關(guān)于數(shù)字集群通信技術(shù)在自動氣象觀測系統(tǒng)中的應(yīng)用

王寒傲

摘要：科學(xué)技術(shù)的進步帶動了地面氣象觀測技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化機器設(shè)備逐漸成為氣象觀測系統(tǒng)運行的主要載體。自動氣象觀測系統(tǒng)是一種被應(yīng)用在機場空管氣象的助航設(shè)備，該系統(tǒng)內(nèi)配置了傳感器，分布范圍廣，可以大大提高自動氣象觀測系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠性。本文主要對數(shù)字集群通信技術(shù)在自動氣象觀測系統(tǒng)中的應(yīng)用進行分析，通過數(shù)字集群通信技術(shù)概念介紹，無線通信系統(tǒng)和數(shù)字集群通信系統(tǒng)對比來探究其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：空管;數(shù)字集群通信技術(shù);自動氣象觀測系統(tǒng);應(yīng)用

引言：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地面氣象觀測要素已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，地面氣象觀測工作人工控制系統(tǒng)已經(jīng)被自動化系統(tǒng)代替，各種自動化氣象設(shè)備已經(jīng)投入到了觀測系統(tǒng)的運行中。自動氣象觀測系統(tǒng)主要由日常業(yè)務(wù)自動站、區(qū)域自動站、自動土壤濕度儀器等組成，隨著系統(tǒng)的升級和改造，現(xiàn)代化通信技術(shù)也被應(yīng)用在了氣象預(yù)測系統(tǒng)中，促使氣象觀測系統(tǒng)逐漸向著智能化、數(shù)字化、集成化的方向發(fā)展。

一、數(shù)字集群通信技術(shù)概念

數(shù)字集群通信技術(shù)是數(shù)字集群通信系統(tǒng)運行的重要組成部分，其通過數(shù)字時分多址技術(shù)集合而成的一種專項通信系統(tǒng)，其通過技術(shù)服務(wù)平臺為多群組提供調(diào)度服務(wù)、數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)、全雙工移動電話服務(wù)等。且該系統(tǒng)可應(yīng)用程度高、通信質(zhì)量好、組網(wǎng)方式多樣，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到世界航空領(lǐng)域，取得了較大的成效。自動氣象觀測系統(tǒng)運行需要有多種場外探測設(shè)施，該系統(tǒng)因為數(shù)據(jù)傳輸效率高，可以被應(yīng)用在自動氣象觀測系統(tǒng)中，但是其因為無限頻道空間不足，在自動氣象觀測系統(tǒng)設(shè)施配置時，需要根據(jù)實際情況科學(xué)配置資源，以此保證滿足通信要求。數(shù)字集群通信系統(tǒng)控制對象主要分為承載業(yè)務(wù)和用戶移動端業(yè)務(wù)，用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式實現(xiàn)多點對接，對于自動氣象觀測系統(tǒng)而言，其主要通過點對點的方式。

