李嵩++李永超++夏葳++張超

摘 要：本文先對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)其在氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用展開(kāi)了一系列構(gòu)想。從而得出結(jié)論：隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字化氣象業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為了更好的和氣象業(yè)務(wù)結(jié)合，對(duì)其本身的發(fā)展有鮮明特點(diǎn)的要求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；層疊式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)；數(shù)字化氣象

1 物聯(lián)網(wǎng)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡(jiǎn)稱(chēng)IOT）是通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，即物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，物聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)了感知延伸層。感知延伸層主要實(shí)現(xiàn)信息采集、捕獲和物體識(shí)別。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)層次

學(xué)術(shù)界將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層解決的是人類(lèi)世界和物理世界數(shù)據(jù)獲取的問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)層解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)的傳輸問(wèn)題，其中感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)；應(yīng)用層解決的是信息處理和人機(jī)交互的問(wèn)題

2 氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用構(gòu)想

隨著氣象信息化水平的發(fā)展，多數(shù)地區(qū)已經(jīng)布設(shè)了自動(dòng)氣象站和各種自動(dòng)氣象探測(cè)設(shè)備。以大連地區(qū)為例，2003年開(kāi)始安裝華云公司生產(chǎn)的自動(dòng)氣象站，臺(tái)站類(lèi)型有單雨量、四要素和六要素，可實(shí)現(xiàn)雨量、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、空氣濕度、大氣壓力等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，并通過(guò)無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綒庀笮畔⒅行摹＝陙?lái)，大連地區(qū)又陸續(xù)安裝無(wú)線能見(jiàn)度儀、無(wú)線土壤水分檢測(cè)儀和GPS/MET空氣質(zhì)量探測(cè)儀。從某種意義上講，大連地區(qū)的氣象觀測(cè)已經(jīng)從人工觀測(cè)過(guò)渡到人工和自動(dòng)相結(jié)合的模式，并且自動(dòng)觀測(cè)已經(jīng)從觀測(cè)要素和準(zhǔn)確度都占據(jù)主導(dǎo)，其作用越來(lái)越大。但是從另一方面講，自動(dòng)觀測(cè)儀器只是實(shí)現(xiàn)了利用無(wú)線傳感器技術(shù)進(jìn)行采集和利用無(wú)線GPRS技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。在此過(guò)程中，各個(gè)傳感器之間沒(méi)有互連，相互之間沒(méi)有影響。從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷程來(lái)看，目前的自動(dòng)氣象站技術(shù)雖然也屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的范疇，但是還不是真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)，即物物互聯(lián)的程度還不夠。

利用現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是層疊式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)將來(lái)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)在氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用做了如下設(shè)想：

2.1 自動(dòng)氣象站選擇性采集

例如，某地區(qū)有自動(dòng)氣象站100臺(tái)，在天氣晴朗或者天氣狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，100臺(tái)自動(dòng)氣象站無(wú)須全部開(kāi)機(jī)工作，也就是說(shuō)部分自動(dòng)氣象站可以暫時(shí)關(guān)閉電源，當(dāng)有大風(fēng)等極端天氣出現(xiàn)時(shí)，主網(wǎng)關(guān)得到某自動(dòng)站采集到天氣要素風(fēng)速達(dá)到15m/s以上。經(jīng)過(guò)判斷，主網(wǎng)關(guān)下達(dá)指令打開(kāi)該自動(dòng)站附近自動(dòng)站電源，進(jìn)行加密觀測(cè)，1分鐘采集一次數(shù)據(jù)并上傳，以此保證氣象數(shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性，對(duì)于研究某一段時(shí)間內(nèi)天氣現(xiàn)象有重要幫助。

2.2 自動(dòng)氣象站安全防護(hù)

無(wú)人值守的自動(dòng)氣象站采用自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，給氣象工作者帶來(lái)便利的同時(shí)還存在一定的安全隱患，如果監(jiān)控中心能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備斷電，發(fā)出報(bào)警并能拍攝到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況，并及時(shí)短信通知相關(guān)人員，就能及時(shí)解決問(wèn)題，將損失降低到最小。

2.3 觀測(cè)要素異常報(bào)警

在空氣質(zhì)量探測(cè)過(guò)程中，當(dāng)GPS/MET將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶泳W(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸，將信息傳輸?shù)街骶W(wǎng)關(guān)。主網(wǎng)關(guān)得到GPS/MET發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)在異常范圍內(nèi)，立刻告知報(bào)警器報(bào)警。主網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝后通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)分別傳送到主要負(fù)責(zé)人手機(jī)上。

2.4 氣象信息安全防護(hù)

氣象信息處是氣象資料存放的重要位置，有效避免信息處發(fā)生火災(zāi)等情況的發(fā)生十分重要。以無(wú)線煙感為例，說(shuō)明通信及感知節(jié)點(diǎn)的管理過(guò)程。當(dāng)無(wú)線煙感系統(tǒng)探測(cè)到前端有煙霧狀況，通過(guò)通信傳輸?shù)阶泳W(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骶W(wǎng)關(guān)。主網(wǎng)關(guān)得到無(wú)線煙感發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，立刻告知報(bào)警器報(bào)警，并立刻發(fā)送指令讓攝像頭拍照。主網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)封裝后發(fā)送到相關(guān)負(fù)責(zé)人手機(jī)上。負(fù)責(zé)人收到信息后，遠(yuǎn)程下達(dá)命令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)透?jìng)鞯街骶W(wǎng)關(guān)，主網(wǎng)關(guān)控制前端自動(dòng)干粉滅火器滅火。目前信息處的無(wú)線傳感設(shè)備已經(jīng)包括漏水檢測(cè)、溫感、濕感等，隨著它們之間物物互聯(lián)自動(dòng)組網(wǎng)程度的增加，信息處的安全措施越來(lái)越自動(dòng)化。（見(jiàn)圖1）

3 結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以最大化地實(shí)現(xiàn)快速協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)透?jìng)?。通過(guò)前端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)中心及用戶(hù)終端在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)縫互聯(lián)，在實(shí)現(xiàn)方便快捷高效管理和控制的同時(shí)，也最大化地將3G技術(shù)等高科技技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)生活，服務(wù)人民群眾，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)覆蓋和投資平衡。強(qiáng)大的通信功能基于接入商網(wǎng)關(guān)技術(shù)平臺(tái)，擴(kuò)充了大量物聯(lián)網(wǎng)的特殊要求。因此，數(shù)字化氣象業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展也離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于氣象業(yè)務(wù)需求的不斷變化，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的形態(tài)將會(huì)呈現(xiàn)多樣化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李浩鳴.物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)[J].領(lǐng)先，2010（38）：94-97.

[2]黃海昆，鄧佳佳.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)與應(yīng)用[J].電信科學(xué)，2010（4）：20-24.