气象远程培训

气象远程培训（精选9篇）

气象远程培训 篇1

摘要：气象远程教育培训具有受训面广、不受时间、空间局限的优势, 是新时期气象部门进行职工学习培训的重要举措。气象远程教育培训系统在构建中应加强设备选型、网络结构、网络安全等方面的技术管理设计, 通过先进的网络技术充分发挥其在加强职工业务能力水平和素质提高方面积极作用。

关键词：气象远程教育培训系统,网络构建,系统应用

0引言

气象远程教育培训系统是依托气象卫星综合应用业务系统, 采用当代最新的卫星通信、计算机网络、多媒体等技术而构建的适合部门业务特点的远程教育培训体系。新疆自治区信息培训中心自构建远程教育培训系统以来, 不断利用先进网络技术, 完善了教育培训平台建设, 为全区气象职工创设了更多的学习培训机会, 成为新形势下新疆自治区气象事业跨越式发展的重要举措。

1气象远程教育培训系统的地位和作用

随着计算机、网络及多媒体技术的飞速发展, 发展远程教育、提高气象培训质量已是大势所趋, 该系统充分利用了气象卫星通信系统、计算机网络技术等, 对解决面授教学方式有限、扩大受教育面、解决工学矛盾和培训经费短缺等问题具有明显的优势, 在实施“人才强局”战略中具有重要作用和独特地位。远程教育方式可以实施教育资源的共享, 丰富教学资源, 提高培训效率;而且有利于加快行业成果推广速度, 缩短新技术应用周期;同时还可提高集中在校培训的质量和效益, 帮助学员在参与集中培训前通过远程培训方式学习掌握基础知识, 为在校集中培训打下良好的基础。新疆信息工程学校通过构建远程直播教学系统和多媒体网络教学系统, 加强了新疆气象教育培训能力建设, 强化了区局气象培训中心教育培训职能, 为全区气象部门培训工作搭建起了气象现代远程教育培训与资源共享平台, 在气象人才教育培训中心发挥着重要作用。

2系统构建设计

新疆气象远程教育培训平台遵循省 (区) 级构建设计标准, 实现与中国气象局培训中心主站的远程实时双向交互教学、讨论及答疑等, 可组织收看主站播放的教学节目, 同时还可根据主站统一要求, 对本台站学员进行辅导并向主站反馈教学信息, 同时根据全区气象业务工作实际, 制作网络教学课件, 通过远程教育平台面向全区气象职工开展岗位专业技术培训或特色业务项目培训。

2.1 设备选型

系统服务器以及PC机是进行网络操作和应用的窗口和平台, 根据此设备管理性能、稳定性能、安全性能及综合性能性价比等因素, 新疆自治区采用DELL POWEREAGE服务器, 将IBM ThinkCentre及部分其他品牌机作为教师机和学生机, 并将一款非线性编辑机用于课件录制。

2.2 网络结构设计

远程教育培训网络系统主要采取星型网络拓扑结构, 由主干交换机通过光纤连接网管中心接入Internet, 其中应用子网由支干交换机和主交换机相联, 包括远程培训教室、计算机网络教教室和教师工作用机;其中网络主干为三层交换的千兆以太网 (VLAN) , 应用子网则为百兆以太网。利用Internet实现了自治区站教育培训平台与国家气象局培训中心远程教育培训系统的连接。

2.3 网络安全管理

网络安全管理是分层理论的, 按照ISO七层网络协议, 不同的安全层次其安全管理重点不同, 通常可将其划分为网络层安全和应用层安全两个方面。网络系统设计涵盖网络层及应用层的安全控制和管理的一套立体、全方位的WebST网络安全解决方案, WebST包含着一套安全产品组件, 可全面适用Inernet/Extranet的安全保障, 并包括NetSEAL、NetSEAT、WebSEAL以及JAVA CONSOLE等, 是解决局域网及广域网安全问题的重要手段。

2.4 系统管理技术

为确保网络系统的安全有效运行, 应严格加强系统管理, 对系统数据加密、审核日志和网络资源进行集中管理, 提供对访问对象的身份验证, 并按授权层级对访问对象进行权限控制;而且在学员学习培训结束后, 可利用网络实行考核以检验学员学习效果;学员在学习过程中通过系统管理记录一些课程上网学习次数, 累计网上学习时间等。

3系统应用

利用远程教育培训网络系统进行远程培训工作不受时空和自治区内地域限制, 可经常性开展实施, 而且网络系统还具有灵活性、自主性和普及性, 每一位学员都根据自身需求自由选取学习的章节段落。新疆自治区气象局人事教育处和新疆气象培训中心积极响应中国气象局培训中心关于“落实省局远程培训师资研修班相关内容”的通知, 通过举办全疆气象远程培训管理与教学平台使用培训班, 加强了来自全疆各地州市和区局直属单位的远程教育管理人员的远程教育培训新平台的使用方法、发展思路、网络安全与管理等的培训学习。

多年应用结果告诉我们, 气象远程教育培训系统丰富的教育培训资源以及不受时空、空间限制的优势是当前其他培训模式无法替代的, 得到了培训学员的好评并取得了良好的效果, 为新疆自治区吸引、培养和用好气象人才作出了全面部署, 在较短时间内提升了全区气象业务人员服务能力水平, 在面对政府决策、公众需求以及应对灾害性天气等各类气象服务时表现出了较强的专业能力和服务水平, 并得到了当地政府和社会公众的认可。2012年6月26日, 通过区地县三级远程视频培训, 新疆气象信息中心承办了新疆“省级自动站实时数据质量控制及反馈系统”的业务技术基本操作培训, 并利用区地县三级远程视频互动交流, 及时有效解决了各地州和台站在培训中存在的疑惑, 保证全疆各地气象局自动站中心站和105个国家级台站顺利进入了业务运行。

参考文献

[1]杨兴明, 王凌.气象远程教育培训系统省级站建设技术方案[J].四川气象, 2002, 22 (03) :61-62.

