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技術(shù)文章
GPRS的遠(yuǎn)程自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
點(diǎn)擊次數(shù)：1263 發(fā)布時(shí)間：2008-7-7
摘要：一種新型的無線自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)突破傳統(tǒng)自動(dòng)氣象網(wǎng)絡(luò)信息采集和傳輸?shù)确矫娴娜觞c(diǎn)，結(jié)合移動(dòng)無線傳輸和Internet技術(shù)使用GPRS數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)雨量監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，無線化。采用VC++編程建立數(shù)據(jù)庫并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，zui終達(dá)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(dòng)通訊和Internet技術(shù)的發(fā)展正給社會(huì)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(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了一種新的手段
1、自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)概況
自動(dòng)氣象站是由電子設(shè)備或計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)進(jìn)行氣象觀測(cè)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(dòng)氣象站和通過GPRS無線方式直接發(fā)送信息的自動(dòng)氣象站。將多個(gè)自動(dòng)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(dòng)氣象監(jiān)測(cè)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(cè)網(wǎng)絡(luò)采集的是單要素雨量信息，通過擴(kuò)展自動(dòng)站的傳感器系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)多要素信息采集。
該自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是由自動(dòng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的自動(dòng)氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：
自動(dòng)雨量站作為系統(tǒng)的端站安裝于各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。其中無線自動(dòng)雨量站主要由傳感器單元、單片機(jī)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(dòng)雨量站由傳感器單元和單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，并配有局地微機(jī)系統(tǒng)。
無線自動(dòng)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Internetzui終進(jìn)入數(shù)據(jù)處理中心；有線自動(dòng)雨量站利用局地微機(jī)系統(tǒng)對(duì)采集到的氣象信息進(jìn)行處理，并直接通過Internet傳送到數(shù)據(jù)處理中心。無線自動(dòng)雨量站的通信費(fèi)用是以數(shù)據(jù)流量來計(jì)算的，費(fèi)用低廉，而且使自動(dòng)站有更強(qiáng)的地域適應(yīng)空間，只要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的地方都能通信。
數(shù)據(jù)處理中心工作站是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主控部分,由一臺(tái)主服務(wù)器和三臺(tái)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(tái)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(tái)數(shù)據(jù)處理器分別負(fù)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?duì)政府部門提供雨量數(shù)據(jù)服務(wù)如網(wǎng)頁瀏覽、信息服務(wù)等。從各測(cè)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(diǎn)。單程<1秒,速度可達(dá)40 kbit/s一個(gè)RS232串口，內(nèi)置GPRS模塊。串口速率高達(dá)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(jí)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(jī)發(fā)現(xiàn)方式掉線自動(dòng)重新?lián)芴?hào)功能，省電模式。
自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)傳輸部分采用中心點(diǎn)~多點(diǎn)的方式
無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式示意
自動(dòng)雨量采集設(shè)備有多個(gè)，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(dòng)服務(wù)商轉(zhuǎn)接到Internet，zui終通過各種網(wǎng)關(guān)和路由到達(dá)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(fèi)用。在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中首先要解決的關(guān)鍵問題是：如何進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)打包發(fā)送并在數(shù)據(jù)中心工作站實(shí)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(dòng)雨量站的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)首*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(yùn)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(fù)荷，系統(tǒng)中需要另外增加三臺(tái)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(tái)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(tái)服務(wù)器，但它對(duì)外部公網(wǎng)只提供一個(gè)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(tái)主機(jī)的假IP地址映射成一個(gè)真IP地址，當(dāng)用戶訪問提供映射端口主機(jī)的某個(gè)端口時(shí)，服務(wù)器將請(qǐng)求轉(zhuǎn)到內(nèi)部提供這種特定服務(wù)的主機(jī)?？梢宰寖?nèi)部網(wǎng)絡(luò)中某臺(tái)機(jī)器對(duì)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(jī)。