提高自动气象站中数据通信可靠性的方法

摘要

本发明涉及一种方法，尤其是一种提高自动气象站中数据通信可靠性的方法，属于自动气象站通信的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述提高自动气象站中数据通信可靠性的方法，包括基站、中心站以及连接基站与中心站的桥接器；所述基站与中心站间通过桥接器建立至少两条通信链路，中心站设定一条通信链路为主通信链路，其余通信链路为辅助通信链路，中心站选择通信链路中通信链路质量较大的通路链路与基站进行数据通信，以确保中心站与基站间数据通信的连续性及实时性。本发明自动化程度高，提高自动气象站数据通信的可靠性及工作效率，适应范围广，安全可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是一种提高自动气象站中数据通信可靠性的方法，属于自动气象站通信的技术领域。

背景技术

目前，在自动气象站系统中包括用于采集气象数据并将所述气象数据向外传输的基站、用于对基站数据进行接收、分析处理的中心站以及连接所述中心站及基站的桥接器。一般地，中心站通过桥接器与基站通讯，即基站与中心站之间通过桥接器建立一个通信链路。而当中心站正常运行，但却收不到数据时，就急需了解问题出现在何处。如果此时通信链路仍然畅通，那么可以结合接收的通信信息进行问题分析。但是当此通信链路发生中断时，无法获知有效信息，此时就需要用户通过人为手段，如进行现场勘查或者寻找其他服务，以此来排查问题到底出现在哪个节点上。此做法不仅降低了数据的到报率，同时更加严重降低了工作效率，无法满足用户可以及时发现问题并解决问题的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高自动气象站中数据可靠性的方法，其自动化程度高，提高自动气象站数据通信的可靠性及工作效率，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述提高自动气象站中数据通信可靠性的方法，包括基站、中心站以及连接基站与中心站的桥接器；所述基站与中心站间通过桥接器建立至少两条通信链路，中心站设定一条通信链路为主通信链路，其余通信链路为辅助通信链路，中心站选择通信链路中通信链路质量较大的通路链路与基站进行数据通信，以确保中心站与基站间数据通信的连续性及实时性。

所述基站包括数据采集器以及物理通信模块，所述物理通信模块中包括至少两张SIM卡，每张SIM卡配置唯一的IP地址及UDP端口号，以建立至少两条通信链路。

所述主通信链路的数据通信方式包括GPRS。

所述数据采集器与物理通信模块通过RS232连接通信。

所述中心站包括链路检测模块、链路分析模块以及链路切换模块；通过链路检测模块轮询物理通信模块，以确定每张SIM卡是否有心跳包，同时在设定时间内，检测主通信链路是否在线；

链路分析模块根据上述心跳包数据以及工作通断状态，得到每个通信链路状态，以根据通信链路状态得到通信链路的通信链路质量；所述通信链路状态包括心跳包及时率P_pkg、链路在线率P_on、最近小时在线率P_{on_h}以及链路优先级P_priority，通信链路质量P为

P＝a₁*P_pkg+a₂*P_on+a₃*P_{on_h}+a₄*P_priority

其中，参数a₁、参数a₂、参数a₃以及参数a₄为权重因子；心跳包及时率P_pkg为P_pkg＝n/N，n为收到心跳包的次数，N为轮询心跳包的总次数；在线率P_on为P_on＝m/M，m为通信链路在线次数，M为检测在线的总次数；链路优先级P_priority∈[0,1]。

链路切换模块根据上述通信链路质量P，切换选择通信链路质量P较大的通信链路作为中心站与基站之间的数据通信链路。

所述基站与桥接器之间采用UDP通信。

本发明的优点：当主通信链路发生故障导致通信不通时，中心站自动识别更换的路由地址，切换至辅助通信链路，其通信过程同主通信链路一致，以此提高数据通信的及时性、连续性，有效克服因为单一通信链路故障所造成的数据传输中断和延时等难题。中心站通过路由地址的变更，即可获知已发生故障归属于哪条通信链路；同时，通过由当前通信链路发送请求获取当前物理通信模块的通信信息、设备信息等，确定故障原因是归属于设备或是通信链路或是其他情况，提高了故障诊断的准确性，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的中心站与基站之间进行通信监控的流程图。

