第20卷 第17期 Vo1.20 No.17 电子设计工程 Electronic Design Eng 2012年9月 Sep.2012 内蒙古风能资源数据库共享服务系统 王英 ,赵建民 ,陈慧 ,彭丽娜 (1.内蒙古气象信息中心内蒙古呼和浩特010051;2.包头市气象局内蒙古包头014030) 摘要:风能资源数据库共享服务系统是内蒙古风能资源详查与评估项目建设的主要内容之一,是内蒙古地区风能资 源评估工作的数据支撑部分。系统采用WebGIS技术,把内蒙古地区风能观测网的观测数据、气象参证站历史资料发 布给用户,达到了很好的数据展示和数据分析的效果。同时,数据库的建成并投入业务应用,为气象部门做好内蒙古 地区风功率预报和进一步开展风能资源开发利用提供了丰富可靠的资料依据。 关键词:风能;测风塔;参证站;共享服务 中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1674—6236(2012)l7—0032—04 Inner Mongolia wind energy resource database sharing system WANG Ying。,ZHAO Jian—min ,CHEN Hui ,PENG Li-na2 (1.Inner MongoliaMeterological Information Center,Huhehaoet 010051,China; 2.Baotou Weather Bureau,Baotou 014030,China) Abstract:The wind energy resource database sharing system is one of the main content of the wind energy resources in Inner Mongolia detailed investigation and evaluation of projects.It,S data supporting part of the wind enery gresource assessment work in Inner Mongolia.System uses WebGIS technology to release to users of Inner Mongolia wind observation network observational data,historical data of the meteorological reference station.These are achieving the effect of a good data display and data analysis.Meanwhile,the completion of the database and put into the business applications,provide a rich and reliable information in accordance with the meteorological department to do a good job in Inner Mongolia wind power forecasting and further development of wind energy resource development and utilization. Key words:wind energy resource;anemometer towers;reference station;shared services 内蒙古是我国风能资源非常丰富的地区之一。在中国气 象局风能资源详查与评估项目的带动下,全区气象部门共建 成71座测风塔,70 m塔高的63座、100 m塔高的7座、 120 m塔高的1座。分布于18个详查区内。为做好内蒙古地 区的风能资源详查与评估提供了经费支撑。 内蒙古风能资源数据库共享服务系统已投入业务运行。 系统对71座测风塔建站以来的观测数据、全区49个参证气 能资源评估工作的基础和依据。建立基于内蒙古地区基础地 理信息、风能资源专业观测网观测要素数据、风能资源评估 产品数据、气象参证站历史数据分析的内蒙古风能资源数据 库.并以WebGIS可视化技术和元数据技术实现风能信息图 形化的在线展示和发布。为决策部门用户、业务用户、行业用 户以及公众用户提供不同层次的风能数据共享服务。是内蒙 古风能资源数据库建设的最终目的。 1.2技术设计思路 象站建站以来的历史背景数据进行了入库管理和共享服务, 同时提供数值模拟结果和综合评估结果的存储管理和共享 服务功能。 系统的技术设计主要采用当前开源和共享软件搭建系 统平台。以数据展示、数据监控为主,气象参证站历史资料为 背景资料进行查询等的功能作为辅助功能,将内蒙古地区 2003年建站以来的风能资源数据充分展示出来,将测风塔、 详查区、参证站等数据信息通过webGIS的图形图像数据进 内蒙古风能资源数据库共享服务系统的建设为有效服 务我区风能资源开发利用提供了数据支撑,一定程度提升了 我区气象部门对开发利用气候资源的服务能力Ⅲ。 