陳蘭　青娉楚　姚朋　康晉榮

摘 要：市級(jí)區(qū)域自動(dòng)氣象站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)軟、硬件聯(lián)合開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站遠(yuǎn)程重啟、參數(shù)設(shè)置、站點(diǎn)信息查詢、控制記錄查詢、控制命令查詢等主要功能。系統(tǒng)采用人機(jī)交互的方式，界面美觀友好，信息查詢方便，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全可靠，易維護(hù)、操作。今后，除設(shè)備硬件故障意外的故障均可通過(guò)遠(yuǎn)程控制，將大大緩解市縣區(qū)域自動(dòng)站維護(hù)壓力，節(jié)省人力物力成本，縮短故障時(shí)間，對(duì)市級(jí)區(qū)域自動(dòng)氣象站傳輸質(zhì)量考核將起到不可估量的作用。

關(guān)鍵詞：區(qū)域；氣象站；遠(yuǎn)程；控制

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）13-0035-02

1 研究背景

在對(duì)市級(jí)區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行監(jiān)控過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)區(qū)域站缺測(cè)時(shí)，無(wú)法在第一時(shí)間判斷引發(fā)故障原因是設(shè)備死機(jī)、GPRS通訊堵塞還是硬件故障，導(dǎo)致不能在最短時(shí)間內(nèi)排除故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)本市《區(qū)域自動(dòng)氣象站故障維修記錄表》發(fā)現(xiàn)，有一半以上的故障都是因?yàn)樵O(shè)備死機(jī)或GPRS堵塞中斷造成，兩種故障處理都需維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)重啟設(shè)備。因縣局人少事多，現(xiàn)場(chǎng)維修存在不同時(shí)長(zhǎng)的延遲，在這期間故障站點(diǎn)一直處于缺測(cè)狀態(tài)，對(duì)全市區(qū)域自動(dòng)站傳輸質(zhì)量考核造成較大影響，且該影響不可逆轉(zhuǎn)。隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，市級(jí)區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)量將越來(lái)越多，站點(diǎn)繁多、地域?qū)拸V將給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)極大困難。因此，研發(fā)一套遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)顯得尤為重要[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)研究主要分為軟件開(kāi)發(fā)和硬件開(kāi)發(fā)兩大部分，主要包括三大模塊：

（1）遠(yuǎn)程控制平臺(tái)。該平臺(tái)集成了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的所有功能，使整個(gè)控制操作簡(jiǎn)單、直觀。

（2）遠(yuǎn)程控制硬件模塊。該模塊可實(shí)現(xiàn)與PC端連接，數(shù)據(jù)安全傳輸可靠，通過(guò)GSM模塊發(fā)送加密指令到各個(gè)站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各種控制操作，方便快捷。同時(shí)也能接收自動(dòng)站發(fā)回的各種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（3）遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)硬件模塊。該模塊使自動(dòng)站設(shè)備可以遠(yuǎn)程接收加密指令并對(duì)所控制的電路實(shí)現(xiàn)物理性質(zhì)的開(kāi)關(guān)操作，安全可靠，既不破壞原有電路，又能夠方便快捷的安裝[2]。

2.1 軟件部分

本系統(tǒng)主要用于遠(yuǎn)程控制市級(jí)區(qū)域自動(dòng)站，即對(duì)指定的區(qū)域自動(dòng)站通訊卡進(jìn)行短信控制，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）系統(tǒng)采用人機(jī)交互的方式，界面美觀友好，信息查詢方便，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全可靠，易維護(hù)、操作。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)所有區(qū)域站通訊卡進(jìn)行短信發(fā)送，以便對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)所有區(qū)域站通訊卡進(jìn)行短信接收，以便獲取其參數(shù)設(shè)置等信息。

（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)信息、控制命令等進(jìn)行查詢。

2.1.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)（圖1）

2.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

考慮到本系統(tǒng)信息量不大，數(shù)據(jù)庫(kù)主要用來(lái)存在站點(diǎn)信息、常用命令、已發(fā)送和接收短信等信息，因此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的要求并不是很高，所以本系統(tǒng)采用Microsoft Access 2010作為數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含了5張數(shù)據(jù)表分別存儲(chǔ)相關(guān)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)中的表及用途如表1所示。

2.1.3 公共類設(shè)計(jì)

為提高代碼的重用率，方便代碼管理，本系統(tǒng)創(chuàng)建了兩個(gè)公共類：一個(gè)為ConnClass類，主要用來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)為GSM類，主要用來(lái)操作短信貓。

2.1.4 登錄模塊設(shè)計(jì)

為增強(qiáng)系統(tǒng)安全性，登錄模塊主要用于對(duì)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行安全性檢查，只有密碼驗(yàn)證成功的用戶才可進(jìn)入系統(tǒng)主界面。

2.1.5 主界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)所有功能都集中在主界面的操作菜單中，其中包括站點(diǎn)管理、遠(yuǎn)程控制、控制記錄、控制命令、系統(tǒng)管理和幫助，每個(gè)功能又包含自己的子菜單，詳情見(jiàn)表2所示。具體實(shí)現(xiàn)：使用MenuStrip控件制作系統(tǒng)的功能菜單，使用StatusStrip控件制作系統(tǒng)的狀態(tài)欄，使用timer組件獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間[3]。