图2为本发明中心站内对通信链路分析切换的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

目前，基站与中心站之间采用UDP(User Datagram Protocol)通信，其中，UDP通信方式采用的是在基站的数据采集器中配置一个物理通信模块，如宏电或者诺朗的产品。为了让用户实时的掌握当前通信链路是否畅通，所述物理通信模块负责向中心站主动推送数据包，简称为“心跳包”，心跳包的主要功能是通知中心站当前时刻物理通信模块的状态。同时，所述物理通信模块还能提供与通信相关的信息，所述通信相关信息主要内容包括模块状态、SIM(SubscriberIdentity Module)卡状态、基站信号强度等。

在通信链路正常工作的条件下，中心站通过获取物理通信模块信息，如GPRS(General Packet Radio Service)模块是否正常、SIM卡是否正常、基站信号强度值等，用户可以根据此可以掌握当前通信状态，并对可能出现的故障进行防范。

但是，上述情况在基站与中心站之间建立了唯一一条通信链路，并通过对心跳包以及其他相关通信信息的分析来监控所述唯一一条通信链路是否畅通，主要步骤是：

(1)、物理通信模块，如GPRS模块，配置唯一的通信终端号、IP地址与UDP端口号。所述物理通信模块提供心跳包和与通信相关的信息，如模块状态、SIM卡状态、基站信号强度等；

(2)、中心站通过桥接器接收上述信息；

(3)、中心站根据接收得到的通信信息进行处理、分析，以此完成通信状态监控的目的。此时，用户通过交互界面，可以获得通信状态的实时信息，如基站信号、基站变化等。

在通信链路正常工作的状态下，GPRS通信模块提供与通信相关的信息，包括基站信号、链路状态、SIM卡状态等，中心站可以以此推断可能发生的故障。

但是，一旦所述唯一的通信链路发生中断，即使该物理通信模块能够提供更多更为详细的通信信息，也无法通过通信链路传送至中心站，因为此时已失去了监控通信状态的必要条件。那么此时，中心站无法明确判断是在哪个节点发生了故障，到底是设备还是通信链路的问题，无法确定故障点，用户无法直接由软件得到明确满意的答案，而是必须通过人为的手段排查故障原因，严重影响了工作效率。

如图1和图2所示：为了能提高自动气象站数据通信的可靠性及工作效率，本发明包括基站、中心站以及连接基站与中心站的桥接器；所述基站与中心站间通过桥接器建立至少两条通信链路，中心站设定一条通信链路为主通信链路，其余通信链路为辅助通信链路，中心站选择通信链路中通信链路质量较大的通路链路与基站进行数据通信，以确保中心站与基站间数据通信的连续性及实时性。

具体地，由于中心站与基站之间建立至少两条通信链路，在中心站正常运行的条件下，其中仅有一条通信链路设置为主通信链路，用于数据通信工作。当此主通信链路发生故障导致通信中断时，中心站立即唤醒辅助通信链路中的一条通信链路，以恢复中心站与基站之间的数据通信；当主通信链路恢复正常时，中心站仍然可以选择切换至主通信链路。在此过程中，通过通信链路的不断切换，保证数据通信的连续性。同时，当主通信链路发生故障时，通过辅助通信链路进行通信，可以有效查明当前主通信链路发生的问题，并及时告知用户，提高故障诊断的效率。

所述基站包括数据采集器以及物理通信模块，所述物理通信模块中包括至少两张SIM卡，每张SIM卡配置唯一的IP地址及UDP端口号，以建立至少两条通信链路。

进一步地，所述基站与桥接器之间采用UDP通信，UDP通信可以借助中国移动、中国电信或者其他多张运营商提供的基础网络来实现，因此在物理通信模块中配置多种不同运营商提供的网络，也就是配置两张或两张以上的SIM卡，以通过多张的SIM卡形成多条通信链路，主通信链路可以采用移动GPRS，辅助通信链路采用其他运营商提供的网络。中心站实时监控语基站之间的通信链路，如果主通信链路的GPRS链路出现中断，将自动切换至其他辅助通信链路，恢复数据通信；如果运行一段时间后，中心站根据各条通信链路的历史运行质量状况，自动优先选择链路状况较好的作为主通信链路。总体而言，在基站与中心站的数据通信的过程中仅表现为一条通信链路。

