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GPRS的遠程自動雨量監測網絡
饒健

關鍵字：gprs internet 雨量站 自動氣象站
摘要：一種新型的無線自動雨量監測網絡。該網絡突破傳統自動氣象網絡信息采集和傳輸等方面的弱點，結合移動無線傳輸和Internet技術使用GPRS數據終端實現雨量監測的自動化，無線化。采用VC++編程建立數據庫并對數據信息進行處理，最終達到氣象資料在互連網上共享并為用戶服務的目的。
移動通訊和Internet技術的發展正給社會帶來深刻的變化，而GPRS無線數據傳輸技術的成熟使它在許多行業中得以應用，這也為測控系統的數據傳輸提供了一種新的手段

1、自動雨量監測網絡概況
自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站。從數據傳輸方式上分通常有兩種形式：通過有線網絡發送信息的自動氣象站和通過GPRS無線方式直接發送信息的自動氣象站。將多個自動氣象站數據信息利用有線或無線方式連接至數據中心處理系統就構成了自動氣象監測網絡，通常它采集到的數據是多要素的氣象信息。我們這里所介紹的是雨量監測網絡采集的是單要素雨量信息，通過擴展自動站的傳感器系統即可實現多要素信息采集。
該自動雨量監測網絡是由自動雨量站、數據通訊網絡(無線方式)、數據中心工作站及其局地計算機網絡組成的自動氣象數據采集系統：



自動雨量站作為系統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、單片機系統和GPRS數據終端單元(采用北京東方訊DTU EIC-CG12構成)。有線自動雨量站由傳感器單元和單片機系統構成，并配有局地微機系統。
無線自動雨量站直接通過GPRS數據終端將信息以無線傳輸方式發送出去，通過無線網絡供應商轉送到Internet，經由Internet最終進入數據處理中心；有線自動雨量站利用局地微機系統對采集到的氣象信息進行處理，并直接通過Internet傳送到數據處理中心。無線自動雨量站的通信費用是以數據流量來計算的，費用低廉，而且使自動站有更強的地域適應空間，只要移動電話網絡信號覆蓋的地方都能通信。
數據處理中心工作站是整個網絡系統的主控部分,由一臺主服務器和三臺數據處理服務器組成。主服務器在公網上有固定的IP地址，三臺數據服務器通過集線器與主服務器聯網。主服務器上安裝有SQL SERVER2000，用于接收和處理雨量資料，三臺數據處理器分別負責接收來自GPRS無線傳輸的雨量站信息、接收來自有線傳輸的雨量站信息和對政府部門提供雨量數據服務(如網頁瀏覽、信息服務等)。從各測站發回的氣象資料經整理后存入SQL Server數據庫，并通過網頁瀏覽方式提供給政府決策部門及其他用戶。

2、整體系統構成
2.1 通過GPRS無線方式直接發送信息的雨量站
系統中GPRS無線數據終端(DTU)采用了北京東方訊DTU EIC-CG12 GPRS數據通信穩定，數據傳輸速度快，數據量大的優點。單程<1秒,速度可達40 kbit/s一個RS232串口，內置GPRS模塊。串口速率高達115200bps支持參數設置、TCP客戶、TCP服務器、UDP、設備透明傳輸等模式。通過超級終端類似于AT指令方式或設置程序靈活設置通信參數支持靜態IP，域名，SMS找IP等多種主機發現方式掉線自動重新撥號功能，省電模式。
自動雨量監測網絡無線數據傳輸部分采用中心點~多點的方式


無線網絡構成方式示意
自動雨量采集設備有多個，它們用各自的GPRS數據終端將數據打成IP包，經GPRS空中接口接入無線GPRS網絡，由移動服務商轉接到Internet，最終通過各種網關和路由到達統一的數據處理中心工作站。需要指出的是GPRS終端向數據業務中心發送數據是間斷性發送，可以根據需要調整發送數據的頻率，這在一定程度上也降低了無線信息傳輸費用。在整個無線網絡設計過程中首先要解決的關鍵問題是：如何進行氣象信息采集單元與GPRS終端的連接，如何根據具體無線網絡情況合理設置，如何進行數據打包發送并在數據中心工作站實現接收。
2.2 數據中心工作站


數據中心站構成示意圖
主服務器安裝Windows Server 2003操作系統，并安裝了SQL Server 2000數據庫管理軟件。所有來自終端自動雨量站的數據經過網絡首先進入具有固定的IP地址的主服務器。但是考慮到服務器的穩定運行問題通常不允許在服務器上安裝其他應用軟件，為了降低主服務器的負荷，系統中需要另外增加三臺服務器來分擔主服務器的數據處理任務。這四臺服務器共同構成類似于內部局域網的數據中心工作站(DSC)。雖然數據中心站有多臺服務器，但它對外部公網只提供一個IP地址，因此在架設過程中采用了一種網絡地址轉換(NAT)技術。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，當用戶訪問提供映射端口主機的某個端口時，服務器將請求轉到內部提供這種特定服務的主機。可以讓內部網絡中某臺機器對外部提供WWW服務，而不是將真IP地址直接轉到內部提供WWW服務的主機。