气象信息组网技术与应用..docVIP

滨江学院 《气象信息组网技术》 课程论文 题 目 自动气象监测网络系统 院 系 滨江学院 专 业 计算机科学与技术 学生姓名 张吉耀 学 号 20112308033 二Ｏ一四年六月二十四日 摘要： 针对目前自动气象监测系统在建设和运行中出现的硬件成本高和信息孤岛等问题，提出了基于微软的WindowsAzure云计算平台的自动气象监测网络系统。系统采用通用分组无线服务（GPRS）组网技术实现自动气象站的接入，运用微软的Blob、Table存储和SQLAzure数据库进行海量数据存储，结合ASP．NET及Flash技术在WindowsAzure平台上开发和部署Web的门户网站，为用户提供统一访问平台。结果表明该系统的实现较好地解决了问题，对各种范围内自动气象监测网络系统的开发具有建设性意义。 引言： 近年来，全球气候异常现象越来越显著，气象灾害引起的经济损失日益严重，随着公众气象意识的提高，对气象信息监测、气象发布提出了更多更高的要求。目前，自动气象监测系统的研制方面已经取得了很大的发展，其中最具代表性的是自动气象站，各种已投放建设的自动气象站分布在全国各地，组建的自动气象监测系统极大提高了局部性天气系统的预报预警能力及监测能力，为地面气象观测发挥了积极作用。除了国家专门的各级气象台，自动气象站监测系统在大型厂矿、大专院校、科研单位、民航、海洋、农业、林业、水利、电力、石油和地质等非气象部门也得到了广泛应用。但自动气象监测系统在各应用部门发展良莠不齐，各部门花重金购服务器和软件等，有自己的信息管理中心，从数据库到服务器及业务管理系统都各不相同。这不仅造成了中小型单位资金投入的巨大负担，还使得不同单位之间相互沟通时，缺乏统一规划下的用户访问接口，不能很好地做到任务统一调度，即信息缺乏共享，存在信息孤岛。云计算是互联网发展带来的一种新型计算和服务模式，它是通过分布式计算和虚拟化技术建设数据中心或超级计算机，以租赁或免费方式向技术开发者或企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务。其中虚拟化技术实现了信息技术资源的逻辑抽象和统一表示，在大规模互联网数据中心管理和解决方案交付方面发挥着巨大作用，可以实现跨系统的资源动态调度，将大量的计算资源组成IT资源池并动态创建高度虚拟化IT资源供用户使用，具有专业性、经济性、灵活性、共享性和可靠性。 本文针对自动气象监测系统建设和运行过程中出现的各种问题，引入了云计算技术，设计和实现基于云计算平台的自动气象监测网络系统，以达到减少各部门硬件投入成本，实现全网信息共享的目的。 1.系统总体设计 本文结合微软云计算平台设计了图1所示的自动气象监测网络系统。该自动气象监测网络系统的工作原理为：用已接入系统的自动气象监测站点气象要素传感器对气象情况进行实时采集，采集到的海量数据可以通过通信链路传送至数据中心———微软云计算平台进行分析处理，再通过适当的网络传送至各个应用客户终端，为公众和企业决策部门提供及时准确的信息。整个自动气象监测网络系统自下而上分为感知层、网络层和应用层。 2.关键技术研究及实现 2．1自动气象站网的组建 本文以无线遥测自动气象站为研究对象，将感知数据先后经过网关和网桥发送到接入网络，通过接入网络，把中间或最终处理结果传送到“云端”。因此自动气象站的网络组建成了感知层实现的关键。用户的自动气象站可能分布在全国各地，地理环境各不相同，包括条件及其恶劣和艰苦的无人区。为了使各种用户的自动气象站都能合理地接入系统，组网技术是关键，也是决定感知层中气象数据资料是否能有效、快速传播的根本保证。通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService，GPRS），是在现有的全球移动通信系统（GlobalSystemforMobilecommunication，GSM）上发展出来的一种新的分组数据承载业务，特别适合于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输。根据自动气象站资料数据量较小，资料传输次数密度大，资料传输突发性高等特点，GPRS是当前适合气象站网络组建的可靠技术。本自动气象监测网络系统组网根据GPRS网络提供的通信连接方式和现有自动气象站系统通信情况，设计了具有统一的接入点名称（AccessPointName，APN）、统一的IP地址规划、统一的数据传输规范协议和数据传输格式的自动气象站网。在该自动气象站组建的网络系统中，自动气象站负责气象数据（如：风向、风速、雨量、温度、湿度、气压等）的采集，并提供对外连接的RS232接口，DTU负责连接GPRS网络，接收发送自动气象站资料，在自动气象站与通信处理中心的数据交互中起着桥梁的作用。GPRS网络负责气象数据的无线传输，并通