气象远程培训 篇2

（闭卷，考试时间45分钟）

一、选择题：（将答案字母填在题号前括弧中，每题5分）(B)1.科学发展观，第一要义是发展，核心是（），基本要求是全面协调可持续，根本方针是统筹兼顾。

（A）创建和谐社会

（B）以人为本

（C）全心全意为人民服务

（D）发展生产力

(A)2.回良玉副总理致中国气象局成立60周年的贺信中指出：气象工作从来没有像今天这样受到各级党政领导的高度（）、社会各界的高度（）、人民群众的高度（）、国际社会的高度（）。

（A）重视、关切、关心、关注。

（B）评价、关切、关心、关注。

（C）重视、注意、关心、关注。

（D）重视、关切、关心、赞扬。

(C)3.《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》中指出，气象事业发展的目标是：到2010年，初步建成结构合理、布局适当、功能齐备的综合气象观测系统、气象预报预测系统、公共气象服务系统和科技支撑保障系统，使气象整体实力达到20世纪末世界先进水平；到（），建成结构完善、功能先进的气象现代化体系，使气象整体实力接近同期世界先进水平，若干领域达到世界领先水平。

（A）2010年

(B)2015年

(C)2020年

(D)2025年

(A)4.按照国务院3号文件确定的奋斗目标，加强“四个一流”建设，即加强一流装备、一流技术、一流（）、一流台站建设，构建整体实力雄厚、具有世界先进水平的气象现代化体系。

（A）人才

（B）服务（C）素质

（D）保障

(A)5.基层气象工作是指气象部门（）单位围绕气象事业发展目标和要求而开展的各项活动。

(A)地区一级和县一级

(B)市一级(C)省一级

(D)县一级

(B)6.大力选拔优秀年轻干部担任基层气象台站领导职务；规范基层气象台站办事原则和议事规程，不断完善（）机制。

（A）一把手决策

（B）三人决策

（C）民主决策

（D）上级对下指导

(D)7.政府能做什么，不能做什么，要由（）来确定。政府只能行使法律赋予的权力，所有行政行为都要于法有据、程序正当。政府要依法履行各项职能。没有法律、法规、规章的规定，行政机关不得作出影响公民、企业、其他社会组织权益和增加他们义务的决定。

A、政府

B、百姓

C、人大

D、法律

(C)8.国家基准气候站、国家基本气象站迁建审批以及新建、扩建、改建建设工程避免危害国家基准气候站、国家基本气象站气象探测环境审批由（）实施。

（A）各级气象主管机构

（B）省、直辖市、区气象主管机构

（C）国务院气象主管机构

（D）地市气象主管机构

(D)9.公共气象服务重点任务包括面向防灾减灾的气象服务，应对气候变化的气象服务，面向公众的气象服务，面向农业农村的气象服务，城市气象服务，海洋、水文、交通、能源、旅游、卫生等专业气象服务，重大活动和重大工程等专项气象服务，突发公共事件应急气象服务，以及（）等。

（A）提高预报准确率

（B）加强应对气候变化

（C）满足社会需求

（D）改进服务质量、提高服务水平

(D)10.现代气象业务发展应以（）为引领。

(A)需求

(B)气象预报预测(C)综合气象观测(D)公共气象服务

（B）11.按照突发气象灾害事件严重性和紧急程度，预警等级分为特别严重、严重、较重和一般四级，对于严重气象灾害事件应发布（）预警信号.(A)红色

(B)橙色

(C)黄色

(D)蓝色

（C）12.现代天气业务以提高（）基础上的预报准确率为核心，以数值预报等现代预报技术的发展及多种资料和预报技术的综合应用为支撑，以建设能够驾驭现代科学技术的预报员队伍为关键因素。

（A）准确性

（B）分辨率

（C）精细化

（D）多样性

(A)13.《气象灾害防御条例》于（）实施.(A)2010年4月1日

(B)2011年4月1日(C)2012年4月1日

(D)2008年4月1日

(A、C)14．下列哪2项是气象部门履行的社会管理职能：（）、（）（A）审批施放气球作业活动

（B）施放气球市场的监管

（C）防雷装置检测

（D）重大区域性经济开发项目

(B、C)15.短期天气预报的预报内容包括：（）预报和（）预报等。

CENTRE

（A）天气

（B）常规天气要素

（B）灾害性天气落区

（D）短期气候

二、简答题：（25分）

请简要回答现代气象业务体系的构成及相互关系。

参考答案：

现代气象业务体系主要由公共气象服务业务、气象预报预测业务和综合气象观测业务构成，各业务间相互衔接、相互支撑。

（15分）

由国家需求引领公共气象服务业务发展，并通过公共气象服务业务发展需要引领气象预报预测业务和综合气象观测业务发展，科技、人才、装备保障和信息为其提供支撑。

气象远程培训 篇3

关键词气象；远程教育；培训；建设

中图分类号G34 文献标识码A 文章编号1673—9671—(2009)122—0078—01

引言

山东省气象远程教育培训平台从2005年起开始建设，按照中央提出的大规模培训干部，大幅度提升干部素质的要求，以及围绕气象部门人才强局战略、建立创新型部门和气象业务技术体制改革对人才培训工作提出的新要求，立足气象部门、面向气象行业和社会，面向世界气象科技发展，加快气象教育培训体系建设，大力提升教育培训能力，努力创新培训内容、改进培训方式、整合培训资源、优化培训队伍、提高培训质量，充分发挥高层次气象培训在气象事业发展和人才强局战略中的关键性作用，构建了一个集视频、音频、课件点播、图文直播、系统管理和课件制作于一体的远程教育系统平台。充分发挥国家级培训中心在高层次人才培养方面的牵头指导作用，促进气象队伍素质的全面提高。

1建设原则、目标和任务

1.1建设原则

“分级培训，分级负责，分级管理”，按需培训，逐步完善分层次、分类别、分渠道、多形式的培训格局，全面提高队伍素质，改善知识结构，不间断地进行知识更新和技能培训，着力提高广大干部履行岗位职责的能力。概括为依托中国气象局气象远程教育培训平台，符合中国气象局气象远程教育培训系统省级远程站项目建设要求，满足山东省气象远程教育培训需求。

