市級區域自動氣象站遠程控制系統設計與實現

陳蘭　青娉楚　姚朋　康晉榮

摘 要：市級區域自動氣象站遠程控制系統通過對軟、硬件聯合開發，實現了對區域自動氣象站遠程重啟、參數設置、站點信息查詢、控制記錄查詢、控制命令查詢等主要功能。系統采用人機交互的方式，界面美觀友好，信息查詢方便，數據存儲安全可靠，易維護、操作。今后，除設備硬件故障意外的故障均可通過遠程控制，將大大緩解市縣區域自動站維護壓力，節省人力物力成本，縮短故障時間，對市級區域自動氣象站傳輸質量考核將起到不可估量的作用。

關鍵詞：區域；氣象站；遠程；控制

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0035-02

1 研究背景

在對市級區域自動氣象站運行監控過程中發現：當區域站缺測時，無法在第一時間判斷引發故障原因是設備死機、GPRS通訊堵塞還是硬件故障，導致不能在最短時間內排除故障。據統計本市《區域自動氣象站故障維修記錄表》發現，有一半以上的故障都是因為設備死機或GPRS堵塞中斷造成，兩種故障處理都需維護人員現場重啟設備。因縣局人少事多，現場維修存在不同時長的延遲，在這期間故障站點一直處于缺測狀態，對全市區域自動站傳輸質量考核造成較大影響，且該影響不可逆轉。隨著氣象現代化建設的不斷推進，市級區域自動氣象站數量將越來越多，站點繁多、地域寬廣將給運行維護帶來極大困難。因此，研發一套遠程控制系統顯得尤為重要[1]。

2 系統設計

本系統研究主要分為軟件開發和硬件開發兩大部分，主要包括三大模塊：

（1）遠程控制平臺。該平臺集成了遠程控制系統的所有功能，使整個控制操作簡單、直觀。

（2）遠程控制硬件模塊。該模塊可實現與PC端連接，數據安全傳輸可靠，通過GSM模塊發送加密指令到各個站點實現各種控制操作，方便快捷。同時也能接收自動站發回的各種實時監測數據。

（3）遠程開關硬件模塊。該模塊使自動站設備可以遠程接收加密指令并對所控制的電路實現物理性質的開關操作，安全可靠，既不破壞原有電路，又能夠方便快捷的安裝[2]。

2.1 軟件部分

本系統主要用于遠程控制市級區域自動站，即對指定的區域自動站通訊卡進行短信控制，主要實現以下目標：

（1）系統采用人機交互的方式，界面美觀友好，信息查詢方便，數據存儲安全可靠，易維護、操作。

（2）實現對所有區域站通訊卡進行短信發送，以便對其進行遠程操作。

（3）實現對所有區域站通訊卡進行短信接收，以便獲取其參數設置等信息。

（4）實現對站點信息、控制命令等進行查詢。

2.1.1 系統功能結構（圖1）

2.1.2 數據庫設計

考慮到本系統信息量不大，數據庫主要用來存在站點信息、常用命令、已發送和接收短信等信息，因此對數據庫的要求并不是很高，所以本系統采用Microsoft Access 2010作為數據庫，其中包含了5張數據表分別存儲相關信息。數據庫中的表及用途如表1所示。

2.1.3 公共類設計

為提高代碼的重用率，方便代碼管理，本系統創建了兩個公共類：一個為ConnClass類，主要用來訪問數據庫，一個為GSM類，主要用來操作短信貓。

2.1.4 登錄模塊設計

為增強系統安全性，登錄模塊主要用于對系統的用戶進行安全性檢查，只有密碼驗證成功的用戶才可進入系統主界面。

2.1.5 主界面設計

系統所有功能都集中在主界面的操作菜單中，其中包括站點管理、遠程控制、控制記錄、控制命令、系統管理和幫助，每個功能又包含自己的子菜單，詳情見表2所示。具體實現：使用MenuStrip控件制作系統的功能菜單，使用StatusStrip控件制作系統的狀態欄，使用timer組件獲取當前系統時間[3]。

