關于數字集群通信技術在自動氣象觀測系統中的應用

王寒傲

摘要：科學技術的進步帶動了地面氣象觀測技術的飛速發展，自動化機器設備逐漸成為氣象觀測系統運行的主要載體。自動氣象觀測系統是一種被應用在機場空管氣象的助航設備，該系統內配置了傳感器，分布范圍廣，可以大大提高自動氣象觀測系統運行的穩定和可靠性。本文主要對數字集群通信技術在自動氣象觀測系統中的應用進行分析，通過數字集群通信技術概念介紹，無線通信系統和數字集群通信系統對比來探究其應用效果。

關鍵詞：空管;數字集群通信技術;自動氣象觀測系統;應用

引言：

隨著現代科學技術的發展，地面氣象觀測要素已經發生了較大的變化，地面氣象觀測工作人工控制系統已經被自動化系統代替，各種自動化氣象設備已經投入到了觀測系統的運行中。自動氣象觀測系統主要由日常業務自動站、區域自動站、自動土壤濕度儀器等組成，隨著系統的升級和改造，現代化通信技術也被應用在了氣象預測系統中，促使氣象觀測系統逐漸向著智能化、數字化、集成化的方向發展。

一、數字集群通信技術概念

數字集群通信技術是數字集群通信系統運行的重要組成部分，其通過數字時分多址技術集合而成的一種專項通信系統，其通過技術服務平臺為多群組提供調度服務、數據傳遞服務、全雙工移動電話服務等。且該系統可應用程度高、通信質量好、組網方式多樣，已經被廣泛應用到世界航空領域，取得了較大的成效。自動氣象觀測系統運行需要有多種場外探測設施，該系統因為數據傳輸效率高，可以被應用在自動氣象觀測系統中，但是其因為無限頻道空間不足，在自動氣象觀測系統設施配置時，需要根據實際情況科學配置資源，以此保證滿足通信要求。數字集群通信系統控制對象主要分為承載業務和用戶移動端業務，用戶可以根據數據傳輸方式實現多點對接，對于自動氣象觀測系統而言，其主要通過點對點的方式。

二、自動氣象觀測系統運行原理

對于自動氣象觀測系統而言，因為檢測環境范圍的特殊性，民航氣象自動觀測系統設備配置主要配置在沿跑道范圍附近，這些設備遠離觀測中心，比如，根據中國民用航空局空管行業管理辦公室頒布的《民用航空機場氣象臺建設指南》（AP-117-TM-2012-01）中規定，“云高儀應當安裝在機場中指點標臺內，如果不能安裝在中指點標臺內，可安裝在跑道中線延長線 900 至 1200 米處”，這些設備因為探測環境的限制，無法使用有線通信系統，需要建設無線通信系統，以此降低建設成本，提高使用效率，無線通信系統也可以應用在一些地形條件復雜的地區。一些機場為了確保數據穩定傳輸，采用有線、無線互為備份的方式進行數據傳輸。自動氣象觀測技術主要由計算機和網絡技術組成，其主要應用在機場建設中的氣象條件觀測中，其通過有線無線雙線路的網絡可以對機場氣象條件進行智能監測，并實時傳輸數據，為機場建設提供天氣預報信息、氣候條件分析情況、飛行氣象條件等。其主要在無人監控狀態下通過無線傳感器位置點設置，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到網絡節點中。網絡節點在聯節通信和GPRS通信中將采集的數據傳送到機位中進行處理，專業人員通過計算機編程對數據進行統計學計算，并計算出數據平均值和方差，以此對各種異常數據進行分類、排除、處理，最終獲取高精度的氣象數據，確保測量結果精準、可靠。后期工作人員可以將處理后的數據傳送到觀測中心中，通過顯示器和無線通信設備對數據進行輸送[1] 。

三、數字集群通信技術在自動氣象觀測系統中的具體應用

（一）區域自動站的建設

區域自動站是數字集群通信系統的一部分，其主要有傳感器、采集器、太陽能、無線通信模塊等設備組成，其中無線通信技術是GPRS技術的專用模塊，該自動站和其他通信設備構成了無線通信運行系統。該技術可以保證運行系統的安全、穩定，其功能多，可以解決自動氣象觀測站的氣象數據傳輸問題。GPRS無線業務由CRS衍生而來，在全球移動通信系統的基礎上被研究實現，可以對海量化的氣象數據業務進行自動分組。

（二）數字集群通信技術應用概述

數字集群通信技術因為優勢顯著，已經被廣泛應用在航空領域，早期，我國濟南機場的建設初期，最先應用了數字集群技術，在此影響下，該技術已經在我國民航機場建設中得到了有效應用。其可以促使機場氣象觀測系統設備在復雜的無線電環境下保持較高的無限頻率，且該技術在運行時，不需要借助其他通信服務，其性能和功能已經大大超過了一些移動通信設備。該技術主要應用在民航機場無線通信中，通過數字集群通信技術，促使自動氣象觀測系統實時、高效的傳輸數據，有效節約了資源、通信電纜安裝成本，另外該技術也可以促使自動氣象觀測系統有效傳輸信息備份，大大保障了系統運行穩定和安全[2] 。

（三）無線數據傳輸設計應用方案

數字集群通信技術在自動氣象觀測系統中的具體應用主要表現在自動觀測系統中的各種場外數字集群通信系統移動終端設備傳感器連接中，通過使用數字通道確保場外傳感器實現無線傳輸。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據的實時轉換，可以采用中央處理器單元和通信服務器作為常用設備進行連接配置。終端設備技術指標包括：信道間隔、輸出功率、接收機靜態和動態敏感度等，場外設備運行條件較為復雜，因此在工作機型配備時，需要選擇場外寬溫的設備，根據規定調式溫度范圍。場內工作機型配備時一般選擇普通型號，其常常安設在供電機房中，以此保證供電穩定，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定。對于多線路供電，自動氣象觀測系統傳感器傳輸效率高，通過增加數據格式可以自動切換供電設備，并在數字集群通信系統下實現多路復用發送功能。

（四）設計方案應用現狀

數字集群通信技術在自動氣象觀測系統中的應用也可以表現在數據轉化設備多路串口單片機配置中，以此通過場外數字傳感器將數據直接轉化為數字集群通信系統格式中的AT數據報，通過AT數據報終端生成初始數據，以此通過制定程序進行處理。這種多路復用數字集群通信系統終端控制對系統信道的占用，最終減少數據數量，降低系統運行成本。但是在具體設計中需要注意以下問題：第一，要注意每個設備數據的純熟量，通過計算最大傳輸量來確定數據節點的傳輸時間，以此精準計算出探測設備數據通道尺寸;第二，在復用通信通道時，會出現數據阻斷現象，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的數據作為復用數據進行處理，需要設置自動刪除模塊，以此在多點數據運輸時可以生成協議頭[3] 。

（五）注意事項

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

四、結束語

綜上所示，自動氣象觀測系統運行環境復雜，為了確保系統數據傳輸、供電等功能的安全和穩定，需要將數字集群通信技術應用在自動氣象觀測系統運行中，以此通過設備控制、方案設計等，有效解決無線數據傳輸問題。

參考文獻

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

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

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