气象采集信息系统系综述

关于气象信息采集系统的研究——文献综述

湖州师范学院求真学院信息与工程系 07083415 徐桥

摘要：气象信息采集系统利用实时采集的气象资料，对未来一定时段内的气象情况作出较为精确的预测和预报，在生活中有着很大的需求。其结构主要分为气象信息采集，数据接收和数据传输还有数据显示。本文主要针对基本气象信息的采集，分析当代气象信息采集系统的发展现状，指出其中的存在的问题，并对未来的发展趋势作一个前瞻。

关键词：信息采集，无线传送，气象数据分析

1、引言

气象服务是经济建设、国防建设、社会发展和人民生活的基础性公益事业。因此充分利用无线通信技术，开展气象情报信息和气象预测信息技术研究，提高气象服务质量，对国计民生具有重要得意义。文章提出气象信息业的发展现状，当代气象信息业的研究水平，其中存在的问题与改进方案，以及气象信息业的未来发展趋势。

目前多数气象局分为省，市，区气象局和数个气象站，原有的气象信息系统地面网络建设较早，设备性能低，线路传输速率低，延时较大，采集数据比较单一，因此很难满足现代社会发展下，人们在生产生活上的需求。因此，建设一个更完善，高效的气象采集系统迫在眉睫。而气象信息采集系统正是解决这些问题的最好办法。

气象信息采集系统的研究和发展，是社会稳定发展的需要。它使人们对气象信息有了更深更准确的了解，对学习，生产，生活有着莫大的帮助。

2、气象信息采集系统研究的现状与发展

2.1 研究现状与不足

经过60年的发展，我国气象信息能力不断增强，精细化程度大大提高，基本建成了比较完善的数值预报预测业务系统。据了解，我国气象预报预测业务已由单一天气预报发展为目前的灾害性天气短时临近预报、短期气候预测。但相比世界上的先进国家，我国的气象信息采集系统发展还是显露出很多的滞后，主要在技术和工艺装备、测试仪表、开发能力、稳定性和可靠性等方面表现出较大差距。

(1)基于CAN总线的自动气象观测系统设计

根据地面气象要素观测的需要．设计了一种基于CAN总线接口的自动气象观测系统，并详细介绍了该观测系统的总体结构设计和工作原理。系统采用主从方式．通过CAN总线将各个观测节点连接起来，并将各个观测节点采集的数据传输到上位PC机处理。观测节点采用MSP430单片机为主控制器，控制和处理传感器采集数据．并通过CAN控制器MCP2515将采集的数据传输给上位机。该系统硬件结构简单、可靠性高、测试结果能满足实际的测量要求[1]。

(2)基于CDMA 1X网络的远程无线数据采集系统

介绍CDMA IX网络在自动气象信息远程无线数据采集系统中的应用，描述了系统架构和无线DTU的配置，给出了下位机通信和上位机接收数据管理软件编程。该系统在江苏省自动雨量检测系统与高速公路自动气象站中得到广泛应用，具有较大的实用价值和经济价值[2] 。

(3)基于GIS组件的无线数据采集系统陈映真

高斯模型的稳定气象条件假设在真实事故场景下难以成立[3]，且对地形因素考虑也被过度简化，导致对于毒害性气体泄漏进行扩散模拟的结果与实际相差较大．通过开发变气象条件下的改进高斯烟团叠加模型(UWF—SPM)；构建实时气象采集硬件系统获取事故场景下的实时气象信息，结合GIS技术实现在事故发生地空气动力粗糙度参数(Z0)的确定；编程实现毒害性气体泄漏扩散浓度分布实时模拟，减小模拟结果和实际事故后果之间的差距，更加有效地辅助该类事故的应急救援决策工作[4]。

文献[5]结合组件式GIS二次开发技术的应用研究，利用Visual Basic可视编程语ADO(2010年广东高考作文Microspft ActiveX Data Objects）数据库编程技术在SQL Server2000奇人趣事数据库基础上，建立了集信息采集、分析处理、发布传输于一体的农业气象信息服务系统，通过GIS功能组件MapObjects2.1，表现时间与空间全方位配置的农业气象信息。

