ＧＰＲＳ在自動氣象站組網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

隨著氣象觀測自動化程度的提高，在各種惡劣復(fù)雜地理環(huán)境中的自動氣象站日益增多。有效的傳輸手段決定著自動氣象站觀測資料獲取的及時性與有效性。由于地理環(huán)境的限制，有線數(shù)據(jù)傳輸受到了很大的限制，因此無線數(shù)據(jù)傳輸成為最好的傳輸方式。

目前無線傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有兩種：① GPRS(General Packet Radio Service)，即通用分組無線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS理論傳輸速率可達(dá)171.2 Kbps，平均業(yè)務(wù)速率可以達(dá)到20 Kbps～40 Kbps。② CDMA(Code Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)上的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種新的無線通信技術(shù)。CDMA理論傳輸速率可達(dá)308 Kbps，平均業(yè)務(wù)速率為80 Kbps～100 Kbps。

以上兩種技術(shù)只在有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳送時，才動態(tài)地申請和占用無線資源，因此采用分組數(shù)據(jù)方式可以做到“永遠(yuǎn)在線”，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，符合自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?shí)驗(yàn)證明，GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，覆蓋范圍廣，是自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詈檬侄巍?/p>

1 系統(tǒng)組成

整個自動氣象站組網(wǎng)系統(tǒng)由自動氣象站、GPRS網(wǎng)絡(luò)、專線網(wǎng)絡(luò)、中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理機(jī)組成，如圖1所示。

自動氣象站移動終端與氣象中心數(shù)據(jù)處理機(jī)均采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入，利用SIM卡的唯一性，對SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定可接入系統(tǒng)的用戶，只有屬于系統(tǒng)內(nèi)的SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN。?自動氣象站通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將采集器獲取的各種氣象資料傳輸?shù)揭苿訑?shù)據(jù)中心，移動數(shù)據(jù)中心通過專線網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域氣象中心局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理機(jī)連接，數(shù)據(jù)處理完畢后存儲在中心服務(wù)器上。同理，數(shù)據(jù)處理機(jī)也可以通過專線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)向自動氣象站發(fā)送各種指令，如時間校正、采集器開關(guān)、狀態(tài)報(bào)告等。

2 移動終端特性與工作原理

2.1特性

自動氣象站組網(wǎng)系統(tǒng)采用H7118 GPRS DTU，產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，提供TTL 電平及RS232/422/485 接口，屬高性能工業(yè)級產(chǎn)品，適用于使用環(huán)境惡劣的各種工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象等。

GPRS數(shù)據(jù)

* GPRS Class 2~10

* 編碼方案：CS1 - CS4

* 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范

接口

* 天線接口 50Ω/MMCX 陰頭

* SIM卡 3V

* 串行數(shù)據(jù)接口

* 配置接口 TTL 電平接口 及 RS-232/422/485

* 告警輸出接口 電平輸出

* 數(shù)據(jù)接口類型 20Pin 2.0 DIP/Box Header

供電

* 電壓 +7.5~+26VDC

* 功耗(外供電壓值：12V/1A)

* 不撥號空閑狀態(tài)電流 60(±20)mA

* 撥號過程狀態(tài)電流 150(±20)mA

* 無收發(fā)數(shù)據(jù)空閑狀態(tài)電流 65(±10)mA

* 收發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)電流 150(±20)mA

其他特性

* 支持雙頻GSM/GPRS

* 符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)

* 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線

* 實(shí)時時鐘

* 支持A5/1A5/5加密算法

* 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換

* 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)

* 短消息數(shù)據(jù)備用通道

* 支持動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址

* STK卡特殊功能配置

* 心跳報(bào)告時間間隔用戶可設(shè)定

* 安裝靈活、使用方便、可靠

2.2工作原理

移動終端工作原理如圖2所示。

圖2 移動終端工作原理圖

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 實(shí)時性強(qiáng)。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)“永遠(yuǎn)在線”，所以系統(tǒng)無需輪詢就可以同步接收，處理所有自動氣象站的觀測數(shù)據(jù)。可以很好地滿足自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性的要求。

3.2建設(shè)成本低。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，不發(fā)送數(shù)據(jù)不產(chǎn)生費(fèi)用，有效節(jié)約了建設(shè)成本。

3.3建設(shè)范圍廣。由于GPRS覆蓋范圍廣，接入地點(diǎn)無限制，使自動氣象站建設(shè)空間密度更高，從而獲得更多氣象觀測數(shù)據(jù)。

3.4可對所有自動氣象站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。由于GPRS數(shù)據(jù)傳輸是透明的，因此通過GPRS網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對自動氣象站的遠(yuǎn)程控制，從而使自動氣象站的維護(hù)更加容易。

結(jié)語

實(shí)踐證明，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的自動氣象站組網(wǎng)系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，較高的性價比，很好地滿足了氣象觀測業(yè)務(wù)的需求。GPRS技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]章堅(jiān)武.移動通信.安電子科技大學(xué)出版社，2005.

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[4]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.氣象信息網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)手冊.氣象出版社，2006.