1.2省级远程培训系统的任务

省级(二级)站是整个系统气象远程培训网的骨干，负责接收中国气象局培训中心(主站)下传的教学节目、组织本地学员的学习、学习辅导、教学管理、信息反馈等，并与主站共同组织交互式远程教学。其中，省级以远程教育培训为主，在国家级培训中心的指导下，承担本省远程网络教育培训的教学组织和考核管理1_=作，并积极开展全员基础业务和新技术、新知识培训。地县气象局为远程教育培训的学习点，是远程教育培训系统的重要组成部分。

1.3建设目标

1.3.1长远目标

建立界面清晰、重点突出、层次较高、灵活高效、协调发展的气象教育培训体制，不断增加教育培训工作的针对性和实效性；培训基础设施和环境条件满足需求，形成系列培训教材，师资队伍优化；建设国内一流的省级气象教育培训基地，实现气象教育培训事业的可持续发展，为构建学习型部门、提高气象人才队伍整体素质提供切实的人才支持与保障。

1.3.2近期目标(3到5年内) 在培训环境不断改善的基础上，逐步形成稳定的各种系列培训班型，稳步扩大培训规模，3至5年内，实现培训人数翻番，基本满足多轨道业务发展对高层次人才培养的需求。紧紧围绕气象事业发展和不同类别气象教育培训的需要，组织建设相应的系列教材，逐步建立开放的、形式多样的、具有山东特色的教材体系。重点完成气象基础知识培训、预报员新一代天气雷达产品应用、基层台站大气监测自动化和装备保障培训等教材的建设；按照“素质优良、规模适当、结构合理、专兼结合”的原则，使师资队伍整体素质明显提高，队伍结构明显改善，能适应气象业务培训的需要。改善省级培训环境条件，在学员教学培训、实习、食宿等方面达到同类培训机构的标准，满足现代干部培训需要。

2建设情况

面对气象事业跨越发展、气象科技创新体系和人才队伍建设对气象教育培训工作的迫切需求和存在的问题，首先加强培训系统规划，分层分类组织培训，提高培训效益和培训的计划性，其次转变培训观念，以业务和岗位需求为导向，增强培训的针对性；改进培训方式方法，增加培训的实习、案例教学等模拟环节，提高岗位的适应性。再有就是建立职工培训档案，加强培训的考核与效益评估，使培训学员的组织变被动为主动。整个气象远程培训平台系统分为数字化多媒体教室、课件制作系统、远程点播系统等模块。

2.1教学设施建设

建设和完善多媒体教室是气象远程教育系统平台的必备的硬件。为满足继续教育和岗位培训的需要，培训基地需配备与气象现代化发展相适应的教学设备设施。经过前期的建设，现山东省气象局培训中心统一规划了电教设备设施，切实保证了省气象局培训中心与业务、科研单位信息资源共享。

2.2师资建设

采用专职教学管理队伍和兼职教师队伍相结合的方式，由专人负责教学管理，聘请高级专家、管理人员和一线业务科研骨干为兼职教师，加强继续教育和岗位培训的师资力量。安排兼职教师参加上级培训，了解前沿知识。对于气象事业发展急需的复合型人才及管理人才的培养，采取与其它院校联合办学，或本部¨委培的方式进行培养。

2.3教材建设 根据需要，成立由管理、业务、科研和教学部门专家组成的教材编审领导小组，吸引社会、行业、部门的优秀人才参加，指导继续教育和岗位培训教材建设，研讨现代化电教手段建设和远距离、多媒体教学开发项目。

2.4经费筹措

根据培训类型和培训内容，气象继续教育和岗位培训经费由山东省气象局、设区市气象局、直属事业单位和个人多渠道解决；各单位继续教育和岗位培训专项经费从“职工教育经费”中列支。山东省气象局每年核拨一定的教育培训经费，用于岗位培训、成人教育。且在各所属单位收入中划出一定比例，用于本单位教育培训工作。

2.5市、县气象局学习点建设

各市、县气象局学习点是市、县气象局为远程教育培圳的学习点，是远程教育培训系统的重要组成部分。为保汪正常接受远程教育培训，市、县气象局应提供必要的基础学习条件，设立相对固定的学习场所，配备投影仪、计算机、音响等必要的学习设备。

2.6局校合作 充分利用高校雄厚的师资队伍、学科优势和实验室等条件，充分发挥山东省气象局比较健全的业务监测网站、比较完整的气象资料和比较现代化的气象业务系统等优势，积极开展山东省气象局与各高等院校在人才培养方面的合作。本着平等协商、广泛合作，优势互补、互惠互利，资源共享、共同发展的原则，山东省气象局与中国海洋大学等高院校联合培养了一批硕士研究生；围绕气象部门拓展业务、服务领域和现代化建设中的科学技术问题，采取多种形式开展培训合作，如举办生态、气候热点问题培训班等；联合编写有关教材或讲义，联合开发、研制多媒体课件；加强现代远程教育培训l系统业务交流、合作与资源共享；委托培养高层次人才。

2.7平台系统建设

2.7.1数字化多媒体教室 数字化多媒体包括授课用计算机、投影仪、投影屏、数字化实物展台、手写屏、书写白板、媒体播放器和有线电视等。教师可以充分利用授课系统开展多媒体教学。

2.7.2课件制作系统 提供包括从课件的录制、编辑、制作到刻制成光盘的整套制作系统。能提供分章节的，视频、音频与PPT同步的多媒体教学课件。

2.7.3远程点播系统

系统基于互联网资源和浏览器技术，依托中国气象局培训中心异步远程教育平台，构建山东省气象远程教育平台。用于学员在线网上学习(点播)、课件下载、教学管理和培训信息发布等。以学员为中心，营造一个个性化、智能化的远程学习环境。 平台系统建设加强了教材建设，加强了培训基础设施建设，提高了教育培训保障能力。通过平台实现了气象信息资源整合、实现了网络互联与共享、形成了综合性、专业化数字信息库。平台将极大提高对气象业务、科研、培训及其它公共信息服务的支撑保障能力和水平。