二、自動氣象觀測系統(tǒng)運行原理

對于自動氣象觀測系統(tǒng)而言，因為檢測環(huán)境范圍的特殊性，民航氣象自動觀測系統(tǒng)設(shè)備配置主要配置在沿跑道范圍附近，這些設(shè)備遠離觀測中心，比如，根據(jù)中國民用航空局空管行業(yè)管理辦公室頒布的《民用航空機場氣象臺建設(shè)指南》（AP-117-TM-2012-01）中規(guī)定，“云高儀應(yīng)當(dāng)安裝在機場中指點標臺內(nèi)，如果不能安裝在中指點標臺內(nèi)，可安裝在跑道中線延長線 900 至 1200 米處”，這些設(shè)備因為探測環(huán)境的限制，無法使用有線通信系統(tǒng)，需要建設(shè)無線通信系統(tǒng)，以此降低建設(shè)成本，提高使用效率，無線通信系統(tǒng)也可以應(yīng)用在一些地形條件復(fù)雜的地區(qū)。一些機場為了確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，采用有線、無線互為備份的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。自動氣象觀測技術(shù)主要由計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成，其主要應(yīng)用在機場建設(shè)中的氣象條件觀測中，其通過有線無線雙線路的網(wǎng)絡(luò)可以對機場氣象條件進行智能監(jiān)測，并實時傳輸數(shù)據(jù)，為機場建設(shè)提供天氣預(yù)報信息、氣候條件分析情況、飛行氣象條件等。其主要在無人監(jiān)控狀態(tài)下通過無線傳感器位置點設(shè)置，自動是機場地面的各種氣象要素信息進行采集，通過無線通信方式傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)節(jié)點中。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在聯(lián)節(jié)通信和GPRS通信中將采集的數(shù)據(jù)傳送到機位中進行處理，專業(yè)人員通過計算機編程對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)計算，并計算出數(shù)據(jù)平均值和方差，以此對各種異常數(shù)據(jù)進行分類、排除、處理，最終獲取高精度的氣象數(shù)據(jù)，確保測量結(jié)果精準、可靠。后期工作人員可以將處理后的數(shù)據(jù)傳送到觀測中心中，通過顯示器和無線通信設(shè)備對數(shù)據(jù)進行輸送[1] 。

三、數(shù)字集群通信技術(shù)在自動氣象觀測系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

（一）區(qū)域自動站的建設(shè)

區(qū)域自動站是數(shù)字集群通信系統(tǒng)的一部分，其主要有傳感器、采集器、太陽能、無線通信模塊等設(shè)備組成，其中無線通信技術(shù)是GPRS技術(shù)的專用模塊，該自動站和其他通信設(shè)備構(gòu)成了無線通信運行系統(tǒng)。該技術(shù)可以保證運行系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，其功能多，可以解決自動氣象觀測站的氣象數(shù)據(jù)傳輸問題。GPRS無線業(yè)務(wù)由CRS衍生而來，在全球移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上被研究實現(xiàn)，可以對海量化的氣象數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行自動分組。

（二）數(shù)字集群通信技術(shù)應(yīng)用概述

數(shù)字集群通信技術(shù)因為優(yōu)勢顯著，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在航空領(lǐng)域，早期，我國濟南機場的建設(shè)初期，最先應(yīng)用了數(shù)字集群技術(shù)，在此影響下，該技術(shù)已經(jīng)在我國民航機場建設(shè)中得到了有效應(yīng)用。其可以促使機場氣象觀測系統(tǒng)設(shè)備在復(fù)雜的無線電環(huán)境下保持較高的無限頻率，且該技術(shù)在運行時，不需要借助其他通信服務(wù)，其性能和功能已經(jīng)大大超過了一些移動通信設(shè)備。該技術(shù)主要應(yīng)用在民航機場無線通信中，通過數(shù)字集群通信技術(shù)，促使自動氣象觀測系統(tǒng)實時、高效的傳輸數(shù)據(jù)，有效節(jié)約了資源、通信電纜安裝成本，另外該技術(shù)也可以促使自動氣象觀測系統(tǒng)有效傳輸信息備份，大大保障了系統(tǒng)運行穩(wěn)定和安全[2] 。

