数据通信服务器.doc

数据通信服务器目 录第 1 章数据传输技术31.1数据通信服务器工作原理31.1.1数据通信服务器的构成31.1.2数据通信服务器的工作特点41.1.3GPRS 技术简述41.2各部分的系统原理51.2.1采集器接口51.2.2通信模块接口51.3数据通讯51.3.1接入方式51.3.2设备兼容61.4本章小结6 第 1 章 数据传输技术1.1 数据通信服务器工作原理数据通信服务器通过串口通信方式与数据采集器进行连接，为数据采集器提供远程通信连接组成自动站。支持TCP/IP GPRS数据通信方式和GSM短消息数据通信方式，并且这两种方式之间可互为备份，可按照设定的工作参数，定时从数据采集器中下载实时的观测数据，并依照特定的通信协议格式，通过无线网络发送给中心站服务器，同时还可通过无线网络接受中心站的控制指令，完成特定的任务操作（如提取历史数据等），该设备还具有自动站电源监测功能、短信实时气象数据报告等功能。1.1.1 数据通信服务器的构成系统模块划分原则：硬件功能上划分为电源模块，数字电路处理模块，射频处理模块，存储处理模块。系统软件模块划分为数据收集模块，数据处理模块，数据存储模块，通讯处理模块，调试处理模块。各模块功能说明：电源模块：负责电源部分管理，包括设备供电电源，无线模块电源，各器件电源及传感器电源，提供太阳能供电接口，蓄电池接口。数字电路处理模块：包括数据存储电路，串口通讯电路等。数据收集模块：通过多种总线通讯，收集各种智能传感器、智能采集器的数据。数据处理模块：根据各个数据要素的特性，进行相应的数据过滤和数据计算。数据存储模块：包括系统参数存储，系统数据区数据存储，系统主动重启时临时变量的存储等。通讯处理模块：包括对通讯模块的协议控制，利用通讯模块进行短信处理及GPRS（CDMA）通讯处理，通讯异常的容错处理等。调试处理模块：针对系统运行情况，需要通过串口进行设备监控和调试，需要设计一套调试协议，以便于系统维护。1.1.2 数据通信服务器的工作特点数据采集器的观测数据一般为定时数据，特殊天气出现时进行加密观测，数据总量存在多点传输，单点数据量少的特点。对于一个包含气温、气压、风向、风速、湿度及降水量要素的单点观测站，需要定时传输的数据约30字节，1天的正点传输量不到1K字节，如实行每10 min 时间间隔传输，1天的传输量也不过4 K字节左右。因此，数据通信服务器考虑到连接数据采集器的特点，必须做到准确、稳定、及时、经济。基于GPRS 的数据传输方式投资、运行成本低，它可以在不铺设线路的情况下实现大量数据采集点联网，数据采集及应用处理点可以任意移动，投资成本随测点的增多而明显降低，特别适合于多点采集，数据传输量少的野外自动气象站的数据传输及监控，这样不仅可以节约经费，而且可以缩短反应时间，提高气象服务水平。1.1.3 GPRS 技术简述GPRS 是通用分组无线业务的简称,该技术建立在GSM 网络的基础上,被称为2. 5代移动通信技术,它将无线通信与Internet 紧密结合。GPRS 作为一种先进的、全新的无线网络承载手段,具有独特优势： GPRS 引入分组交换的传输方式,使用者只有在发送或接收数据期间才占用资源,按实际通信的数据流量为计费标准,是一种面向使用的计费,计费方式更加科学合理,大幅降低使用成本。 GPRS 可提供115 Kbit/ s 传输速率(最高值为171. 2 Kbit/ s) ,明显高于其它方式。 GPRS 提供快速及时的联接,接入时间小于1 s ,大幅提高数据收集及监控效率。而且激活GPRS 应用后,将永远保持在线,类似于一种无线专线网络。用户只在发送信息时才申请无线资源,其他时间保持激活状态,发送信息的时候无需重新连接。IP 数据包通过分组交换技术被分成若干片段,通过不同的路由以存储转发的方式传送到目的端,再组成完整的数据。根据移动的网络状况,每数据包传输时间在1 s 左右,并可连续发送,从而保证实时传输的可靠性。 GPRS 支持Internet 上最广泛使用的IP 协议和X. 25 协议,提供了一个完备的基于TCP/ IP 协议的通讯解决方案,能提供Internet 和其它网络的随时随地全球性无线接入,真正实现移动办公。GPRS 作为一种高速、高效、经济的无线系统,具有网络覆盖范围广、数据带宽宽、适应性强、计价按数据流量计算、实时在线的优点,特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大量数据传输,完全满足自动气象观测站实时、多点气象观测数据采集及监控的双向数据信息传输。随着GPRS 技术在移动通信领域的发展，已经能够实际应用到许多需要无线数据传输的领域,也为气象远程自动站的数据采集传输及监控提供了一种新的数据传输通讯方式。1.2 各部分的系统原理1.2.1 采集器接口数据通信服务器与气象数据采集端以RS232或485接口进行数据通信。首先，需制定合理规范的数据通信传输格式，实现数据标准化共享。需要制订的数据格式主要有：数据通信服务器对采集器数据处理后存储、加密格式及压缩后通过串口进入GPRS Modem的数据格式；打包传输格式；数据处理终端对采集设备控制命令(如加密观测的设置及解除、回补发送) 格式，采集端对命令的应答格式；数据存储格式等。软件系统具有如下功能：对采集器数据进行解码，编码，转换成中心可识别的数据格式。1.2.2 通信模块接口数据通信服务器与通信模块端以RS232进行数据通信。GPRS Modem 对应用模块发送来数据格式的识别、打包发送及对下传指令的识别执行；数据中心IP 地址和端口设置，上网指令；数据接收、存储、管理以及与应用端用户的数据转发；状态检测及对采集端设备发送控制指令。1.3 数据通讯1.3.1 接入方式中心站软件接入方式由通讯模块处理。通讯接入模块负责各种类型的通讯接入包括TCP通讯模块、UDP通讯模块、SMS通讯模块、P2P通讯模块、FTP通讯模块和卫星通讯模块。其中TCP通讯模块、UDP通讯模块、FTP通讯模块需要公网或局域网环境支持，SMS通讯模块需要SMS设备支持，卫星通讯模块需要卫星接收设备的支持。1.3.2 设备兼容中心站软件可兼容不同厂家的设备。软件对通过各种通信接入方式接收到的自动站数据进行统一标识，针对各个厂家各种类型的设备进行数据解析，形成统一的数据格式，转入自动站中心软件总控模块进行后续处理；通信模块接收自动站中心软件总控模块发起的对各类自动站的管理维护命令，根据各个厂家各种类型的设备进行命令重组后，通过指定通信方式发送到自动站设备。1.4 本章小结GPRS 作为新一代无线通讯方式，覆盖面广，可靠性高，投入、维护运行成本低，扩展性强。基于GPRS 的无线通信服务器与采集设备可构成自动气象采集站。特别适合数据传输频繁、一次数据传输量少的远程自动气象监测站的监测数据传输、监控及应用现场服务，可满足气象数据采集实时性、同时性要求；该系统可实现远程自动气象站监测数据