自动气象站GPRS控制器设计与实现

　　根据中国气象大气监测项目[1]和广东省气象局十五计划建设的要求,在广东省范围内先后建设了760多套区域加密自动气象站实时监测设备,这些设备实时监测并采集气象数据通过GPRS通信方式及时传回到气象信息处理中心,供广大气象工作者使用,为做好气象服务工作提供可靠的科学依据。随着无人值守自动气象站建设环境复杂化和广东省移动公司GPRS网分布存在局部不合理状况,不定时会造成部份自动气象站GPRS数据采集系统出现中断,甚至小部份出现假在线现象,造成该站的实时气象资料不能及时传回到省气象信息处理中心,这时一定需要台站技术人员赶赴现场对GPRS通信模块进行重新上电复位后才能正常业务运行,造成台站要加大人力物力的投入。实时到报率的下降会对预报和研究应用造成一定的影响,特别在恶劣的天气过程,影响更尤为突出。针对这种情况,本文利用自动化控制、通信和微电子技术,设计出一种自动监测GPRS通信模块状态控制器,同时具有通信能力、分析判断能力和复位外部通信模块能力。有效解决上述问题,使台站节省人力物力,也提高自动气象站的实时资料到报率,更有效保证自动气象站正常业务运行。

　　1　硬件电路设计

　　控制器用于GPRS模块状态的监测,对通信数据的接收和分析,确定GPRS通信模块的状态,实现其进行控制;允许设置节目表参数和复位GPRS模块等功能。根据控制器的功能要求,需要1个串行通信口,符合计算机上使用的RS-232接口信号要求;具有一定程序空间,直接内置控制程序,实现独立自主工作;具有数据存贮空间,能存贮预设设置节目表参数和进行数据分析;能自动获得当前时间;具有复位外部设备的控制接口;当控制器出现死机、上电、掉电和电压过低时能自动复位并重新自动运行。充分考虑所有功能。GPRS控制器结构框图见图1[2]。

　　1·1　中心控制单元

　　GPRS控制器要实现自动正常运行,必须要有CPU(Center Process Unit)芯片,即单片机。考虑到程序存贮的需要,本设计采用INTEL公司的低功耗8位CMOS微处理器89C58芯片[3]。该芯片具有1个串行通信口UART,4个8位输入/输出接口,2个16位定时计数器,16位地址线可直接寻址64Kbyte程序存贮器和64Kbyte数据存贮器;该芯片特有32Kbyte程序存贮空间,可将控制程序直接驻入,可免去外部存贮器;是一种性能价格比较高的微处理器。单片机1个串行口UART通过电平转换单元后接到GPRS通信模块通信接口上,接收经该模块传送气象数据、设备运行状态和接收管理中心的操作命令等信息,通过对这些数据的分析,可判断出通信模块的正确状态;若发现通信模块处于下线或做假在线状态,单片机通过输出接口发出复位电平信号,驱动控制接口电路,强行使GPRS通信模块断电并重新上电复位运行,使该通信模块重拔号正确连接移动公司的GPRS通信网络,保证自动气象站资料的及时传送。