次的抽 象 , 完全可以制定出一套通用 的通信协议来满足各 个不同的应用 , 但由于历史的原因 , 采集器由不同厂 家和不同的设计人员设计 , 还没有形成业内的统一 标准 。 显然 , 如果按照传统的设计方法 , 一种型号的 采集器对应一套应用程序 , 或者一套应用对应几种 气象水文海洋仪器 ( ) # 以片 ? 6 ; 0 类类 ? 9?6 ? 9 / 通信 口口 : : :) / /0 ;罗 罗 : : :/ 7 /0?5 ( 台站号号 70;7/ 4 文件存放路径径 田,0 ) ?7 6 ) 参数文件名名 ?6 ; ? . 2/ 7/ 通信
5、类状态 态 ) 9 /1); = 3 ) 事件类型 型 1) ; / ) ? 9 /1 );/ ? ? ? 岛7 7 90) % , , , : : :) ; % , , , ); 0城, , , )7? )/7 9 ? ? ? 7 9(;参数类 类 台台站号 号 采采集器收集密度度 系系统日界界 电电话号码 码 气气压表拨海高度度 日日期时间 间 经经度度 纬纬度 度 观观测次数数 型型号号 测测量登记 8 8 8 /0/)鱿0 ) ) ) ) 目田下0 0) 类类 站站号号 分钟平均风向 向 分钟平均风速 速 分钟平均风向 向 分钟平均风速 速 其其它要素素 ) 时( ) 7 )幻 ;);
6、 , , , 风风玫瑰图类类 风风 向向 风风速速 )加4? ? ? 小时雨量图类 类 雨雨量量 ) 9 ) 4 ? ? ? 图 系统 的类图 通信和数据处理 数据显示 匿 盆 到 矛呵 邑 画 同赢习 图 图 ?必! # % 又 周益军 支持多种通信方式的自动气象站数据采集系统 型号的采集器 , 维护和扩展功 能是非 常困难 , 常常 “ 牵一发而动全身 ” , 设计人员陷于 “ 修改测 试修改 ” 的恶性循环 。 各地的用户使用上出了 问题或要求改进功能 , 设计人员就必需 “ 救火 ”。 实际上 , 无论采用何种通信方式 , 整个通信过程 有很多共同之处 , 将其抽象 , 无非是实现如下
7、功能 读采集器参数 、读采集器 数据 、 设置采集器参数 、 实 时!定时数据分解 、 生成参数文件 、 生成 文件! 文 件 。 从面向对象分析的角度看 , 通信!数据处理模块 是由通信类和参数组成的一个 “ 包 ”, 将通信和数据 处理的细节封装在 “ 包 ” 的内部 , “ 包 ” 的外部是一些 通用的操作 。 只要改变内部的通信协议和数据处理 方式 , 就可 以支持多种通信方式!协议了 。 “ 包 ” 的 内部使用 “ 有限状态自动机 ” 模型加以分析和设计 , 可以简化复杂的通信协议的设计 , 有利于提高可靠 性和可维护性 。 通了部数据处理过程的状态图见图 _ 。 # 数据显示模块
8、 通信模块和数据显示模块以数据文件为接口 , 通信模块的输出即为数据显示模块的输人 , 数据显 示模块不以任何形 式改变通信模块输出的数据文 件 , 即对数据文件只读不写 。 这样设计 , 可以使数据 显示模块和通信模块无关 , 通信模块的任何改变不 影响数据显示模块 。 通信模块输出的数据文件包括 文件 、 文件 、用 文件和 文件 , 均必需满足中 国气象局制定的标准规范 。 其中 , 文件存贮一个 月的所有在正点 自动观测的气象要素资料 , 文件 存贮当前每分钟所观测到的实时资料 , 仅含一条记 录 , 但该记录的格式和文件中的一条正点记录的 格式相似 , 仅记录的前个字节所表示的含义不