所述数据采集器与物理通信模块通过RS232连接通信。物理通信模块中的每张SIM卡配置唯一的IP地址和UDP端口号，用于匹配不同的桥接器。如果主通信链路和辅助通信链路均畅通的情况下，每条通信链路都会向中心站发送心跳包，此时，中心站就有义务屏蔽辅助通信链路的心跳包，只让主通信链路的心跳包返回给中心站，之后中心站才能够通过主通信链路选择相应的路由地址进行数据传输。同时，不管是主通信链路还是辅助通信链路，由于它们代表的都是一个基站，它们返回给中心站的心跳包中的通信终端号都是一样的。因此，中心站通过对心跳包的信息分析，确定当前路由地址，并结合通信终端号进行数据传输。

所述中心站包括链路检测模块、链路分析模块以及链路切换模块；通过链路检测模块轮询物理通信模块，以确定每张SIM卡是否有心跳包，同时在设定时间内，检测主通信链路是否在线；

链路分析模块根据上述心跳包数据以及工作通断状态，得到每个通信链路状态，以根据通信链路状态得到通信链路的通信链路质量；所述通信链路状态包括心跳包及时率P_pkg、链路在线率P_on、最近小时在线率P_{on_h}以及链路优先级P_priority，通信链路质量P为

P＝a₁*P_pkg+a₂*P_on+a₃*P_{on_h}+a₄*P_priority

其中，参数a₁、参数a₂、参数a₃以及参数a₄为权重因子；心跳包及时率P_pkg为P_pkg＝n/N，n为收到心跳包的次数，N为轮询心跳包的总次数；在线率P_on为P_on＝m/M，m为通信链路在线次数，M为检测在线的总次数；链路优先级P_priority∈[0,1]。

链路切换模块根据上述通信链路质量P，切换选择通信链路质量P较大的通信链路作为中心站与基站之间的数据通信链路。

由于无线网络不稳定，因此在线率P_on无法真实反映最近时刻的通信链路状态，因此统计最近一个小时内的在线率P_{on_h}。各种运营商提供的基础网络质量状况不尽相同，根据人们对各种网络质量状况的长期观察经验与统计结果，设定每条通信链路的链路优先级P_priority。上述权重因子代表了上述的四个参数的重要程度，根据实际情况，不同的通信链路在不同情况下，权重因子会有差异。例如在某些情况下，心跳包及时率占据最主要的地位，那么a₁会比a₂，a₃，a₄大，四个权重因子的值在链路接通的最初就已经在中心站内设定完毕。

若当前主通信链路没有心跳包传送过来，则判断主通信链路发生故障。如果当前仅有两条通信链路，中心站更换路由地址，则切换至另外一条的辅助通信链路。如果系统有三条或三条以上通信链路，那么链路切换模块根据链路分析模块得出的通信链路质量P，优先选择通信链路质量P值较大的一条辅助通信链路用作数据通信，屏蔽其他通信链路的心跳包，更换路由地址。

本发明当主通信链路发生故障导致通信不通时，中心站自动识别更换的路由地址，切换至辅助通信链路，其通信过程同主通信链路一致，以此提高数据通信的及时性、连续性，有效克服因为单一通信链路故障所造成的数据传输中断和延时等难题。中心站通过路由地址的变更，即可获知已发生故障归属于哪条通信链路；同时，通过由当前通信链路发送请求获取当前物理通信模块的通信信息、设备信息等，确定故障原因是归属于设备或是通信链路或是其他情况，提高了故障诊断的准确性，适应范围广，安全可靠。