GPRS技术在自动气象站组网中的应用分析

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随着气象观测自动化程度的提高， 在各种恶劣复杂地理环境中的自动气象站日益增多。有效的传输手段决定着自动气象站观测资料获取的及时性与有效性。由于地理环境的限制，特别是在一些偏远地区，有线数据传输受到了很大的制约， 因此无线数据传输成为最好的传输方式。
目前无线传输数据的方式主要有两种：
GPRS (General Packe tRadioService)， 即通用分组无线业务，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务。GPRS理论传输速率可达171.2Kbps，平均业务速率可以达到20Kbps到40Kbps。
CDMA(Code Division Multipl Aceess)，它是在数字技术上的分支——扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA理论传输速率可达308Kbps，平均业务速率为80 Kbps-100Kbps。
以上两种技术只在有业务数据传送时，才动态地申请和占用无线资源，因此采用分组数据方式可以做到“永远在线”。按照接收和发送数据包的数量来收取费用，符合自动气象站数据传输的要求。实验证明，GPRS网络接入速度快，覆盖范围广，是自动气象站数据传输的最好手段。
1 系统组成
整个自动气象站组网系统由自动气象站、数据通信专用终端(DTU)、GPRS网络、数据接收系统、数据处理系统、数据分发系统组成。如图1所示。

图1 自动气象站组网系统

自动气象站移动终端与气象中心数据处理机均采用中国移动公司分配的专门的APN进行网络接人，利用SIM卡的唯一性，对SIM 卡手机号码进行鉴别授权，对SIM卡号和APN进行绑定，划定可接人系统的用户，只有属于系统内的SIM 卡手机号才能访问专用APN， 普通手机的SIM 卡号无法呼叫专门的APN。自动气象站通过GPRs网络将采集器获取的各种气象资料传输到移动数据中心，移动数据中心通过专线网络与区域气象中心局域网中的数据处理机连接， 数据处理完毕后存储在中心服务器上。同理，数据处理机也可以通过专线网络和GPRS网络向自动气象站发送各种指令，如时间校正、采集器开关!状态报告等。
2 GPRS在气象信息传输中的优势
2.1 覆盖范围广
由于气象信息采集点数量众多，分布在全省范围内，部分气象信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。另外，还必须考虑今后系统扩充的可能，必须具有良好的可扩展性。由于目前GPRS已覆盖省内绝大部分地区，能够满足气象信息采集传输系统对覆盖范围的要求。
2.2 数据传输速率高
每个气象信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内，目前GPRS实际数据传输速率在40 Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率(≧10Kbps)的需求。
2.3 系统的传输容量大
气象中心站要和每一个气象信息采集点实现实时连接。由于气象信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
2.4 通信费用低
采用传统的有线方式建立气象信息采集传输系统， 必须租用专线或电话线进行连接。由于气象信息采集点必须与中心随时保持连线状态， 而每次数据发送的数据量很小(在几K 至10K之间)， 线路资源利用率很低， 平均每一个气象信息采集点每月的线路费用为800-1200元。而如果采用GPRS通信方式， 由于GPRS采用按数据流量计费的方式，资源利用率高， 月通信费用将在50 元之内。
3 气象信息采集系统GPRS无线数据传输
GPRS无线DDN系统由数据中心!数据传输通道(CPRS网络)、用户数据终端单元(GPRS DTU) 构成。DTU 可直接与用户设备通过RS-23 2或RS-485 接口连接， 数据中心的组网略微复杂一些，根据数据中心接入方式不同可分为：专线接入、GPRS接入和Internet接入。
采用专线接人需要向电信申请专线且需要一台支持GRE隧道功能的路由器，速度快，无干扰， 可处理大量站点数据，但投入成本比较高；采用GPRS接人需向电信申请APN服务，传输带宽受到限制；而采用Internet 接人成本较低， 且不存在跨区域的问题， 但会受到Internet线路的限制。采用GPRS构建气象信息采集系统， 不仅能很好地满足气象信息采集的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户， 随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。对于气象用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外， 由于接入设备可以移动，当气象观测站和气象信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于气象采集工作的特点。
4 结语
实践证明，基于GPRS网络的自动气象站组网系统具有良好的稳定性，较高的性价比，很好地满足了气象观测业务的需求。GPRS技术的应用将会越来越广泛。