浅谈GPRS气象信息采集传输系统在气象防雷工作中的应用

曾月明?刘翀

[摘 要]发布雷电预警信息，少不了大气电场探测仪。因为电场仪可以测量大气平均电场，当出现晴天，或者一般降雨情况下，大气电场强度曲线从电脑屏幕上反映处于非常平稳状态，当出现强雷击时，就会呈现波动很大的振幅曲线。随着我国气象业务现代化建设进程的加快，原有的气象信息系统已经逐渐不能适应气象信息数据采集和传输的要求。GPRS气象信息采集传输系统采集数据快速准确，还能快速生成统计分析，且安全可靠，它的这些特点使气象发布的实时性、稳定性及高效性都得到了极大地提高。用GPRS网络传输终端和一个功放机，就可以将气象预警短信自动转换成语音，实现气象信息更好的传输和发布。

[关键词]GPRS；气象信息；采集；传输

一、构建GPRS气象信息采集传输系统的必要性

当前，我国多数气象局分为市（地、州）级气象局及多个气象站。自动气象站数据的传输方式主要有有线传输和无线 传输两种，目前多以有线传输方式为主。有线传输存在网络布线成本高、施工困难、不宜维护等缺点，尤其在人烟稀少的偏僻地区其弊端更加显著。原有的网络中，省、市、县是主要通过X.25和PSTN组网的，其中省中心带宽为64Kbps，市县带宽则为9.6Kbps。网络传输主要用于气象实时信息或办公信息的传输。同时，国家局和全国的各级台站一起组建了卫星广播网，用于卫星数字广播。

随着我国气象业务现代化建设进程的加快，原有的气象信息系统因设备性能及线路速度低且时延长，已经很难满足自动站、雷达以及沙尘暴等资料传输的要求，也很难满足数据综合传输的需求。而卫星网的局限性也显而易见，其覆盖面小、速度慢，加之小站之间无法进行直接通信，这些都限制了网络的功能发挥。此种情况下，构建一个更快捷、更安全、更完善的气象广域网络平台迫在眉睫。这个广域网平台除了要在速度、容量上完全满足信息采集及传输的需求，还需要从规格、管理软件及安全防护等方面将原本松散的网络进行整合和统一。此外，还需要具有可扩展性，以便未来可以更方便地进行升级。以上的这些需求，GPRS无线网络都可以为之实现。加强气象监测工作，建立有效合理的综合气象监测网，可以取得连续、准确、高时空密度的气象监测数据，使雷电天气预报准确率得到进一步提高。

GPRS是通用分组无线业务的简称，这项技术建立在GSM网络的基础上，被称为第2.5代移动通信技术，该技术将无线通信与Internet紧密结合了起来。随着GPRS技术的发展，它已经能够应用到许多需要进行无线数据传输的领域，这种实践也为气象远程自动站的数据采集以及传输提供了一种新的数据传输方式。

遥测站发送信息采用GPRS，通信实时性强。支持通信信道备份自动切换，并确保数据可靠传输。系统能够长期、特别是在暴雨洪水等恶劣天气条件下可靠地工作，系统设备具有野外运行高可靠性。 系统具有先进的数据通信协议，确保数据通信的可靠性。通信协议具有信道侦听检测、碰撞及拥塞调度等功能，具有自动查错纠错功能，以保证数据通信误码率小于 10 -6 ，数据畅通率达到99%，可靠度大于99.99%。数据收集速度快，能在5 分钟内完成一次全系统的数据收集。系统便于运行管理和维护。

利用GPRS系统构建气象信息的采集传输系统，对气象信息采集点实现无线数据传输具有诸多优点，建设周期缩短，建设成本也得以降低，而且设备安装方便兼维护简单。采用GPRS构建气象数据采集系统，对于气象局来说，较低的通信费用使得气象局也享受到了实惠。此外，由于其接入设备可以移动，因此当气象观测站及气象信息采集点移动搬迁时设备也可随之迁移并且可继续使用，如此一来就可以很好地保护气象局的原有投资，所以，很适合气象采集工作的特点。

二、GPRS气象信息采集传输系统的构成

GPRS气象信息采集传输系统的软件部分包括合理規范的数据通信传输格式，以便实现数据标准化共享。其硬件部分包括气象数据采集端设备、数据中心数据接收处理端设备以及应用终端设备。具体而言，基于GPRS技术的气象信息采集传输系统由四个部分组成，这四个部分为：气象采集器、PLC逻辑控制 ，F2103 GPRS IP modem以及数据中心（包括管理工作站、数据库服务器和web发布服务器）。然后通过串口RS232或RS485传给了四信通信的IP modem（F2103），远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道后，采集终端产生的数据只要送到串口，F2103就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机；同时服务器主机下发的命令通过通道传输到F2103后，F2103通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。

风、温、湿、压参数是气象采集的四大基本要素，其中，采集器负责实时采集各种气象参数如风速、温度、湿度、气压等等，一般采集温度、湿度、辐射、风速、风向、雨量等环境参数。采集时，主要依靠湿度传感器、辐射传感器、风速感应器、风向感应器、雨量测量计及温度传感器等设备把各指标的数据传输给监测仪，接着监测仪进行分析处理，并把这些参数信息汇总到PLC控制逻辑。PLC控制逻辑使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。

综上所述，GPRS气象信息采集和传输系统特别适合气象信息的监测、采集及数据传输，可满足气象数据信息采集实时性及同时性的要求。该系统还可全面降低气象信息采集和传输的运行成本，且提高气象信息的数据传输时效及服务质量。GPRS气象信息采集传输系统采集数据快速准确，还能快速生成统计分析，且安全可靠，它的这些特点使气象发布的实时性、稳定性及高效性都得到了极大地提高。

参考文献：

[1]楼平.基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统设计.电子测量技术.2012.05.

[2]张元平.GPRS自动站数据传输的可行性分析.青海气象.2010.01.

[3]徐贝贝 何晖.基于GPRS气象信息数据采集传输系统.景德镇高专学报.2005.04.