2.1.6 遠(yuǎn)程控制發(fā)送模塊設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程控制模塊是本系統(tǒng)中最重要的一部分，通過(guò)此模塊可以控制單個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)，它需要短信貓硬件支持，所有發(fā)送的短信都是通過(guò)通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用短信貓發(fā)送出去的。在遠(yuǎn)程控制界面中，用戶可手動(dòng)數(shù)據(jù)接收號(hào)碼或調(diào)用站點(diǎn)信息選擇接收號(hào)碼。發(fā)送內(nèi)容可手動(dòng)輸入或調(diào)用常用命令。本模塊的關(guān)鍵技術(shù)在用連接硬件短信貓，通過(guò)廠商提供的dllforvc.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的GSMModemSM Ssend函數(shù)，該函數(shù)將發(fā)送的短信通過(guò)短信貓發(fā)送到指定的電話號(hào)碼。

2.1.7 遠(yuǎn)程控制接收模塊設(shè)計(jì)

完整的遠(yuǎn)程控制不僅要具備發(fā)送功能，還需要具備短信接收功能。短信接收模塊是利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)dllforvc.dll中的GSMModemSMSReadAll函數(shù)來(lái)讀取受控站點(diǎn)通訊卡的信息，然后插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)數(shù)據(jù)空間顯示出來(lái)。該模塊的技術(shù)難點(diǎn)是每次窗體加載時(shí)，首先要對(duì)短信貓進(jìn)行連接，連接成功后檢查短信貓中的卡是否有短信，如果有則先清空數(shù)據(jù)庫(kù)，然后從卡中將短信讀取出來(lái)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后通過(guò)數(shù)據(jù)空間將內(nèi)容顯示出來(lái)[4]。

2.2 硬件部分

2.2.1 遠(yuǎn)程控制硬件模塊——短信貓

短信貓屬于硬件設(shè)施，主要作用是收發(fā)短信。它通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)連接，要通過(guò)程序使計(jì)算機(jī)能夠操作短信貓，利用其附帶的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用其中的各種函數(shù)實(shí)現(xiàn)短信的發(fā)送與接收。遠(yuǎn)程控制中的短信發(fā)送關(guān)鍵技術(shù)是短信貓廠商提供的dllforvc.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的GSMModemS MSsend函數(shù)，該函數(shù)用于將輸入的短信通過(guò)短信貓發(fā)送到制定的電話號(hào)碼中。控制記錄中的已接收短信關(guān)鍵技術(shù)是利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)dllforvc.dll中的GSMModemSMSReadAll函數(shù)讀取SIM卡中的短信。本系統(tǒng)使用的主要函數(shù)包括：

GSMModemGetSnInfoNew函數(shù)：用于獲取短信貓注冊(cè)需要的信息。

GSMModemGetDevice函數(shù)：用于獲取當(dāng)前的通信端口。

GSMModemGetBaudrate函數(shù)：用于獲取當(dāng)前通信波特率。

GSMModemGetInitNew函數(shù)：用于初始化短信貓。

GSMModemSMSsend函數(shù)：用于發(fā)送短信。

GSMModemSMSReadAll函數(shù)：用于獲取所有短信息。

2.2.2 遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)硬件模塊——電路控制器

電路控制器主要通過(guò)GSM通信模塊和繼電器控制站點(diǎn)采集器電源開(kāi)關(guān)?？赏ㄟ^(guò)密碼驗(yàn)證設(shè)置短信貓中的通信卡為管理員賬號(hào)，設(shè)置成功后，管理員賬號(hào)就可通過(guò)短信對(duì)其進(jìn)行通電、斷電操作。電路控制器的線路連接顯得至關(guān)重要，決定著能否對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。它需要兩組線路，一組由8.8B電池接入端供12V直流電，一組由8.8B負(fù)載端正極輸出，采器供電正進(jìn)負(fù)出，到電路控制器繼電器模塊正進(jìn)負(fù)出，最后回到8.8B負(fù)載端負(fù)極[5]。

3 研究成果

本系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期要求，實(shí)現(xiàn)了以下四大功能：

（1）查詢?nèi)泄茌牭乃凶詣?dòng)站站點(diǎn)信息。

（2）對(duì)管轄范圍內(nèi)的所有故障站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)立即重啟。

（3）獲取指定區(qū)域自動(dòng)站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（4）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程獲取、設(shè)置區(qū)域自動(dòng)站采集器參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，區(qū)域自動(dòng)氣象站建設(shè)數(shù)量將越來(lái)越多，后期的維護(hù)壓力巨大。根據(jù)目前自動(dòng)站運(yùn)行監(jiān)控情況來(lái)看，過(guò)半的故障是因設(shè)備死機(jī)、GPRS堵塞中斷或參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤造成的。今后因這些原因造成的缺測(cè)均可通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程解決，緩解了我市自動(dòng)站維護(hù)壓力，節(jié)省了人力物力成本，縮短了故障時(shí)間，對(duì)市級(jí)區(qū)域自動(dòng)氣象站傳輸質(zhì)量考核將起到不可估量的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]呂文華，薛鳴方，行鴻彥.自動(dòng)氣象站技術(shù)與應(yīng)用[M].中國(guó)質(zhì)檢出版社，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

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[3]馬駿.C#程序設(shè)計(jì)教程（第3版）[M].人民郵電出版社，2014.

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[5]郭曉燕，李春龍，張淑娜.區(qū)域自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及維修方法[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2011，（3）：317.