（三）無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計應(yīng)用方案

數(shù)字集群通信技術(shù)在自動氣象觀測系統(tǒng)中的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在自動觀測系統(tǒng)中的各種場外數(shù)字集群通信系統(tǒng)移動終端設(shè)備傳感器連接中，通過使用數(shù)字通道確保場外傳感器實現(xiàn)無線傳輸。該方法既可以作為場外傳感器常用方法，也可以作為備用方法，為了確保有線通信和無線通信之間數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)換，可以采用中央處理器單元和通信服務(wù)器作為常用設(shè)備進行連接配置。終端設(shè)備技術(shù)指標包括：信道間隔、輸出功率、接收機靜態(tài)和動態(tài)敏感度等，場外設(shè)備運行條件較為復(fù)雜，因此在工作機型配備時，需要選擇場外寬溫的設(shè)備，根據(jù)規(guī)定調(diào)式溫度范圍。場內(nèi)工作機型配備時一般選擇普通型號，其常常安設(shè)在供電機房中，以此保證供電穩(wěn)定，場外終端供電一般選擇性能高的寬溫工作電源，以此保證場外終端供電穩(wěn)定。對于多線路供電，自動氣象觀測系統(tǒng)傳感器傳輸效率高，通過增加數(shù)據(jù)格式可以自動切換供電設(shè)備，并在數(shù)字集群通信系統(tǒng)下實現(xiàn)多路復(fù)用發(fā)送功能。

（四）設(shè)計方案應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字集群通信技術(shù)在自動氣象觀測系統(tǒng)中的應(yīng)用也可以表現(xiàn)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化設(shè)備多路串口單片機配置中，以此通過場外數(shù)字傳感器將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字集群通信系統(tǒng)格式中的AT數(shù)據(jù)報，通過AT數(shù)據(jù)報終端生成初始數(shù)據(jù)，以此通過制定程序進行處理。這種多路復(fù)用數(shù)字集群通信系統(tǒng)終端控制對系統(tǒng)信道的占用，最終減少數(shù)據(jù)數(shù)量，降低系統(tǒng)運行成本。但是在具體設(shè)計中需要注意以下問題：第一，要注意每個設(shè)備數(shù)據(jù)的純熟量，通過計算最大傳輸量來確定數(shù)據(jù)節(jié)點的傳輸時間，以此精準計算出探測設(shè)備數(shù)據(jù)通道尺寸;第二，在復(fù)用通信通道時，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)阻斷現(xiàn)象，因此需要做好防阻斷處理工作;第三，為了避免控制中心運行器將需要運輸?shù)臄?shù)據(jù)作為復(fù)用數(shù)據(jù)進行處理，需要設(shè)置自動刪除模塊，以此在多點數(shù)據(jù)運輸時可以生成協(xié)議頭[3] 。

（五）注意事項

因為機場環(huán)境條件的復(fù)雜，導(dǎo)致機場自動氣象觀測系統(tǒng)通信設(shè)施復(fù)雜、線路多、數(shù)據(jù)傳輸量大，在遠離機場的地方需要建立指點標臺、安裝云高儀設(shè)備，這些設(shè)備外型大，安裝時需要占用大量的民用土地，會涉及一些土地權(quán)益問題，如果問題得不到處理，會對通信管線布設(shè)帶來一定的難度。另外，機場在建設(shè)施工時，地下的一些管線設(shè)施會受到施工影響，如果通信線路受到影響，直接對自動氣象觀測系統(tǒng)造成一定的影響，因此需要技術(shù)人員綜合考慮以上問題，加強對數(shù)字集群通信技術(shù)的研究和應(yīng)用，以此保證自動氣象觀測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

四、結(jié)束語

綜上所示，自動氣象觀測系統(tǒng)運行環(huán)境復(fù)雜，為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、供電等功能的安全和穩(wěn)定，需要將數(shù)字集群通信技術(shù)應(yīng)用在自動氣象觀測系統(tǒng)運行中，以此通過設(shè)備控制、方案設(shè)計等，有效解決無線數(shù)據(jù)傳輸問題。

參考文獻

[1] 王靜. 350兆數(shù)字集群系統(tǒng)在公安無線通信中的應(yīng)用分析[J]. 中國新通信， 2019， 021（010）：219.

[2] 黃楊暉， 石海健， 袁乃華，等. 數(shù)字集群通信系統(tǒng)中的終端接入方法和裝置：， CN105451359B[P]. 2020.

[3] 黃勇. 簡述數(shù)字集群通信系統(tǒng)在地鐵通信中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2020， No.325（07）：47-47.