3结语

气象远程培训 篇4

关键词：气象信息,LED显示,语音合成,GPRS/GSM,ARM

0引言

近几年来,因暴雨、大雪、干旱、高温、台风等天气原因造成的气象灾害频发,由这些灾害引发的洪水、滑坡、泥石流、霜冻、森林大火等对人民的生活和生命财产都构成了极大的威胁,而此时气象预警信息能否及时全方位地发布显得尤为重要。虽然如今人们利用网络、电视、报纸等媒体很容易获取气象信息,但对于农村偏远地区却无法保证及时获得气象信息,尤其是紧急情况下的气象灾害信息,还有一些其他特殊的地方,比如农场,码头等都需要及时全方位的预警信息。对此如何解决气象预警信息传递“最后一公里”问题,就显得越来越迫切[1]。

本文在上述应用背景下设计实现了一个基于ARM的气象信息LED显示远程控制与语音播报系统,该系统具有GPRS/GSM远程无线数据接收、USB 2.0读写、LED大屏幕显示、语音同步播报和警报输出等功能。系统信息的发布可以由远端服务平台通过GPRS功能发送气象信息、或者由手机的GSM短信功能发送气象信息、也可以由当地的管理者通过USB 2.0接口直接发布气象信息,极大方便了对系统的操作使用,同时系统具有的语音功能,可以实现语音与信息同步播放,给那些因田间劳作、工作忙碌等一些原因无暇观看气象信息的人们及时收听,并可以在紧急情况下控制系统发出警报声提醒人们注意有紧急情况及时关注该信息内容。

该系统与现有的一些相关系统相比,在文本语音同步播报、警报输出、USB 2.0读写和系统可扩展性等方面更具有优越性[2],尤其语音合成方面,系统根据需求烧录专用气象语音库,利用文语转换技术(TTS),语音数据后期处理及微处理器的DAC功能,实现语音的合成输出,在自然度和失真度上都有很大的提高,并使系统摆脱语音合成芯片的使用,减少系统的成本。

1系统总体设计

针对气象信息的远程控制和语音播报,以及能够适应户外各种恶劣工作环境的需求,系统无论在硬件的设计上,如元器件的选择、PCB的布线等方面还是在软件的设计上都做了严格的要求。最终选用了基于Cortex-M3 内核的ARM处理器,MC55通信模块作为主要元器件构成了该系统。

通过与当地气象局的合作,系统由气象局的上位机(服务器或手机发送平台)远程控制多台显示终端,实现气象信息的实时全方位的发布。为了方便系统的配置以及当地使用者需要发布一些紧急信息,系统设计添加了USB 2.0的功能,从而摆脱通过电脑控制的麻烦,只需要在指定的文档中输入配置信息或需要显示的信息后连接终端,就可以实现系统配置或信息的发布。同时采用文语转换技术及语言合成技术,实现了图像与语音同步输出以及系统输出警报功能[3,4]。

系统总体结构如图1所示,据上所述,系统终端的主要工作过程为首先系统对由以上三种方式读取到的信息进行确认,如果确认该信息为系统所需要的信息,则在LED点阵屏幕上显示。系统语音播报或警报是通过信息中的识别码的参数控制的,系统在每次读取信息时将对这些参数进行识别,确定是否需要语音播报或警报以及语音播报的次数,如果需要系统将会语音和图像同步播出或发出警报声。

2系统硬件设计

系统硬件设计是采用模块化的设计方法,分为主控模块,GPRS/GSM无线通信模块,音频功放模块等3个模块。系统硬件结构如图2所示,主控模块是以ARM为核心处理器,主要实现数据的采集、处理、发送及驱动显示等功能。无线通信模块主要实现接收上位机的数据,以及与主控模块的通信。功放模块实现语音及警报的输出功能[5]。

主控模块采用串行异步通信接口RS232与GPRS/GSM无线通信模块通信,波特率设置为9600kps,采用这种RS232电缆方式进行连接时,数据传输的可靠性较好,通过发送AT命令控制GPRS/GSM无线通信模块以及数据的传输。对LED显示屏幕的控制主要通过微处理器上的I/O口与显示屏的接口相连,由微处理器产生锁存信号和时钟信号,将数据并行送到显示屏的数据缓冲区,输出显示。音频功放模块则是通过音频接口与主控模块的DA接口相连,由微处理器的DA端口产生音频信号,驱动音频功放模块。

2.1主控模块

主控模块主要实现功能为控制GPRS/GSM无线通信模块及接收数据、USB2.0接口检测读取数据、驱动点亮LED点阵屏幕、文语转换、语音合成、DA控制音频信号输出、语音库及汉字库的存储等。主控模块选用了意法半导体生产的STM32F103ZET6型号的芯片作为系统的微处理器,该芯片使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口,为系统的开发提供了很大的方便。同时选用支持USB 2.0协议的芯片CH376,使系统支持USB Host模式。CH376 是文件管理控制芯片,用于读写U 盘中的文件,支持USB 设备方式和USB 主机方式,并且内置了USB 通信协议的基本固件,以及内置了FAT16和FAT32 文件系统的管理固件等,支持常用的USB 存储设备。因为语音库和汉字库容量比较大,处理器自带的存储空间不够使用,所以系统扩展了RAM和FLASH,分别选用了SRAM和NAND FLASH两种存储器作为系统的外扩内存和存储空间。系统硬件结构如图3所示。

2.2无线通信模块及音频功放模块

GPRS/GSM无线通信模块主要实现接收上位机(服务器或短信平台)发送的数据,并通过UART口传送给微处理器等功能。该模块选用的是由德国西门子公司生产的MC55 三频无线通信模块,为工业级使用模块,能够在一些极端的工作环境下工作,适用于欧洲和亚洲的频段( 900 /1800 /1900 MHz) ,提供标准的AT指令集,内嵌TCP / IP协议,支持GSM /GPRS,支持语言和数据传输功能[6]。