1 系统设计目标和技术设计思路 1.1系统设计目标 行叠加显示:并提供风能资源专业观察网测风塔信息的检索 与显示功能、参证站信息检索与显示功能、详查区信息检索 与显示功能、测风塔、参证站的二维显示与信息的查询展示、 内蒙古风能资源专业观测网观测数据和气象参证站背 景数据是内蒙古风能资源详查与评估的主要数据支撑.是风 收稿日期:2012—05—23 稿件编号:2Ol205172 三维地形图显示与信息的查询展示、测风塔数据的查询和下 载功能等。 系统以“元数据技术、统一标准、易安装易维护、可扩展、 作者简介:王英(197O~),女,内蒙古呼和浩特人,硕士,副研级高工。研究方向:计算机网络、数据质量控制。 -32- 王英,等 内蒙古风能资源数据库共享服务系统 自动化业务管理”为原则进行设计。 I风能资源数据孽共享服务系统 l l l { l I 2 系统设计 2.1逻辑结构设计 l测风瑶信息询与展示 I详查区查询与信息l展示l 耋簧鼗 二 图ll 厂—h 广—t_] - 1- 一 lI —-内蒙古风能资源共享服务系统采取B,S结构.从逻辑上 分为3层结构: . ●一 - 风 风 测 测 测 —风 详 详 详 参 参 一测 测 风 证 测测 参 一 一 参 嚣 原 塔 塔 塔 查 查 查 证 信 评 观 区 区 区 站 站 风 风 塔 风 证 塔 塔 站 塔 观 息 估 测 信 评 统 信 候 信 评 测 候 信 查 数 统 息 估 计 患 息 询 据 计 查 数 数 查 背 息 估 统 背 查 查 数 计 景 查 展 展 数 询 据 据 询 景 数 数 询 询 不 示 据 展 展 展 与 数 询 数据(库)层:包含内蒙古风能数据库、空间数据库、辅助 信息库;风能数据库内存储全区7l座测风塔观测资料、49个 风 始 能 观 数 测 据 数 气象参证站历史气候资料、数值模拟产品、全区风能资源评 的 据 查 的 估产品等;空间数据库存储基础地理信息数据、中高分辨率 的遥感影像数据,以及其加工产品;辅助信息库存储共享服 务元数据信息、用户信息等共享系统所必需的信息。 应用系统层:内蒙古风能资源共享服务器端的应用模 块,包括元数据模块(如用户访问策略)、检索模块、下载模 块、统计模块等等,通过各应用模块的集成,提供应用系统的 检索与数据访问功能。 客户端展现层:包含各种可视化模块.各种专题地图、图 表、二维地图显示、三维地图显示等功能模块,提供风能资源 的各种可视化服务圆。 内蒙古风能数据库共享服务系统逻辑结构如图1所示。 客户端展示层 Googleearth地图IITables ̄IJ专题Maps形式ll图表形式I 应用系统层 、 圆圆圆叵巫 图1共享系统逻辑结构图 Fig.1 Structure diagram of the sharing system logic 2.2功能结构设计 为了更好地实现风能数据服务功能.系统设计了测风 塔、参证站数据的二维、三维图像显示和图标显示功能圆。功 能结构图如图2所示。 2.3基础框架设计 系统采用Ajax、Sliverlight、dhtmlXTree、Hibernate、Struts 等前沿技术框架,实现了跨客户平台、跨浏览器显示的丰富 多彩的数据展示功能,使用户无论使用什么浏览器都能得到 一致且丰富的用户体验 。技术框架图如图3所示。 3主要功能模块设计 3.1站内搜索功能 功能描述:站内搜索提供在整个系统中的底层数据库实 展 不 示 展 据 展 询 下 展 示 据 与 与 示 展 展 展 展 载 示 不 不 示 示 示 示 图2系统功能结构图 Fig.2 Structure diagram of the system function 图3系统技术框架图 Fig.3 Structure diagram of systems technology framework 现快速查询功能,是为用户提供站内资源的快速搜索和访 问,站内资源包括测风塔信息、参证站信息、详查区信息等。 系统采用表单查询对象设计搜索条件.如测风塔ID号、 名称等。并将搜索结果显示在搜索页面中的表格对象中供用 户参考使用。 3.2测风塔空间分布信息展示 功能描述:通过对配置文件配置信息的读取。在内蒙古 全区平面地图中展示测风塔分布情况以及实时数据信息展 示。其中包括测风塔高度信息和空间位置等。 3.3测风塔基础信息查询 功能描述:测风塔基础信息查询提供了测风塔基础信 息、观测仪器等信息的查询展示。 其中测风塔基础信息主要包括:测风塔的名称、编号、图 片、塔高、海拔、所属省份、经纬度和概况; 观测仪器:显示测风塔观测仪器的详细信息。 3.4测风塔观测数据查询与展示 功能描述:系统通过合理的技术架构设计,实现观测数 据的实时滚动刷新显示。 观测数据分为分钟观测数据和十分钟观测数据。系统设 计表格形式显示该数据。 -33—. 《电子设计工程)2012年第17期 3.5测风塔统计数据查询与展示 3.5.1基于图表的数据分析 结合测风塔空间数据,便于比较和分析各个测风塔之间 各评估数据类型的单指标数据值。 