基于GPRS的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及應(yīng)用

黃銳　杜世曄　藍(lán)天飛

【摘要】 無線通信技術(shù)在不斷的發(fā)展，其解決許多通信問題，比如：一些偏遠(yuǎn)和無人地區(qū)的通信。GPRS是一種先進(jìn)的無線通信方式，其可以完成對于無人值守地區(qū)的氣象資料的傳輸，可以說GPRS在目前的無線通信領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。本文就基于GPRS的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

【關(guān)鍵詞】 GPRS 自動氣象站 數(shù)據(jù)傳輸 應(yīng)用

GPRS又被稱作通用無線分組業(yè)務(wù)，其優(yōu)勢是：（1）永遠(yuǎn)在線；（2）按量計費，因此和GSM相比，比較經(jīng)濟(jì)。因自動氣象站大多建立在在無人地區(qū)，使用GPRS通信，可以有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)氣象數(shù)據(jù)的自動傳輸問題。也可以免除人工干預(yù)，極大的降低了人力資源的投入。

一、GPRS協(xié)議

GPRS協(xié)議分析。當(dāng)用戶處于在端到斷分組轉(zhuǎn)移的模式下時，GPRS可以讓用戶發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，在此情況下不需要使用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。因此，提供的無線分組業(yè)務(wù)既成本低，又高效。作為一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，GPRS可以將高速無線IP或X.25服務(wù)提供給移動用戶。由于GPRS使用的是分組交換技術(shù)，因此對于每一位用戶來說可以對多個無線信道進(jìn)行占用，而數(shù)據(jù)傳輸速率會達(dá)到160KbPs。GPRS技術(shù)的使用可以讓數(shù)據(jù)分組和接收得以實現(xiàn)，按流量計費，因此服務(wù)成本也會大大降低。

二、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c

GPRS采用了分組交換技術(shù)，無論是高速數(shù)據(jù)還是低速信令，高效傳輸都可以實現(xiàn)，因此無線資源和網(wǎng)絡(luò)資源都會得到優(yōu)化。和GSM不同，GPRS使用的信道編碼方案也是不同的額，主要對以下四種編碼方案進(jìn)行了定義：CS-1、CS-2、CS-3以及CS-4。GPRS網(wǎng)絡(luò)接入的速度比較快，因此可以實現(xiàn)和目前現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。GPRS可以和PI網(wǎng)、X.25網(wǎng)互通。可以對點到點以及點到多點服務(wù)，因此遠(yuǎn)程信息處理也會實現(xiàn)。

在GSMPLMN中，GPRS引入了GPRS服務(wù)支持節(jié)點 （SGSN）和GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點GGNS。在對GPRS業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問時，MSD執(zhí)行執(zhí)行GPRS接入過程。邏輯鏈路也會在MS和SGSN之間建立，MS的操作主要包括：（1）接收基于GPRS的SMS服務(wù)。（2）經(jīng)由SGSN的尋呼。（3）GPRS數(shù)據(jù)到來通知。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計

1、系統(tǒng)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)設(shè)計

在設(shè)計中，我們使用了兩個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別是：氣象局己經(jīng)建立的內(nèi)部廣域網(wǎng)和中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在氣象站中，我們使用了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)。服務(wù)器一方面和公網(wǎng)連接，一方面和氣象局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接，而對于每一個站點的資料可以直接傳輸?shù)街行姆?wù)器之中。采集點會和小站計算機連接，之后通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，小站計算機會和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接。氣象數(shù)據(jù)的傳輸方式：（1）使用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心服務(wù)器。（2）先輸送到市級站，之后借助居于前輸送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

系統(tǒng)的硬件包括：（1）氣象數(shù)據(jù)采集。各類氣象要素傳感器采集氣象數(shù)據(jù)，如使用溫度傳感器對溫度信號進(jìn)行測量，使用氣壓傳感器對氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而雨量值主要使用雨量傳感器進(jìn)行測得。（2）采集器。采集器的作用是將電流轉(zhuǎn)為字符，這樣有利于傳輸。（3）GPRSDTU。GPRSDTU可以把數(shù)據(jù)流發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)中。（4）數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主要對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行存放。（5）客戶端。客戶端的作用是對氣象信息進(jìn)行查看。

2、數(shù)據(jù)傳輸流程

首先，氣象儀器對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，接著，使用氣象傳感器把信號輸送到采集器中。12V太陽能會進(jìn)行供電，這樣無人以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電難題就會得到解決。采集器的供電量低，因此使用太陽能供電就足夠了。最后，采集器將電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，輸出到9針COM口，接著傳輸?shù)紻TU中，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程通信就完成了。中心站是由數(shù)據(jù)處理機和外網(wǎng)代理服務(wù)器共同組成的。傳輸流程見圖1。

3、程序主要功能設(shè)計

（1）列表查詢。在進(jìn)行列表查詢時，需要對以下因素進(jìn)行選擇查詢：滿足的條件、起止的時間段、各條件之間的關(guān)系以及查詢的站點等。（2）曲線查詢。曲線查詢的查詢條件包括：氣象要素、范圍、日期以及實時監(jiān)測等。（3）統(tǒng)計查詢。在進(jìn)行統(tǒng)計查詢時，需要選擇以下查詢條件：統(tǒng)計數(shù)據(jù)的對象、日期、站點以及氣象要素。

通信技術(shù)日益完善，因此無線通信技術(shù)為信息的傳輸發(fā)揮了重要的作用，特別給一些偏僻地區(qū)帶來了很大的方便。使用無線通信技術(shù)可以讓氣象數(shù)據(jù)的采集難度降低。無線傳輸技術(shù)中，比較成熟的是GPRS，本文就基于GPRS的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及應(yīng)用實踐進(jìn)行了分析和探討，在此只是拋磚引玉，有不足的地方還望同行提出意見。