音频功放模块工作原理是将微处理器DA接口产生的音频信号通过音频线输入到音频差分预放大器,进行弱信号放大;该弱信号再通过功率放大器进行功率放大,最后输出至4欧姆的2个扬声器进行音频输出。设计的功放模块最大输出功率为2.4W,同时支持麦克风的输入。该模块选用了MAXIM公司的MAX4062音频差分预放大器,该芯片增益可10倍固定,共模抑制比高达70DB/1KHz,带宽600KHz,适用于便携式设备。以及ST公司的TEA2025B立体声功率放大器,该芯片最大增益45DB,带宽大于32KHz,有温度保护功能。

3系统软件设计

3.1软件设计概述

根据系统设计的要求及系统硬件的划分,系统软件主要按以下几个模块设计:与无线模块通信交互及数据读取软件设计、USB 2.0设备驱动及数据读取程序设计、实现LED显示的驱动程序设计、利用文语转换技术(TTS)实现语音合成及语音输出的程序设计、汉字库和语音库的存储与读取程序设计和系统的端口配置、初始化等程序设计[7]。系统的软件框架如图4所示。

3.2软件设计流程控制

系统软件总体工作流程如图5所示,系统初始化后将检测系统支持的工作模式,系统的工作模式由拨位开关控制(具体控制方式见表1),用户将根据实际使用情况对系统功能配置。系统确定支持的模式后,将通过中断的方式检测是否有信息获取,如果有则首先检测信息的验证码和终端码,判断该信息是否为该终端所需要显示的信息,如果验证没有通过,系统屏幕将显示未通过,如果信息验证通过,系统将继续检测是否需要警报、是否需要语音输出、以及如果需要语音播报的情形下,语音需要播放的次数等信息,然后对检测不同的结果做相应的处理。

3.3GPRS/GSM模块软件设计

GPRS/GSM无线模块控制软件主要分为模块启动,GPRS、GSM控制通信3部分。微处理器通过普通I/O口来控制MC55电源开关管脚、启动模块、复位模块、关闭模块,通过UART口,发送一系列AT命令,控制MC55模块进行GPRS/GSM通信及数据的读取。AT 命令由ASCII字符组成, 以AT开头和< CR> 结束, 通常一条指令被执行后, 无论成功与否, 模块均要返回相应的信息。

3.3.1 GPRS模块与服务器连接及数据传输

MC55模块通过命令开机并初始化后,需要发送一系列AT命令与服务器连接,只有成功地与服务器连接,才能使该模块成为通信终端,实现与服务器的数据交互,实时接收服务器发送的数据[8]。连接服务器的AT命令如下:

AT+CSQ //测试信号强度

AT+CNUM //查询本机号码

ATE0 //连接GPRS主机

AT^SISS=1,address,″socktcp://180.107.224.24:8000″

//设置IP(该IP地址和端口号为服务器的固定IP地址和开放的端口号)

AT^SISO // MC55模块关闭网络命令

AT^SISW // MC55模块发送上行数据命令

AT^SISR // MC55模块读取下行数据命令

AT^SISC // MC55模块关闭网络命令

为了保证MC55模块与服务器一直保持连接而不掉线,该模块需要每隔一定时间发送一个“心跳包”,与服务器通信,查询服务器是否有数据需要下发,服务器收到上行数据后,将下发下行数据,通知MC55模块是否有数据需要读取。如果有数据信息需要发送,MC55模块将读取、保存、处理该数据,并通过USART口实时传送给微处理器,处理器将对读取到的数据进行解析,以获取我们所需要的信息,再继续识别处理。

gprs_start(void) // GPRS模块启动

gprs_wait_ok_back() // 等待发送AT命令后的反馈

gprs_set_direct_notice(void) //串口有数据时立即通知处理器

gprs_test_signal_intensity(void) //测试GPRS信号强度

gprs_connect(void) //无线模块与服务器连接

gprs_send_close(void) //关闭与服务器的连接

3.3.2 GSM短信模块的连接及数据传输

GSM模块的初始化与GPRS模块类似,都是微处理器通过串口发送AT命令控制。模块初始化以后需要配置短信方式(文本或者PDU方式),设置短信收到提示[9],微处理器通过监听串口信息,判断MC55的当前命令,确认收到的信息是否表示收到GSM短信的提示信息。该信息若是短信提示信息,则记录下该提示的短信号,若不是则继续监听。微处理器然后根据读取的短信号,读出短信内容,判断是否是合理的短信。若是,则记录下该短信信息,然后删除;若不是,则直接删除。短信模块的连接及操作命令如下:

AT+CNMI //询问GPRS模块支持的设置信息

AT+CNMI //设置GPRS支持通知信息

AT+CNUM //查询本机号码

AT+CSQ //测试信号强度

AT+CMGD //删除短信

AT+CMGR //读取短信

AT+CMGL //读所有的信息

因为手机短信的编码格式为UNICODE码,而系统支持的汉字编码为GB2312码,两者的编码顺序不一样,所以在接收到短信后需要对短信内容的编码格式进行转换,采用的方法为查表法,先将GB2312码制作成表格,然后按照读取的顺序依次查找,该程序的伪码为:

unicode_convert_gb2312(unsigned short int *buf,unsigned short int buf_long)

3.4语音合成及文本显示同步输出程序设计

3.4.1 屏幕驱动程序设计

LED显示屏幕的接口分为08接口和12接口,这两种接口针数相同,但对应的扫描方式不一样。一般室内的LED屏幕的接口为08接口,扫描方式为1/16扫描。室外屏幕的接口为12接口,扫描方式为1/4扫描,而1/4的扫描方式又可以分为好几种,本系统中根据项目的实际使用情况选用了八折下的扫描方式。所以系统中LED显示屏幕的驱动程序共设计了两种,分别为1/16扫描方式和1/4扫描方式,具体选用的扫描方式,根据使用的屏幕类型来配置。