(4)基于GPRS的无线数据采集系统

文献[6]设计了一个基丁GPRS的两要素自动气象站，并实现了，气象要素采集的自动化和网络化。文中首先讨论了GPRS数据通讯的优点、分析了温度、雨量要素传感器的接口特

北京质检总局点。在电路设计部分，以ADuC812微控制器为核心．讨论了GPRS的通讯接口的设计；详细介绍了铂电阻测量电路可能引起误差的恒流源、外接引线等问题的处理；以及外部干扰引起测雨计数误跳等问题的处理[7]。

文献[8]通过对远程自动气象站数据实时采集传输通讯方式的比较，提出基于通用分组无线业务(GPRS)的远程自动气象站数据实时采集和传输系统的技术方案，以小数据流方式，实现野外自动气象站观测数据的实时采集、传输和对观测设备运行的监控[9]，达到节约经费，提高数据传输时效的目的，并将此系统成功地用于苏通长江公路大桥施工期气象环境监测与预警系统中[10]。

通过GPRS技术来构建采集传输系统具有充分利用现有网络资源，降低建设成本，缩短建设周期等优点。利用其来采集、传输气象信息数据，可以对将来一段时期内的气象形势做出较为准确的预报，对人们的日常生活给予方便，为防洪抗汛提供决策支持[11]。

(5) 基于GSM的无线数据采集系统

针对传统农田气象信息远程监控系统采集机构布线难、成本高、传输距离有限等不足，提

出利用GSM网络覆盖范围广、价格低廉等优势设计的无线网络采集节点方案[12]，阐述无线网络采集节点的硬件构成、通信原理和具体实现方法。实验表明[13]，该设计方案合理可行，能实现农田气象信息的定时采集、稳定传输和实时报警。

文献[14]针对当前气象信息更精、更细、更及时的需求同信息发布能力不足的矛盾，提出基于GSM MODEM的天气播报系统。该系统使用了PC多样化气象信息采集和对GSM MODEM控制技术，具有及时性和多样性的特点，是解决“最后一公里”的有效手段[15]，特别适用广大农村地区。

2.2 未来的发展趋势

随着社会经济的发展，科学技术的进步，尤其是微型计算机、通信、传感器等技术的发展和推广应用，必将进一步推动气象信息采集系统技术向微功能、多功能、智能化、高精度、高可靠性方向发展。

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随着科技的发展，气象信息采集系统越来越完善，被应用到各种恶劣的环境当中。本次气象信息采集系统的设计，结合了当前各种气象信息采集系统的优点，改进了一些不足，以简单，高效为原则，设计出实用的气象信息采集系统。

参考文献

[1]财经界叶小岭，杨大红，周金兰.基于CAN总线的自动气象观测系统设计[J]，自动化与仪表. 2009，24(9)：19-21.

[2]郭杨，葛化敏，焦圣明，袁成松.基于CDMA 1X网络的远程无线数据采集系统[J]，微计算机信息，2007，23(7)：86-90.

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[4]Grimmond C S B.King T S. Roth M anemometrically determined roughness and displacement lengths in urban areas，1998.

[5]刘丽,刘清,宋国强,王体健.基于GIS组件的农业气象信息服务系统[J]，中国农业气象，2006，27(4)：305-309.

[6]刘兴丽，高宪双，张丽芳，张文斌，韩亮.基于GPRS的两要素自动气象站的设计[J]，自动化技术与应用，2007，26(8)：40-42.

[7]徐宁军,陈战平,冯志伟.GPRS业务在自动气象站网数据传输中的应用[J]，气象科技，2006(01)：112-115.

[8]刘聪,顾建, 吴国平,袁成松,黄世成. 基于GPRS的远程气象观测数据实时采集传输系统及其应用[J]，应用气象学报，2004,15(6)：712-718.

[9]JOSEPH Ho，Zhu Yixin, SESHU Madhavapeddy. Throughput and buffer analysis for GSM General Packet Radio Service (GPRS)[C], Wireless Communication sand Networking Conference，IEEE，1999,1427-1431.

[10]王颖，刘小宁.自动站与人工观测气温的对比分析[J]．应用气象学报，2002，13(6)：741-748.

[11]徐贝贝，何晖.基于GPRS气象信息数据采集传输系统[J]，景德镇高专学报，2005，20(4)：48-49.