自動氣象站風向格雷碼對應角度自動查算工具的編寫

鄭德彬

（江西省大氣探測技術中心，南昌　330001）

自動氣象站風向格雷碼對應角度自動查算工具的編寫

鄭德彬

（江西省大氣探測技術中心，南昌330001）

摘要：針對目前自動氣象站風向傳感器檢定過程中，設備輸出的格雷碼與模擬電壓值查算對應角度值的步驟繁瑣。依據現有檢定規程，使用EXCEL軟件編寫出一套可兼容電腦、平板、手機的快速查算系統。提高工作效率。

關鍵詞：EXCEL；自動站風向；空對應角度自動查算

0　引言

現今使用的各種型號的自動氣象站風向傳感器均采用7位格雷碼（以下簡稱格雷碼）或0-2.48V電壓作為傳感器輸出信號。根據《自動氣象站現場校準規范》規定。使用JJE11型風向校驗儀作為校準設備。JJE11型風向校驗儀能夠兼容5V、12V的各類風向傳感器，并顯示其輸出的格雷碼或電壓值，通過與標準電壓值或標準格雷碼值對比得到對應差值。對被測傳感器進行差值校準。由于現行檢定規范需將差值換算成為對應風向角度值，而校驗儀僅僅顯示對應電壓值或格雷碼，并不輸出該電壓值（格雷碼）對應的角度值，不利于實際工作。此次開發使用EXCEL電子表格程序將校驗儀與風向傳感器技術資料中的電壓、格雷碼及角度換算表進行數字化，在對電壓或格雷碼進行輸入后自動換算并顯示對應角度值，進一步提高工作效率。

1　工作表結構

根據風向傳感器設計原理，風向標轉軸連接一個由七位格雷碼盤和紅外發光二極管、光敏管組成的風向信號發生器。一組紅外發光二極管和光敏管對正一個格雷碼盤的碼道，七組紅外發光二極管和光敏管對正七個格雷碼盤的碼道產生代表風向的七位格雷碼。格雷碼盤將以正北方向為0位的360°風向角度劃分為128個單獨扇區，每個扇區所輸出的格雷碼對應一個角度值。（部分輸出電壓模擬信號的風向傳感器則為格雷碼對應電壓值）。如圖所示，將EXCEL工作簿的工作表2（sheet2）作為基礎表格區域，將現行氣象部門使用的格雷碼、電壓及角度對照表分三列輸入格雷碼值、對應電壓值、對應角度值。作為查算所需的基礎表格區域。

在該工作簿的工作表1（sheet1）中，將一單元格定義為待查詢的格雷碼輸入區域，將另一單元格作為對應角度輸出區域，在單元格中鍵入復合公式“=INDEX（Sheet2！A2：C129，MATCH（E2，Sheet2！A2：A129，0），3）”實現對應角度查詢。

2　相關公式語句分析

INDEX函數，在相關列表中提取符合設定條件單元格內的值，書寫語法為（=INDEX（所查找的區域，行號，列號））

MATCH函數，提取滿足條件的單元格行、列號。書寫語法為（=MATCH（查找值，查找區域，查找模式））其中查找模式為模糊查找。單元格內輸入公式為“=INDEX（Sheet2！A2：C129，MATCH（E2，Sheet2！A2：A129，0），3”即在工作表1（sheet1）對應單元格中輸入待查格雷碼值（語句中以E2單元格為格雷碼輸入區域），在工作表2（基礎表格區域sheet2）的A2-C129單元格中查找值等于E2單元格中所輸入的值，并返還該值所在行第三列（基礎表格C列角度值）中的數據。同法，在工作表1的對應單元格中鍵入公式“=INDEX（Sheet2！A2：C129，MATCH（E 5，Sheet2！A2：A129，0），2”（語句中以E5單元格作為模擬電壓值輸入區域），既可實現輸出信號為電壓值的其他型號風向傳感器的對應角度值查詢。

工作表1

3　誤操作保護

通過將工作表中除待查值輸入單元格（E2，E5）以外所有區域的單元格在“設置單元格格式”菜單中的“保護”子菜單中，將其屬性設置為鎖定。再通過菜單欄下“工具-保護-保護工作表”子命令將以上單元格設置保護狀態。當有操作試圖更改這些單元格的內容時，系統將自動阻止該操作。從而實現對基礎表格、查詢公式及所在單元格內容進行保護，防止因工作中的誤操作引起的功能損壞。

4　應用擴展與二次開發

在實際工作中，通過EXCEL編譯的工作表，具有操作靈活、系統資源占用少的優點。該查算工作簿全部編譯完成后大小僅為34KB。除可在傳統計算機的WINDOWS系統下運行外，還可在安裝了安卓EXCEL、Iwork等XLS文件兼容應用的安卓（Android）系統、蘋果（Ios系統）的手機、平板電腦上運行。極大的方便了現場工作人員的操作，大大提高工作效率。同時EXCEL工作表還可以作為插件充當其他程序后臺運算模塊，通過使用VB、VS等計算機編譯平臺進行相關界面開發，編譯為單獨的可執行程序。

參考文獻：

[1]JJG（氣象）004-2011，自動氣象站風向風速檢定規程[S].

[2]李黃，自動氣象站實用手冊[R].氣象出版社，2007.

[3]張小峰，EXCEL2003函數大全[R].魯東大學計算機科學與技術學院，2008.