LED屏幕的显示驱动的程序设计步骤为:首先选中一行,将该行需要显示的数据在时钟(CLK)上升沿按位送入到LED缓冲区,然后该数据分别在输出使能(CE)引脚上升沿和输出锁存引脚(ST)的下降沿将该行数据输出锁存,然后再继续选择下一行,直至将16行数据输出完。该驱动的程序部分源代码如下:

display_08(led_row_word,t,p); //在时钟周期的上升沿送入数据

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8); // 设置输出使能引脚为高电平

led_delay1(8); //延时

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8); // 设置输出使能引脚为低电平

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_9); // 设置输出锁存引脚为低电平

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_9); // 设置输出锁存引脚为高电平

GPIO_Write(GPIOC,disrow<<6); // 写入选中行的信号

3.4.2 语音合成以及语音同步输出程序设计

在使用语音和图像前,需要在系统的NAND FLASH 中烧录了一个汉字库和语音库,本文使用语音数据由在本实验室录音棚中录取并经过前期语音数据处理而得到,数据主要为天气预报方面的语音数据,以8KHz/12bit采样,并经过一些语音数据前期处理包括词组分割,端点检测,给语音数据编码入表等处理[10]。系统首先利用文语转换技术(TTS)识别所需要的语音,利用每个字的内码从FLASH 中读取相对应的语音数据,并暂时存放到SRAM中,由于语音数据比较大,为了节省内存空间,系统采用了按页读取语音数据的方法。同时语音的自然度及完整性,需要对读取到的语音数据进行发音调整、发音识别、及语音停顿等语音处理,比如发音“10、20、25” 等数字的读音,“15%、8%”等百分比的读音调整,“m、mm”等米,毫米的发音识别及在一些词语之间加入等待声音数据,使声音的自然度提高[11,12]。

由于所选用的微处理器是单线程处理器,为了实现语音与图像能够同步输出,采用间隔插值的算法程序。其原理如下:因为LED屏幕显示采用动态扫描的方式,由于人眼的短暂视觉效应,只要屏幕每秒扫描25帧以上,人眼就感觉不到屏幕的闪烁,而在本系统中支持的最大屏幕扫描一次只需要0.02秒左右,扫描25帧也只需要0.5秒左右,还有剩余的0.5秒可以输出语音,所以在每扫描一帧图像后,就把语音数据按块输出到DMA中,由DMA将数据送到DA,然后再扫描一帧图像,以此循环,直到该帧上的所有需要播报的语音数据都播放完,再显示下一帧,在这其中只要保证1秒内扫描的图像超过25帧以上即可,从而实现语音和图像的同步输出。该程序设计的流程图见图6。

4结语

本文基于ARM处理器和GPRS/GSM无线通信模块设计并实现可远程控制的气象信息LED显示与语音播报系统,该系统已经在一些农村地区投入使用,从实际使用的效果来看,完全达到设计的技术指标,能够满足实现气象信息的及时发布需求,在应用上,具有远程控制、语音播报及警报输出等优越性,尤其语音播报功能的使用解决了人们在田间就能及时收听气象信息的问题。在操作上,该系统也是一款真正脱离与上位机有线连接的终端设备,只需要利用USB 2.0接口就可以实现系统的配置以及现场信息的发布,系统使用更加灵活方便。同时在此系统的基础上,用户还可以增加其他类型的专业语音库,使该系统具有别的领域的远程LED显示播报系统功能,具有很大的扩展性。

参考文献

[1]王立华.GPRS电子显示屏系统在农村气象信息发布中的应用[J].江西农业学报,2010,22(7):142-145.

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[8]张明珊.基于GPRS网络的移动数据接入终端的研究与设计[D].浙江工业大学,2004.

[9]齐军岐.基于GSM短消息通信的气象信息电子屏方案[J].陕西气象,2006(2):41-42.

[10]赵力.语音信号处理[M].2版.北京:机械工业出版社,2010.

[11]刘涛,叶振兴,蔡莲红.嵌入式汉语TTS系统的设计与实现[J].中文信息学报,2004(3):54-59.

气象远程培训 篇5

1 建设基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的必要性

我国在各城市和乡镇都广设气象观测站, 这些气象观测站能够及时掌握气象变化的情况, 并且及时上传准确的气象数据, 对未来的天气变化进行合理的预测。这对于防洪抗汛、工程建设以及人民群众的日常生活都非常重要。然而, 有很多气象观测站位置偏僻, 加之气象情况瞬息万变, 为了及时采集和传输准确的气象数据, 必须建立GPRS的无线远程气象数据采集传输系统[1]。

自动气象站能够自动观测气象情况采集和传输气象数据, 通过计算机或电子设备, 能够通过无线网络直接传送气象信息。而且GPRS与传统的有线传输方式相比具有通信费用低、按数据通信量付费的优点。

2 无线远程气象数据采集传输系统方案的对比

2.1 基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的特征

中小尺度网格的远程自动气象观测站能够将气象信息数据及时、准确地提供给政府决策部门和公众, 因此其必须具备准确性和实时性的特征, 而且要因地制宜地处理传输的实况数据。基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统还必须具备双向功能, 能够远程控制观测设备, 适应位于野外的中小尺度网格观测站的需要。

定时数据是主要的远程自动气象站观测数据, 如果出现特殊天气也会进行加密观测, 因此单点数据量较少, 传输点较多。单点测站要包括降水、风速、风向、气压及气温等要素, 每隔10 min进行一次数据传输。围绕上述特点, 远程自动气象站的观测数据传输方案应该具备经济性、及时性、稳定性和准确性[2]。

2.2 远程自动气象站观测数据传输的几种方案对比

自动气象观测站主要通过以下几个方法进行数据传输:①利用GPRS无线网络进行传输;②手机对手机进行直接通讯传输;③利用CDMA网络数据传输方式进行传输, 或者使用移动通信的GSM短消息功能传输;④有线线路传输, 如拨号上网和数据专线;⑤自备电台无线传输。