3.6.3结合空间数据与地形数据的三维展示 功能描述:结合AJAX技术以折线图、柱状图、风玫瑰图 等图标形式展示以下数据类型的信息变化情况【句。 测风塔观测与统计数据的数据类型包括: 不同年份和月份的气压日值、月值、年值; 不同的塔高、年份、月份的风速日值、月值年值; 不同的塔高、年份、月份的温度日值、月值、年值; 不同的塔高、年份、月份的湿度日值、月值、年值; 不同的塔高、年份、月份的水汽压日值、月值、年值; 不同的塔高、年份的常见气象统计日数月值、年值; 不同的塔高、年份、月份的月各段风速频率、年各段风速 频率: 不同的塔高、年份、月份的月各风向频率、年各风向频率; 不同的塔高、年份、月份的逐时月平均风速、逐时年平均 风速等。 3.5.2结合空间数据的二维展示 功能描述:在二维地图中。结合测风塔的空间信息,分别 展示以上观测与统计数据所有数据类型的单指标数据的变 化情况。 结合测风塔空间数据。便于比较和分析各个测风塔之间 各观测与统计数据类型的单指标数据值。 3.5.3结合空间数据与地形数据的三维展示 功能描述:在三维地图中,结合测风塔的空间信息,分别 展示以上观测与统计数据所有数据类型的单指标数据的变 化情况。 结合测风塔空间数据.便于比较和分析各个测风塔之间 各观测与统计数据类型的单指标数据值。同时,可以观测到 测风塔周边的地形状况,以便更好的分析测风塔信息。 3.6测风塔评估数据的查询与展示 3.6.1基于图表的数据分析 功能描述:以折线图、柱状图、风玫瑰图等图标形式展示 以下数据类型的信息变化情况。 测风塔评估数据的数据类型包括: 不同塔高的平均风速和平均风功率密度年变化和日变 化情况: 不同塔高的平均空气密度; 不同塔高的风速等级频率: 不同塔高的风速等级小时数: 不同塔高的长年代平均风能参数估算; 不同塔高的风向频率分布; 不同塔高的风向功率密度百分率; 不同塔高的湍流强度年变化和日变化情况; 不同塔高的WeihuU分布曲线等。 3.6.2结合空间数据的二维展示 功能描述:在二维地图中,结合测风塔的空间信息,分别 展示评估数据所有数据类型的单指标数据的变化情况。 -34- 功能描述:在三维地图中,结合测风塔的空间信息,分别 展示评估数据所有数据类型的单指标数据的变化情况。 结合测风塔空间数据.便于比较和分析各个测风塔之间 各评估数据类型的单指标数据值。同时。可以观测到测风塔 周边的地形状况,以便更好地分析测风塔信息。 3.7参证站基础信息的查询与展示 功能描述:通过测风塔获取该详查区内所有的参证站信 息,实现在参证站详细信息查询功能中实现关联测风塔的所 有的参证站信息查询。 参证站详细信息页面提供了测风塔基础信息、观测仪器 信息等信息的展示。 参证站基础信息主要包括:参证站的名称、编号、图片、 海拔、经纬度和概况。 观测仪器:显示参证站观测仪器的详细信息。 台站沿革:该参证站台站沿革信息。 3.8参证站气候背景数据展示 功能描述:通过选择测风塔来对与其相关联的参证站进 行背景信息查询,将显示该测风塔下所有的参证站。并可以 查询参证站的观测仪器信息和气候背景等关联数据。 内蒙古共有49个参证气象站,系统可以通过测风塔的 关联对其进行相关信息查询。 3.8.1基于图表的数据分析 功能描述:以折线图、柱状图、风玫瑰图等图标形式展示 以下数据类型的信息变化情况。 参证站气候背景数据的数据类型包括: 气温:历年逐月气温、气温标准气候值: 气压:历年逐月气压、气压标准气候值: 湿度:历年逐月平均相对湿度、平均相对湿度标准气 候值; 风向风速:历年逐月风速、历年逐月最多风向及频率、历 年逐月最多风向及频率、风速标准气候值、最多风向及频率 标准气候值、历年逐月各风向频率标准气候值、地面观测逐 小时风数据、地面风速观测风日极值、地面风向观测风日极 值、地面观测风日极值出现时间。 3.8.2结合空间数据的二维展示 功能描述:在二维地图中,结合参证站的空间信息,分别 展示参证站气候背景数据所有数据类型的单指标数据的变 化情况。 结合参证站空间数据,便于比较和分析各个测风塔之间 各参证站气候背景数据类型的单指标数据值。 3.8.3结合空间数据与地形数据的三维展示 功能描述:在三维地图中,结合参证站的空间信息。分别 展示参证站气候背景数据所有数据类型的单指标数据的变 化情况。 王英.等 内蒙古风能资源数据库共享服务系统 结合参证站空间数据,便于比较和分析各个参证站之间 参考文献: 各参证站气候背景数据类型的单指标数据值。同时,可以观 测到参证站周边的地形状况,以便更好的分析参证站信息。 3.9测风塔、参证站的二维展示 功能描述:根据实际的地理坐标将测风塔和参证站在二 维地图上进行叠加显示,实现在地图上查询和浏览测风塔、 【1】高春香.风能资源评估的参数计算和统计分析方法研究 【D].兰州:兰州大学,2008. [2】杨仕贤,汪文其,高宾永,等.风能资源评估软件的设计及 应用[J】.气象与环境科学,2009,32(增刊):340—343. YANG Shi-xian,WANG Wen-qi,GAO Bin-yong,et a1.Design and application of wind energy resouree assessment software 参证站周边相关信息,而且通过测风塔查询相关的参证站, 或通过参证站查询相关的测风塔信息,如测风塔基础信息、 观测统计数据、评估数据。