略論氣象觀(guān)測中數據通信的優(yōu)越性論文

　　1有線(xiàn)數據通信

　　業(yè)務(wù)臺站中使用的常規自動(dòng)站的數據通信方式，就是有線(xiàn)數據通信，該自動(dòng)氣象站主要是由傳感器、采集器、主控計算機、電源、專(zhuān)用通信電纜等組成，在常規自動(dòng)站中，涉及到的專(zhuān)用通信電纜是同軸電纜，其結構如圖1所示，此電纜常用于近距的音頻通信、遠距的高頻載波和數字通信及信號傳輸，主要采用SSB/FDM的調制方式，基于同軸的PCM（PulseCodeModulation—脈碼調制錄音）時(shí)分多路數字基帶傳輸技術(shù)，具有通信容量大、傳輸穩定性高、保密性好、較少受到自然條件和外部干擾影響等優(yōu)點(diǎn)。有線(xiàn)數據通信系統是通過(guò)數據電路將分布在遠地的數據終端設備與計算機系統連接起來(lái)，實(shí)現數據傳輸、交換、存儲和處理的系統，主要由數據終端設備、數據電路、計算機系統三部分組成。自動(dòng)氣象站的工作原理是自動(dòng)站各要素傳感器的感應元件在相應要素發(fā)生變化時(shí)，元件輸出的電量產(chǎn)生變化，與此同時(shí)，也產(chǎn)生了模擬信號和數字信號，這些信號被處理器實(shí)時(shí)控制的數據采集器所采集，經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化和定量化處理，實(shí)現工程量到要素量的轉換，再對數據進(jìn)行篩選，得出的氣象要素值按一定的格式儲存在采集器中，采集器再將數據通過(guò)傳輸信道傳送至臺站內的主控計算機。自動(dòng)氣象站有線(xiàn)數據通信系統結構如圖2所示。在各臺站的主控計算機中，可以實(shí)時(shí)的監測到各氣象要素值，并按規定的格式存儲在計算機的硬盤(pán)上，在定時(shí)觀(guān)測時(shí)刻，還將氣象要素值存入規定格式的定時(shí)數據文件中。根據業(yè)務(wù)需要實(shí)現各種氣象報告的編發(fā)，形成各種氣象記錄報表和氣象數據文件，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將氣象實(shí)時(shí)資料傳輸給用戶(hù)和終端數據服務(wù)中心。至此，數據完成了由采集、處理、轉換、傳輸組成的一整套通信過(guò)程，如圖3所示。

　　2無(wú)線(xiàn)通信系統

　　自動(dòng)氣象設備中，由于探測環(huán)境的限制，有些設備是需要搭建在遠離觀(guān)測臺站的野外環(huán)境，例如，區域多要素自動(dòng)站、自動(dòng)土壤濕度儀，這種情況下，自動(dòng)設備若使用有線(xiàn)通信系統，則會(huì )遇到線(xiàn)路成本高、鋪設難度大等問(wèn)題，所以只能利用無(wú)線(xiàn)通信系統來(lái)實(shí)現氣象數據的傳輸。就區域自動(dòng)站而言，是由傳感器、采集器、太陽(yáng)能電源、無(wú)線(xiàn)通信模塊幾部分組成，其用到的無(wú)線(xiàn)通信模塊是基于GPRS/CDMA技術(shù)的通信模塊，其技術(shù)的可靠性和穩定性已經(jīng)是非常高的，且功能非常強大，完全能滿(mǎn)足自動(dòng)站進(jìn)行氣象數據遠程無(wú)線(xiàn)通信的要求。GPRS（GeneralPacketRadioService—通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)）是在現有GSM（全球移動(dòng)通信系統）基礎上發(fā)展起來(lái)的一種移動(dòng)分組數據業(yè)務(wù)。GPRS通過(guò)在GSM數字移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )中引入分組交換的功能實(shí)體，以完成用分組方式進(jìn)行的數據傳輸，GPRS系統可以看作是對原有的GSM電路交換系統的基礎上進(jìn)行的業(yè)務(wù)擴充，以支持移動(dòng)用戶(hù)利用分組數據移動(dòng)終端接入Internet或其它分組數據網(wǎng)絡(luò )的需求。GPRS允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源，從而提供了一種高效能、低成本的無(wú)線(xiàn)分組數據業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數量數據傳輸。GPRS無(wú)線(xiàn)通信系統常用的兩種不同的應用方式有：（1）點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸；（2）中心點(diǎn)對多點(diǎn)數據傳輸，在自動(dòng)站中，用到的是中心點(diǎn)對多點(diǎn)的數據傳輸方式，如圖4所示（APP代表應用業(yè)務(wù)、DTU代表數據終端單元、SMS代表短消息業(yè)務(wù)、CSD代表電路交換數據、DSC代表數據業(yè)務(wù)中心）。自動(dòng)站主要使用GPRS、SMS等通信方式與中心站進(jìn)行數據傳輸，平時(shí)使用GPRS上傳數據至中心站服務(wù)器，再由FTP（雙向傳輸協(xié)議）從中心站服務(wù)器傳至數據服務(wù)中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )讓用戶(hù)共享，如果GPRS網(wǎng)絡(luò )出現暫時(shí)故障，系統自動(dòng)切換至SMS短信方式，將數據傳至中心站服務(wù)器，如果仍有上傳失敗的情況，還可通過(guò)有線(xiàn)傳輸的方式上傳至中心站服務(wù)器。

　　3結束語(yǔ)

　　通過(guò)對有線(xiàn)數據傳輸和無(wú)線(xiàn)數據傳輸兩種方式的分析和討論，可知，設備應根據不同的情況，使用不同的數據通信方式，有線(xiàn)數據通信具有數據傳輸穩定、抗干擾能力強的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是鋪設難度大、擴展性較差、維護困難，所以適合于短距離、有人值守的自動(dòng)站設備；無(wú)線(xiàn)數據通信具有成本低廉、可擴充性強、傳輸能力強的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是受網(wǎng)絡(luò )條件的制約、抗外界干擾能力較弱，所以適合于長(cháng)距離、野外的、全天候無(wú)人值守的自動(dòng)站設備。兩種數據通信方式在自動(dòng)觀(guān)測中配合使用，對于提高數據的傳輸應用率、保證自動(dòng)觀(guān)測系統的觀(guān)測質(zhì)量及提升氣象服務(wù)水平，都有著(zhù)重要的意義。

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