2.1.6 遠程控制發送模塊設計

遠程控制模塊是本系統中最重要的一部分，通過此模塊可以控制單個或多個站點，它需要短信貓硬件支持，所有發送的短信都是通過通過動態鏈接庫調用短信貓發送出去的。在遠程控制界面中，用戶可手動數據接收號碼或調用站點信息選擇接收號碼。發送內容可手動輸入或調用常用命令。本模塊的關鍵技術在用連接硬件短信貓，通過廠商提供的dllforvc.dll動態鏈接庫中的GSMModemSM Ssend函數，該函數將發送的短信通過短信貓發送到指定的電話號碼。

2.1.7 遠程控制接收模塊設計

完整的遠程控制不僅要具備發送功能，還需要具備短信接收功能。短信接收模塊是利用動態鏈接庫dllforvc.dll中的GSMModemSMSReadAll函數來讀取受控站點通訊卡的信息，然后插入到數據庫中，通過數據空間顯示出來。該模塊的技術難點是每次窗體加載時，首先要對短信貓進行連接，連接成功后檢查短信貓中的卡是否有短信，如果有則先清空數據庫，然后從卡中將短信讀取出來保存在數據庫中，最后通過數據空間將內容顯示出來[4]。

2.2 硬件部分

2.2.1 遠程控制硬件模塊——短信貓

短信貓屬于硬件設施，主要作用是收發短信。它通過串口與計算機連接，要通過程序使計算機能夠操作短信貓，利用其附帶的動態鏈接庫調用其中的各種函數實現短信的發送與接收。遠程控制中的短信發送關鍵技術是短信貓廠商提供的dllforvc.dll動態鏈接庫中的GSMModemS MSsend函數，該函數用于將輸入的短信通過短信貓發送到制定的電話號碼中?？刂朴涗浿械囊呀邮斩绦抨P鍵技術是利用動態鏈接庫dllforvc.dll中的GSMModemSMSReadAll函數讀取SIM卡中的短信。本系統使用的主要函數包括：

GSMModemGetSnInfoNew函數：用于獲取短信貓注冊需要的信息。

GSMModemGetDevice函數：用于獲取當前的通信端口。

GSMModemGetBaudrate函數：用于獲取當前通信波特率。

GSMModemGetInitNew函數：用于初始化短信貓。

GSMModemSMSsend函數：用于發送短信。

GSMModemSMSReadAll函數：用于獲取所有短信息。

2.2.2 遠程開關硬件模塊——電路控制器

電路控制器主要通過GSM通信模塊和繼電器控制站點采集器電源開關?？赏ㄟ^密碼驗證設置短信貓中的通信卡為管理員賬號，設置成功后，管理員賬號就可通過短信對其進行通電、斷電操作。電路控制器的線路連接顯得至關重要，決定著能否對設備進行遠程控制。它需要兩組線路，一組由8.8B電池接入端供12V直流電，一組由8.8B負載端正極輸出，采器供電正進負出，到電路控制器繼電器模塊正進負出，最后回到8.8B負載端負極[5]。

3 研究成果

本系統達到了預期要求，實現了以下四大功能：

（1）查詢全市管轄的所有自動站站點信息。

（2）對管轄范圍內的所有故障站點實現立即重啟。

（3）獲取指定區域自動站的實時監測數據。

（4）實現遠程獲取、設置區域自動站采集器參數。

4 結語

隨著氣象現代化建設的不斷推進，區域自動氣象站建設數量將越來越多，后期的維護壓力巨大。根據目前自動站運行監控情況來看，過半的故障是因設備死機、GPRS堵塞中斷或參數設置錯誤造成的。今后因這些原因造成的缺測均可通過本系統進行遠程解決，緩解了我市自動站維護壓力，節省了人力物力成本，縮短了故障時間，對市級區域自動氣象站傳輸質量考核將起到不可估量的作用。

參考文獻

[1]呂文華，薛鳴方，行鴻彥.自動氣象站技術與應用[M].中國質檢出版社，中國標準出版社，2013.

[2]姜增如.Access 2010數據庫技術及應用[M].北京理工大學出版社，2012.

[3]馬駿.C#程序設計教程（第3版）[M].人民郵電出版社，2014.

[4]李廣杰.區域自動氣象站常見故障分析與處理[J] 現代農業科技，2015，（20）：217.

[5]郭曉燕，李春龍，張淑娜.區域自動氣象站常見故障及維修方法[J].現代農業科技 2011，（3）：317.