从投资成本和运行成本的角度而言, 手机对手机、自备电台和有线线路传输的成本过高, GPRS和GSM短消息的成本相对较低。从覆盖范围而言, GSM短消息和GPRS具有较大的覆盖范围, 数据也较为可靠。CDMA方式和短消息方式具有较低的覆盖率, 实时性也难以得到保障, 而手机对手机的方式处理过于复杂, 数据应用的能力较差。有线线路需要租用或者建设专门的线路, 不仅需要较大的前期投资, 而且也无法保障野外多点数据传输的准确性。

GPRS具有更好的数据应用能力和设备监控能力, 覆盖范围较大, 数据处理也比较简单, 施工维护的成本较低。总体而言, GPRS方式具有较高的综合性价比, 其运行成本低、投资成本低, 既可以实现大量数据的采集点联网, 又无需铺设线路, 可以任意移动数据采集和处理点, 降低了投资成本, 非常适合多点采集。因此, GPRS的无线远程气象数据采集传播系统不仅能够缩短反应时间, 而且可以节约经费, 使我国的气象服务水平得到提高。

3 GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的组成

基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统具有维护方便、运行成本低的特点, 是一个开放性、功能强、科技含量高的系统。以完全网格化的体系结构为背景, 通过该系统不仅能够自动远程传输气象站采集的数据, 而且还能实现数据共享和统一管理远程监控自动气象站的监测设备。该系统具有较好的扩容性和较大容量, 能够处理和传输5 000个移动或固定气象数据采集点的数据信息[3]。

3.1 GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的结构

通过传感器能够实时采集气象要素数据, 并通过应用模块对采集数据进行处理, 并进行压缩和加密, 通过无线连接GPRS模块。在完成数据打包之后, 就可以使用GPRS上传数据, 将其上传到指定的数据处理服务器上进行处理。通过解密和解压, 对数据进行还原, 并通过无线网络将其传送到处理终端, 由控制中心来分析观测数据和报警信息, 并对设备的运行情况进行监测。要实现对监测仪器的监控, 可以由测站的数据接受模块通过GPRS向监测仪器反向发出指令。

3.2 GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的设计

3.2.1 硬件设计

GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的硬件设备主要有应用终端设备、数据中心数据接收处理端设备、自动气象站气象数据采集端设备。

GPRS Modem和传感器数据处理应用模块共同构成了自动气象站的气象数据采集端, 可以连接GPRS Modem与485或者RS232, 组成应用模块。该模块能够分析和处理传感器信息, 具有一定的约定数据格式。通过对当前自动气象站的软件进行改进, 能够分析和处理传感器信息, 并接受执行下行指令。通过智能型调制解调器或者通用型调制解调器, GPRS Modem能够对网络数据进行解包, 并发送给远程主机[4]。

为了满足远程应用端的访问, 数据中心数据处理接受处理设备应该配置相应的存储设备, 为了保证气象数据的安全性, 还要做好相应的防病毒措施, 如可以设置防火墙。

3.2.2 软件设计

要制定出数据通信的传输格式, 实现数据标准化的共享。要制定数据存储格式、采集端对命令的应答格式、打包传输格式等等。

该软件系统要能够及时发送、存储、处理及采集传感器的信号, 并通过GPRS Modem识别发送来的信号格式, 识别执行下传指令。软件系统要能够将控制指令发送到采集端设备, 并转发、管理、存储及接受气象数据, 设置上网指令和IP端口、IP地址。对于发送来的数据解码, 也要通过数据应用端进行本机存储、处理和动态显示。

4 结语

GPRS的无线远程气象数据采集传输系统具有成本低、运行稳定性强的优点。GPRS是一种可靠性高、覆盖面光的无线通讯方式, 非常适合进行气象观测数据的采集和传输。基于GPRS的无线远程气象数据的采集传输系统能够实现应用终端和采集设备的移动, 不会对气象数据的准确性造成影响, 又可以满足气象数据采集的同时性和实时性的要求。由于该系统只需要简要改进当前我国已有的自动气象站的设备, 因此具有较小的前期投资, 见效较快, 能够提高气象数据传输的质量和效率。同时, 压缩运行成本, 能够极大地提高我国气象服务的水平。

摘要：GPRS的无线远程气象数据采集传输系统能够对气象信息数据进行实时采集, 并且进行无线远程传输。本文简要介绍了建设基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统的必要性, 通过对比几种远程自动气象观测站数据传输方案的优劣, 制定了基于GPRS的无线远程气象数据采集传输系统。

关键词：GPRS,远程数据采集,气象数据

参考文献

[1]钮丽琴.工控编程语言IEC61131-3在数据采集传输仪中的应用[J].宁波职业技术学院学报, 2013 (5) .

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[3]王晓鑫, 廖晓文.基于FPGA的Ethernet Powerlink技术的实现[J].广东石油化工学院学报, 2013 (1) .

气象远程培训 篇6

2012年, 中国气象局干部培训学院远程部提出了“改善网上学习环境, 加强学习支持服务”的口号。学习支持服务分为学术服务和非学术服务, 具体有“学术性、管理性、情感类”三类学习支持服务体系。前者是整个体系的主体, 后两者起到辅助和促进作用。有意识的构建结构合理、不断改进的气象远程教育学习支持服务体系, 是整个气象部门远程培训的一个“纲举目张”、“条清缕析”的良好举措。

按其包含范围, 我们分三个部分来讨论气象部门建立的远程教育学习支持服务体系。

一、学术性学习支持服务体系

作为整个体系的中心和重点, 学术性学习支持服务体系是帮助学员完成认知最为重要的方面, 由学习资源、师资分配、学员分析、教学设计、实施、教学测评等一系列教学因素组成, 这些教学因素与学员学业水平密切相关, 是远程教育机构能否取得成功的关键因素。