参证站的气候背景数据等,并以图 表和表格的形式进行展示。 3.1O测风塔、参证站的三维显示 [J1.Meteorological and Environmental Sciences,2009,32 (Supp1):340—343. 【3】王英,常骏,李永利,等.内蒙古综合信息系统的功能设计 与实现方式[J].气象,2010,36(4):80-84. WANG Ying,CHANG Jun,LI Yong-li,et a1.Inner Mongolia weather bureau integrated information system design and 功能描述:三维展示是根据实际的地理坐标将测风塔和 参证站在Google Map三维地球上叠加显示。直观地查询和浏 览测风塔和参证站的真实地理位置和周边的地形情况;而且 通过测风塔查询相关的参证站。或通过参证站查询相关的测 complementation methods[J].Meteorological Monthly,2010, 36(4):80-84. 风塔信息,如测风塔基础信息、观测统计数据、评估数据,参 证站的气候背景数据等,并以图表和表格的形式展示。 3.11测风塔原始观测数据下载 [4]王荚,李健,常骏,等.内蒙古气象全程全网全视频监控系 统的设计与开发[J].计算机应用,2011(S1):15-22. WANG Ying,LI Jian,CHANG Jun,et a1.Design of Inner Mongolia meteorological transmit information supervision 查询功能描述:根据详查区和年份查询测风塔,将查询 结果以列表的形式进行显示。 下载功能描述:根据查询条件获得测风塔数据下载列 表,选择要下载的数据类型,点击“下载”,系统自动打包数据 并下载。 system[J].Journal ofComputerApplications,2011(S1):15-22. 【5】史彩霞,苏志,刘世学.基于网络的广西风能资源监测评 估系统[J】.安徽农业科学,2009,37(27):13142~13144, 13341. SHI Cai-xia,SU Zhi,I2U Shi-xue.Monitoring and evaluation 4结束语 系统的设计为做好风能资源数据分析和服务提供了依 据。系统设计符合风能资源数据查询、服务和共享的需求。合 system of wind energy resources in Guangxi based on Web [J].Journal of Aanhui A culturla Sciences,2009,37(27): 13142-13144,13341. 理的架构设计和功能设计,使得系统对风能资源数据信息实 现了快速查询.并得到了充分的展示。并得到了很好的用户 [6】刘敏,孙杰,杨宏青,等.湖北省不同地形条件下风随高度 变化研究[J].气象,2010,36(4):63-67. LIU Min,SUN Jie,YANG Hong—qing,et a1.The study on wind speed change with height under diferent terrain 体验,实现了跨用户平台、跨浏览器的风能数据查询和下载 功能,达到了预期的目标。系统为内蒙古气象部门依托全区 7l座测风塔数据和49个参证气象站长时间序列的观测数 据,做好内蒙古地区风能资源开发利用提供了很好的数据服 务支撑平台。 conditions in Hubei province[].MetJeorological Monthly,2010, 36(4):63—67. 奥地利微电子为电动踏板车电池电量测量提供硬件蓝本参考设计 奥地利微电子公司是全球领先的高性能模拟IC设计者及制造商,专为消费及通讯、工业及医疗、汽车应用行业服务,该公 司今日发布一款参考设计,使通过电流及电压测量的简单电路产生电动踏板车电量状态(state of charge)读数。该参考设计使 用奥地利微电子的AS8510传感器(一个双通道电池传感接口)及一个简单的8位微控制器、低压差线性稳压器(LD0)及一个 LED驱动器(驱动LED条形图显示)。这些元件所需成本约为3欧元(3.7美元)。 电动踏板车价格便宜、使用简便及零排放的特性,使其日益成为流行的交通工具。它通常由四个串联的l2 V铅酸电池供 电。但是其电压表刻度盘未能很好地显示踏板车的电量范围。因为电池的输出电压与电量状态呈现非线性关系。并很大程度取 决于电池的负载变化。奥地利微电子带来的全新电动踏板车电量指示计参考设计成功地满足了制造商对成本的严格要求,同 时提供整个充电/放电周期和电池工作温度范围内准确的电压及电流读数。这很大程度上是因为电路使用了AS8510传感器接 口,其单芯片上集成了数据采集和数据转换功能,且能在宽广的动态范围内实现基本上无偏差的电流和电压测量。 咨询编号:2012171003 35- -