wifi无线串口通信在自动气象站中的应用

wifi无线串口通信在自动气象站中的应用

刘纯彪

(凉山州气象局气象探测中心，四川凉山州615000)

摘要：本文通过wifi无线串口替换自动气象站采集器与传感器、采集器与计算机之间有线串口连接，解决有线串口易受干扰、通信线路极易发生故障、排除故障困难问题及易故障、难检测问题。

关键词：wifi串口；自动气象站；应用

在自动气象站中，各类传感器与主采集之间及主采集器与及计算机之间均使用串口通信进行数据传输，一些智能传感器像如天气现象仪也采用串口通信与计算机进行数据交换，。通常，目前，他们各仪器之间都采用电缆线连接。由于传感器在观测场中分布位置零散较大，观测场与值班室主控计算机距离也较远，给串口通信造成一定麻烦，信号易受干扰，通信线路也易发生故障。本文作者总结实际工作经验，结合wifi无线串口服务器性能和特点，提出利用wifi串口服务器替换自动气象站串口通讯线缆解决方案。

1自动气象站中串口连接状况分析

以目前我凉山州气象台站普遍使用的中国华云DZZ5自动气象站为例：气压、能见度传感器直接接入主采集器HY3000串口RS232-5和RS232-4中，主采集器通过串口RS232-1或RS232-2再通过电缆或连接串口服务器将数据输出到主控计算机；天气现象仪则通过电缆连接串口服务器直接将数据传到主控计算机。

2串口通讯存在的问题及常见故障现象

观测场中，由于气压传感器和能见度传感器与采集器之间线缆较短，不易发生故障。而主采集器、天气现象仪与计算机距离较远，通信线路极长，极易发生鼠咬、虫蛀等导致线缆中断等故障；又易受雷电影响造成采集器和计算机串口损坏等故障。同时，由于线缆埋于地沟中，极不易检测，给检测检查排除故障时带来极大为不便。由于通讯线路长，极易受雷电等影响造成采集器和计算机串口损坏等故障。气压传感器和通见度传感器与采集器之间线缆较短，不易发生故障。

3wifi无线串口服务的解决方案

笔者通过实验测试，使用济南有人有限公司wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630替换主采集器、天气现象仪与计算机之间电缆，通过无线路由器连接，取得较好通讯效果。

3.1wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630的功能和特点

wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块能将串口TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准，遵循IEEE802.11b/g/n协议，支持UART串口透明传输，无需了解复杂的TCP/UDP及无线网络协议，即可实现设备快速联网，拥有具有断线重连机制、虚拟串口对接功能。另外，USR-WIFI232-630可灵活配置AP模式（WIFI热点）、STA模式（连接无线路由器）组网传输，也可直接模块对模块点对点传输实现串口延长。USR-WIFI232-630WIFI串口服务器可利用虚拟串口软件（USR-VCOM）实现对串口设备控制，支持虚拟串口自动发现并配置连接设备，通过网络协议可设置串口波特率和参数，能完美兼容自动气象站采集器和传感器之间数据通讯；USR-WIFI232-630模块采用高达360MHz的32位处理器支撑，各种功能和应用非常稳定，WIFI通讯距离经实测开阔视距达400米，57600波特率双向透传不丢包，完全能满足台站观测场自动气象站与值班室计算机之间通信；两个串口服务器对传能达280米，完全能满足自动气象站与计算机及传感器和主采集器之间也能满足传感器与主采集器之间数据通讯需要。wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块支持直流5-40V宽电压电源输入，可直接利用自动气象站采集器或传感器机箱内12V电源进行供电。

3.2自动气象站采集器、传感器与主控计算机间的通讯设计

主采集器、天气现象仪与主控计算机之间通讯，采用：在主采集器机箱内安装一个无线串口服务器USR-WIFI232-630模块，通过串口线与主采集器RS232－1联接，；在天气现象仪机箱内安装一个无线串口服务器USR-WIFI232-630模块，通过串口线与天气现象仪采集器串口进行联接；在值班室或值班室楼顶安装一个普通wifi路由器（具体安装位置视观测场与值班室之间有无阻挡而定），并通过网络联结主控计算机（需采用双网卡）或接入计算机所在局域网内。设置USR-WIFI232-630模块通讯模式为STA模式，连接无线路由器，在主控计算机上安装虚拟串口软件（USR-VCOM）即可像物理串口那样在采集软件中使用虚拟串口连接主采集器和天气现象仪进行数据通讯。

能见度传感器与主采集器之间通讯：采用在能见度机箱内安装一个无线串口服务器USR-WIFI232-630模块，在主采集器机箱内安装一个wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块，设置两模块的通讯模式为点对点模块模式，即可对传实现能见度传感器与主采集器之间数据通讯。

3.3wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块及虚拟串口软件的配置

wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块设置较自由，可通过多种方式设置。可用笔记本电脑wifi直接连接wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块，在浏览器中输入wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块的IP地址（默认为10.10.100.254）通过web方式设置；也可通过串口线直接连接wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块串口，使用串口设置软件设置。

当wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块接入到本地wifi网络后，可使用ping命令测试无线串口服务器USR-WIFI232-630模块是否也与主控计算机联接成功，测试成功后可在计算机上安装虚拟串口软件，通过软件自动创建功能，即可快速搜索到wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块并自动虚拟成本地串口，在采集软件中就可直接使用该串口。

4结语

利用wifi无线串口服务器USR-WIFI232-630模块连接自动气象站，可有效解决自动站线路易故障、难检测问题，也解决了有线自动气象站易受干扰、雷击等造成硬件串口损坏问题。自动气象站故障排除时，尤其线路故障，可临时使用USR-WIFI232-630wifi无线串口服务器模块也连主控计算机或笔记本电脑数据采集，保证在故障排除中不影响数据传输质量。

参考文献：

[1]wifi串口服务器使用手册，有人科技

[2]新型自动气象站使用手册，中国华云

作者简介：刘纯彪（1979-）男，汉族，四川省西昌市人，本科学历，工程师，从事气象探测设备维护维修工作。