9、一 样 前者表示观测的时分 , 后者表示观测的日时 。 因 此 , 可以设计一个类为 0 ) , 将所有涉及 文件和 文件的相关内容和相关内容和相应操作都定义 到这个类中 。 另外 , 可 以定义盯0 ) 类和? 文件对 应 , 定义 0 )类和 文件对应 。 数据显示模块能以丰富的形式在屏幕上显示各 数据文件中所包含的气象要素观测数据 。 具体如 下 图_通信模块有限状态自动机 % ,在电子地图上显示某个台站某个要素的实 时观测值 %,以表格形式显示所有 台站所有要素的实时 观测值 %,以直方图形式显示某个要素在各个台站上 的分布情况 %_,以直方图或曲线图形式显示某个台站某个 要素的趋势图
10、 %+,以风玫瑰图形式显示风向!风速 % , 以表格形式显示各气象 观测要素 的统计 值 %,以表格形式显示大风或大雨 的报警值 。 数据显示模块的实现中 , 重 点是 0 ) 类的设 计 。 0. / 59 ) 控件实现 , 地图为 8格式 , 可以实现无极缩放 。 一台自动站数据采 集器用电子地图上的一个小圆圈表示 , 用小圆圈的 颜色表示采集器状态 , 如红色表示正在忙于采集数 据或设置参数 , 绿色表示空闲 , 黄色闪烁表示报警 。 用鼠标左键单击该小圆圈就手动采集数据 , 单击右 键弹出菜单进行其他各项操作 。 % ,表格形式显示 测资料 %,表格形式显示 资料 , 并提供查询功能
11、文件中所包含的实时观 小结 文件中所包含的正点观测 “ 自动气象站数据采集系统 ” 全部由作者设计 气象水文海洋仪器 () ) # % 抖 实现 , 现已经在苏州气象局 、 常州气象局 、成 都收音 机公司气象台 、广 州白云机场 、 云南迪庆机场 、 宁夏 气象局等地投人使用 。 该系统功能强大 , 可靠性高 , 人机界面友好 。 另外 , 目前只有对风向!风速以图形 化%玫瑰图,的方式表达 , 对其他各观测要素 , 如温 度 、 湿度 、 气压 、 雨量 、蒸发、 日照等要素 , 尚没有图形 化的表达方式 , 需要改进 。 目前 , 本系统对通信方式 的支持仍有限 , 尚不能支持(:= 、
12、& # 专线等通信 方式 。 如果条件许可 , 还应联合采集器开发人员设 计出一套通用的通信协议 。 在本系统的开发中 , 最主要的创新是面向对象 的分析和设计方法得到了具体的应用 。 和传统的面 向过程的分析和设计相比 , 大大提高了可维护性和 系统的适应能力 , 开发的效率也得到了大幅度的提 高 。 另外 , 系统模块的可复用性也增加了 。 0 57 7 0 . # 开发环境对面对象的分析和设 计的支持仍不够完善 , 比如类的继 承及多态性的支 持不够 , 设计时难免束手束脚 。 另外 , 不支持指 针 , 对底层硬件的直接支持不够 , 设计通信模块时也 不够灵活方便 。 比如 , 只能用数组来模拟一个通信 命令队列 。 传统的编程 , 是面向过程的 , 完全是根据个人对 问题域的不完整 的理解和经验来设计 。 因此 , 往往 要经历失败的经验和教训 , 才能知道整个系统如何 设计才是最佳的 。 面向对象的分析和设计的难点之 一 , 在于找出粒度合适的类以及这些类之间的关系 。 应该使用的方法是采用统一建模语言%5 =,来建 立模型 。 这方面 , 还有许多工作要做 , 也是今后努力 的方向 。 参考文献 中国气象局监测网络司编 # 地面气象测报数据处 理软件%( # ,应用手册 # 北 京 气象出版 社 , % & , # 周之英编著 # 现代软件 # 北京 科学出版社
