文献综述
1.课题背景
生命的起源来自阳光，空气和水，可以毫不夸张的说，没有太阳，也就没有人类自身的发展以及当今人类社会的一切文明。太阳能能源利用很重要的一方面就是光伏发电技术，即利用光伏电池的光生伏打效应，将太阳能辐射直接转变为直流电能的发电方式。影响光伏发电效率的因素包括季节、气候、地理环境和微气象等等，其中微气象因素的研究就是其中一个很重要的课题 [1]。
微气象是指由于下垫面的某些构造特征所引起的近地面大气层中和上层土壤中的小范围气候特点，诸如温度，湿度，风向，风速，气象气压参数等。这种小范围的气候特点一般表现在个别气象的数值上，有时表现在个别天气现象(如风、雾、霜、雨凇等)上[2]。但是这种要素的改变不至于使大尺度过程(平流、锋面)所决定的天气气候特征发生较大变化[3]。
2.相关技术的发展
从上个世纪的 70 年代开始，美国、日本、荷兰等西方发达国家就已经陆续开始利用计算机辅助来控制各种微气象因素[4]。随着计算机技术的飞速发展，到了80 年代末期，逐渐开始出现了使用计算机进行温湿度参数采集的分布式的温湿度控制系统，芬兰的地面气象观测网中也已经普遍采用了自动气象站。对温度、湿度、光照度、风速风向进行监测，该技术目前已经被广泛应用于农业、水文、军事、仓库、机场、科学研究等领域。随着电子科技的发展，微气象监测系统已经从模拟走向数字，由集成化走向智能化和网络化。
我国国内对微气象监测的研究相对较晚。最初，上世纪80 年代，在引进国外的微气象控制技术的基础上，我国开始着手对温室的温度、湿度、二氧化碳等单因子检测控制技术进行研究。九十年代，国内一些高校及科研机构利用引进的传感器技术研发了一些检测装置，但这些装置操作起来还不是特别方便，可靠性和测量的精确度也不是十分理想[5]。自 2000 年以后，我国才开始重视温湿度在工农业生产方面的影响，开始自主研发自动气象站，目前国内几个有名的自动气象站生产厂商和产品型号有：长春气象仪器J一(DYYZH系列)、天津气象仪器厂(CAWS系列)、北京华创升达科技发展中心、广东省气象技术装备中心(ZDzH型)、江苏无线电研究所(ZQZ--CH系列)以及北京阿斯曼科技发展公司(ASM、XYZ系列)[６]，这些厂家生产的自动气象站在地面气象观测领域有着广泛的应用。相关研究工作已经逐步开始从简单的实验室研究阶段走向实用性、综合性的方向，研究的技术水平也在随之逐步提高。
微气象一般采集的对象有温度、湿度、风速风向、光照度，被称为“五要素”其中对于风速测量，可以采用毕托管、热线热膜、超声波和机械传感器等多种方法。三杯式风速传感器抗强风能力强，响应快，精度好，成本低，使用方便，配合风向标可测风速风向，得到了广泛应用。超声波测量方法因为没有机械结构，可靠性高，并可以避免传感器的惯性问题，近年也开始实用化，但精度和成本是其亟需克服的问题[7]。温湿度测量大多采用数字化的传感器，有JCJ100、AT302B等多种型号，其中DHT11温湿度传感器因其价格低廉、使用方便以及稳定性高的优点，也获得了广泛用的应用，传感器内包括一个电阻式感湿元件和一个NTC 测温元件，可以有效地采集温湿度数据[8]。对于光照度或太阳辐照的测量，可以采用测量可见光的光照度传感器或测量全光谱的太阳辐照度传感器，比如HK-GZD、NHZD10光照度传感器等，它们的原理是热电效应[9]。
微气象信息监测系统其整体功能可分为数据采样、数据处理、数据存储和数据传输四大部分，在硬件实现上分别对应智能气象参数传感器、单片机处理芯片、Flash 存储芯片或外接硬盘、数据通信模块[10]。为满足系统对实时数据通讯的要求和可能的现场数据检查要求，设计监测系统分别采集实时、历史两种微气象数据信息：实时数据指智能采集仪在接受到数据采集命令后，立即执行微气象数据检测操作，将传感器接受到的电信号转为数字信号，按指定格式封装为数据包上传[11]。历史数据指采集仪按照设定值，定期存储微气象数据，留作数据备份使用。配备气象要素传感器种类可根据设备的需求具体配备，但通用的监测要素有环境风速、环境风向、大气压力、环境温度、环境湿度、降水/降雪强度、光辐射强度七种，故考虑取这几种要素的传感器。
