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GPRS的遠程自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
饒健

關(guān)鍵字:gprs internet 雨量站 自動氣象站
摘要:一種新型的無線自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)突破傳統(tǒng)自動氣象網(wǎng)絡(luò)信息采集和傳輸?shù)确矫娴娜觞c,結(jié)合移動無線傳輸和Internet技術(shù)使用GPRS數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)雨量監(jiān)測的自動化,無線化。采用VC++編程建立數(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)信息進行處理,最終達到氣象資料在互連網(wǎng)上共享并為用戶服務(wù)的目的。
移動通訊和Internet技術(shù)的發(fā)展正給社會帶來深刻的變化,而GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成熟使它在許多行業(yè)中得以應(yīng)用,這也為測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了一種新的手段

1、自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)概況
自動氣象站是由電子設(shè)備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸?shù)臍庀笳?。從?shù)據(jù)傳輸方式上分通常有兩種形式:通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息的自動氣象站和通過GPRS無線方式直接發(fā)送信息的自動氣象站。將多個自動氣象站數(shù)據(jù)信息利用有線或無線方式連接至數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)就構(gòu)成了自動氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),通常它采集到的數(shù)據(jù)是多要素的氣象信息。我們這里所介紹的是雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)采集的是單要素雨量信息,通過擴展自動站的傳感器系統(tǒng)即可實現(xiàn)多要素信息采集。
該自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是由自動雨量站、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(無線方式)、數(shù)據(jù)中心工作站及其局地計算機網(wǎng)絡(luò)組成的自動氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):



自動雨量站作為系統(tǒng)的端站安裝于各個觀測點。其中無線自動雨量站主要由傳感器單元、單片機系統(tǒng)和GPRS數(shù)據(jù)終端單元(采用北京東方訊DTU EIC-CG12構(gòu)成)。有線自動雨量站由傳感器單元和單片機系統(tǒng)構(gòu)成,并配有局地微機系統(tǒng)。
無線自動雨量站直接通過GPRS數(shù)據(jù)終端將信息以無線傳輸方式發(fā)送出去,通過無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商轉(zhuǎn)送到Internet,經(jīng)由Internet最終進入數(shù)據(jù)處理中心;有線自動雨量站利用局地微機系統(tǒng)對采集到的氣象信息進行處理,并直接通過Internet傳送到數(shù)據(jù)處理中心。無線自動雨量站的通信費用是以數(shù)據(jù)流量來計算的,費用低廉,而且使自動站有更強的地域適應(yīng)空間,只要移動電話網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的地方都能通信。
數(shù)據(jù)處理中心工作站是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主控部分,由一臺主服務(wù)器和三臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成。主服務(wù)器在公網(wǎng)上有固定的IP地址,三臺數(shù)據(jù)服務(wù)器通過集線器與主服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)。主服務(wù)器上安裝有SQL SERVER2000,用于接收和處理雨量資料,三臺數(shù)據(jù)處理器分別負責(zé)接收來自GPRS無線傳輸?shù)挠炅空拘畔?、接收來自有線傳輸?shù)挠炅空拘畔⒑蛯φ块T提供雨量數(shù)據(jù)服務(wù)(如網(wǎng)頁瀏覽、信息服務(wù)等)。從各測站發(fā)回的氣象資料經(jīng)整理后存入SQL Server數(shù)據(jù)庫,并通過網(wǎng)頁瀏覽方式提供給政府決策部門及其他用戶。

2、整體系統(tǒng)構(gòu)成
2.1 通過GPRS無線方式直接發(fā)送信息的雨量站
系統(tǒng)中GPRS無線數(shù)據(jù)終端(DTU)采用了北京東方訊DTU EIC-CG12 GPRS數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸速度快,數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點。單程<1秒,速度可達40 kbit/s一個RS232串口,內(nèi)置GPRS模塊。串口速率高達115200bps支持參數(shù)設(shè)置、TCP客戶、TCP服務(wù)器、UDP、設(shè)備透明傳輸?shù)饶J?。通過超級終端類似于AT指令方式或設(shè)置程序靈活設(shè)置通信參數(shù)支持靜態(tài)IP,域名,SMS找IP等多種主機發(fā)現(xiàn)方式掉線自動重新?lián)芴柟δ?,省電模式?br/>自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)傳輸部分采用中心點~多點的方式


無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式示意
自動雨量采集設(shè)備有多個,它們用各自的GPRS數(shù)據(jù)終端將數(shù)據(jù)打成IP包,經(jīng)GPRS空中接口接入無線GPRS網(wǎng)絡(luò),由移動服務(wù)商轉(zhuǎn)接到Internet,最終通過各種網(wǎng)關(guān)和路由到達統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心工作站。需要指出的是GPRS終端向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)是間斷性發(fā)送,可以根據(jù)需要調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率,這在一定程度上也降低了無線信息傳輸費用。在整個無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中首先要解決的關(guān)鍵問題是:如何進行氣象信息采集單元與GPRS終端的連接,如何根據(jù)具體無線網(wǎng)絡(luò)情況合理設(shè)置,如何進行數(shù)據(jù)打包發(fā)送并在數(shù)據(jù)中心工作站實現(xiàn)接收。
2.2 數(shù)據(jù)中心工作站


數(shù)據(jù)中心站構(gòu)成示意圖
主服務(wù)器安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng),并安裝了SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫管理軟件。所有來自終端自動雨量站的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)首先進入具有固定的IP地址的主服務(wù)器。但是考慮到服務(wù)器的穩(wěn)定運行問題通常不允許在服務(wù)器上安裝其他應(yīng)用軟件,為了降低主服務(wù)器的負荷,系統(tǒng)中需要另外增加三臺服務(wù)器來分擔(dān)主服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。這四臺服務(wù)器共同構(gòu)成類似于內(nèi)部局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心工作站(DSC)。雖然數(shù)據(jù)中心站有多臺服務(wù)器,但它對外部公網(wǎng)只提供一個IP地址,因此在架設(shè)過程中采用了一種網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)技術(shù)。NAT端口映射功能將一臺主機的假IP地址映射成一個真IP地址,當(dāng)用戶訪問提供映射端口主機的某個端口時,服務(wù)器將請求轉(zhuǎn)到內(nèi)部提供這種特定服務(wù)的主機??梢宰寖?nèi)部網(wǎng)絡(luò)中某臺機器對外部提供WWW服務(wù),而不是將真IP地址直接轉(zhuǎn)到內(nèi)部提供WWW服務(wù)的主機。