基于GPRS的自動氣象站數據傳輸及應用

黃銳　杜世曄　藍天飛

【摘要】 無線通信技術在不斷的發展，其解決許多通信問題，比如：一些偏遠和無人地區的通信。GPRS是一種先進的無線通信方式，其可以完成對于無人值守地區的氣象資料的傳輸，可以說GPRS在目前的無線通信領域占據著重要地位。本文就基于GPRS的自動氣象站數據傳輸及應用進行分析和探討。

【關鍵詞】 GPRS 自動氣象站 數據傳輸 應用

GPRS又被稱作通用無線分組業務，其優勢是：（1）永遠在線；（2）按量計費，因此和GSM相比，比較經濟。因自動氣象站大多建立在在無人地區，使用GPRS通信，可以有效解決偏遠地區氣象數據的自動傳輸問題。也可以免除人工干預，極大的降低了人力資源的投入。

一、GPRS協議

GPRS協議分析。當用戶處于在端到斷分組轉移的模式下時，GPRS可以讓用戶發送和接收數據，在此情況下不需要使用電路交換模式的網絡資源。因此，提供的無線分組業務既成本低，又高效。作為一種新的移動數據通信業務，GPRS可以將高速無線IP或X.25服務提供給移動用戶。由于GPRS使用的是分組交換技術，因此對于每一位用戶來說可以對多個無線信道進行占用，而數據傳輸速率會達到160KbPs。GPRS技術的使用可以讓數據分組和接收得以實現，按流量計費，因此服務成本也會大大降低。

二、GPRS數據傳輸的特點

GPRS采用了分組交換技術，無論是高速數據還是低速信令，高效傳輸都可以實現，因此無線資源和網絡資源都會得到優化。和GSM不同，GPRS使用的信道編碼方案也是不同的額，主要對以下四種編碼方案進行了定義：CS-1、CS-2、CS-3以及CS-4。GPRS網絡接入的速度比較快，因此可以實現和目前現有數據網的無縫連接。GPRS可以和PI網、X.25網互通。可以對點到點以及點到多點服務，因此遠程信息處理也會實現。

在GSMPLMN中，GPRS引入了GPRS服務支持節點 （SGSN）和GPRS網關支持節點GGNS。在對GPRS業務進行訪問時，MSD執行執行GPRS接入過程。邏輯鏈路也會在MS和SGSN之間建立，MS的操作主要包括：（1）接收基于GPRS的SMS服務。（2）經由SGSN的尋呼。（3）GPRS數據到來通知。

三、系統總體設計

1、系統的構成與結構設計

在設計中，我們使用了兩個網絡結構，分別是：氣象局己經建立的內部廣域網和中國移動的GPRS網絡。

系統的網絡結構。在氣象站中，我們使用了網絡拓撲結構是星型結構。服務器一方面和公網連接，一方面和氣象局內部網絡連接，而對于每一個站點的資料可以直接傳輸到中心服務器之中。采集點會和小站計算機連接，之后通過內部網絡，小站計算機會和數據中心服務器連接。氣象數據的傳輸方式：（1）使用GPRS網絡傳輸到數據中心服務器。（2）先輸送到市級站，之后借助居于前輸送到數據中心服務器。

系統的硬件包括：（1）氣象數據采集。各類氣象要素傳感器采集氣象數據，如使用溫度傳感器對溫度信號進行測量，使用氣壓傳感器對氣壓數據進行采集，而雨量值主要使用雨量傳感器進行測得。（2）采集器。采集器的作用是將電流轉為字符，這樣有利于傳輸。（3）GPRSDTU。GPRSDTU可以把數據流發送到GPRS網絡中。（4）數據中心服務器主要對氣象數據進行存放。（5）客戶端。客戶端的作用是對氣象信息進行查看。

2、數據傳輸流程

首先，氣象儀器對氣象數據進行測量，接著，使用氣象傳感器把信號輸送到采集器中。12V太陽能會進行供電，這樣無人以及偏遠地區的供電難題就會得到解決。采集器的供電量低，因此使用太陽能供電就足夠了。最后，采集器將電壓信號轉換為脈沖信號，輸出到9針COM口，接著傳輸到DTU中，進行轉換，遠程通信就完成了。中心站是由數據處理機和外網代理服務器共同組成的。傳輸流程見圖1。

3、程序主要功能設計

（1）列表查詢。在進行列表查詢時，需要對以下因素進行選擇查詢：滿足的條件、起止的時間段、各條件之間的關系以及查詢的站點等。（2）曲線查詢。曲線查詢的查詢條件包括：氣象要素、范圍、日期以及實時監測等。（3）統計查詢。在進行統計查詢時，需要選擇以下查詢條件：統計數據的對象、日期、站點以及氣象要素。

通信技術日益完善，因此無線通信技術為信息的傳輸發揮了重要的作用，特別給一些偏僻地區帶來了很大的方便。使用無線通信技術可以讓氣象數據的采集難度降低。無線傳輸技術中，比較成熟的是GPRS，本文就基于GPRS的自動氣象站數據傳輸及應用實踐進行了分析和探討，在此只是拋磚引玉，有不足的地方還望同行提出意見。