自动气象站的实时数据传输控制策略

　　0　引言

　　随着计算机网络技术和无线通信技术的发展,目前气象数据的采集已逐渐进入自动化、无人化。纵观全国无人自动气象站的建设,大多数是以太阳能加蓄电池作为供电主体,利用GPRS无线网络进行数据传输。GPRS是通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,GPRS网络具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点。然而,由于多数自动气象站都建在乡镇一级,地理偏远,GPRS信号相对于市区信号较弱,容易造成数据无法传输。加上采集器本身电池电力供电保障问题,因电力不足造成无法启动GPRS通信模块,同样会造成数据无法及时上传,甚至造成数据缺测。因此,建立一套实时数据传输控制策略就显得尤为重要。本文着重从数据传输实时检测机制和蓄电池欠压情况下的动态电源管理模式两个方面详细阐述如何实现该控制策略。

　　1　数据传输实时检测机制

　　数据传输实时检测机制是该策略的核心内容,它是数据传输的实时性和及时性最根本的保证。数据传输实时检测机制主要由3个部分构成。分别是网络参数获取、握手确认协议以及数据重传机制。该机制涉及到自动气象站设备的采集核心模块、GPRS通信模块,还涉及到无线网络和数据收集中心站等。

　　图1是该机制的流程图。

　　1.1　网络参数获取

　　当数据需要传输时,采集核心模块首先发送请求网络状况命令给GPRS通信模块,获取GPRS网络参数,包括在线状况、信号强弱等。采集核心模块根据当时所获取的网络参数来决定是否发送数据。如果信道通畅,则及时上传数据,否则进入数据等候重发队列,并启动重传定时器,择时检测网络后重新传输。

　　1.2　握手确认协议

　　数据通过GPRS模块传输出去后,如果遇到网络信号突然变化、数据丢包乱序、数据收集中心日常维护或者其主机运行速度变慢而未及时响应数据等多种因素的影响,我们并不能保证数据可顺利被收集至中心站。因此,需要在采集核心模块和数据收集中心站之间建立一种数据传输握手确认协议,即当数据发送出去一定时间后,由数据采集核心模块向数据收集中心发送一个Inquiry命令查询是否收到数据,如果收到则由中心站回复一个ASK,否则回复NOT,表示并未收到,需要重发。

　　由于发送Inquiry查询命令是在正点数据或者加密数据收集高峰时段之后,并且是使用触发机制来让中心站响应命令,这样做并没有给中心站带来太多的负担。

　　1.3　数据重传机制

　　当采集核心模块收到NOT信息后,启动数据重传机制,记录需要重传的数据,加入到数据重传队列,并开启重传定时器。当重传定时器的时间片到达时,则首先获取网络参数,若信道通畅,发送数据后,采集核心模块与中心占进行握手确认。如此循环,直至数据全部传输完毕。