(一) 学习资源

学习资源是提供给学员的主要学习内容, 培训部门需要提供丰富的学习资源, 以构造学习的基本环境, 引导学员自主学习。目前, 气象远程培训的学习资源从专业看:有天气预报业务、综合观测业务、气候与气候变化业务等12个专业;从类型看:有课件、教材、电子图书、业务信息资源、管理信息资源、案例等类型;从表现形式看:有流媒体、视频、网页、Flash课件几种方式;主要由中国气象局气象干部培训学院和各地培训分中心提供。其中在2011年, 由干部培训学院远程教育中心完成课件建设就达23种, 387学时。但省、市级的资源还有所不足。此外, 支持学习资源共享、交流的网络硬件也需不断升级, 提升网络带宽及加强网络监控, 以满足今后远程培训的更多需求。

(二) 师资分配

气象远程培训的师资主要有课程讲授人员和辅导人员两类;前者进行课程的讲解并通过录制形成课件在网络上传播, 构成教学内容;后者和学员远程交流, 引导学员去理解、检验、发现、总结教学知识, 协助学员完成学习。目前, 气象培训部门的课程讲授师资储备相当丰富, 但辅导人员容易被忽视:大多数远程培训只是把课件放到网络上供学员远程观看学习, 没有专人进行学习辅导, 远程学习服务力度不够, 学员学习效果不佳。事实上, 可以安排课程讲授人员或相关专家作为辅导师资, 启发和引导学员进行学习并及时解决学习中出现的各类问题。比如英国开放大学规定, 每一名受过专门训练的教师辅导20名左右的学员;香港公开大学规定, 一个专职教师负责3~4门课程的设计与管理, 一个导师带30名学员等。类似的, 气象培训部门也应该在课程辅导人员这一环节致以更大的投入和关注。

(三) 学员分析

学员是学习活动的主体, 学员的认知、情感、社会特征都会对学习过程产生影响。气象远程培训学员主要集中在22~45岁, 年龄、兴趣、学习目的相差很大, 但也有以下共同特点:1) 尊重并依赖教师。2) 习惯有意义接受式教学方法 (讲授方法) 。3) 由外部动机驱动学习。4) 为考试而学习。5) 不习惯独立学习。这些特点, 给完成教学目的带来了难度, 也侧面体现了学习支持服务体系的重要性。

气象远程教学需要先进行学员分析, 再进行教学设计, 这样才能开发出符合学员特征、针对学员需求的课程。

(四) 教学设计、实施

远程教育的教学设计有传授式教学、探索式教学和协作式教学三种模式。

最常用的, 是传授式教学模式, 可分为同步讲授和异步讲授。同步讲授指在网上模拟课堂教学, 通过实时的音频和视频, 双向传递教学信息进行学习。异步讲授指教师将课程的内容编制成课件, 存放于网络服务器上, 学员通过访问课程信息, 与教师交流, 完成学习任务。

探索式教学模式由教师确定探索目标, 同时提供大量的信息资源, 要求学员解答。教师对学习过程中的疑难提供启发, 而不是直接讲解答案。这种学习策略彻底改变了传统教学过程中学员被动接受的状态, 使学员处于积极主动的地位, 能有效地激发学员的学习兴趣和创造性。

协作式教学基本的策略有竞争、协同与角色扮演几种。竞争策略指针对同一学习内容或学习情景, 通过网络进行竞争性学习, 看谁能够首先达到教学目标的要求;协同策略指学员共同完成学习任务, 相互争论、相互帮助、分工合作;角色扮演协作策略是让学员分别扮演学习者和指导者的角色, 学习者解答问题, 而指导者则检查是否有错误和帮助其解决疑难。

气象远程培训的教学设计中, 除了异步讲授模式外, 还可以大力进行探索式教学模式和协作式教学模式的尝试, 可以更深入的理解、活用各类气象知识和技能。

(五) 教学测评

教学测评是教育评估、确定学员学业成绩的重要方法, 也是提高培训效果的重要手段。2012年, 中国气象局气象干部培训学院远程部门提出了“加强考试, 以考促学”的口号, 具体指教学过程中, 教师通过作业、小测试和结业考试对重要知识点进行测评, 以督促学员学习。作业可设置为自测题形式, 以减轻教师工作量, 结业考试在课程结束时进行, 以判断学员的水平和教辅中存在的问题。学员只有完成规定的作业和测试, 才能进行结业考试, 并将其成绩计入档案。

目前, 气象部门的远程培训还需加强考试的组织管理, 可以采用国家级、省级、地市级不同层次的考试形式, 并选取部分单位抽查学习效果, 进行评比互促。此外, 为加强考核权威性, 可以考试的形式逐步开展上岗资格认定和职业资格鉴定, 达到业务部门、培训部门与个人发展的统一, 构建“职工培训———认证———晋级/上岗”的发展链条。

二、非学术性学习支持服务体系

非学术性支持又称管理性学习支持, 如学员管理、教师管理、信息提供、问题解决等, 具体体现在机构、制度、信息服务等方面。目前, 气象培训系统已经形成了以干部培训学院、省级培训中心、地市级学习点为基础的三级管理服务体系, 有专门部门、人员进行远程教学的管理, 也有制度和信息服务的支持, 但存在部分管理较混乱、人员职责不清、未能以学员为中心等问题。

进一步完善气象远程学习支持服务体系, 可以通过健全各级组织机构、人员配置, 完善远程培训相关的规章制度, 明确各级职能管理部门的任务和职责来进行。干部培训学院和各省培训中心应明确配置远程教育培训管理员和专职教师, 地市级气象局应配置远程教育培训联系人, 县级气象局应配置远程教育培训辅导员。并辅以相应的机构职责、管理制度来加强管理。

此外, 学员的学习制度也是一个重要的环节。不同气象岗位的学员, 需要参加的课程、培训、学习时间、通过成绩等都需要建立严格的制度, 这些制度可以构成气象部门职工的学习动机, 也可形成今后发展的轮廓。

还需要构造学员的学习过程管理制度, 帮助学员制订个人学习计划、对学员学习进度进行跟踪、在各主要学习阶段点进行个性化提示和困难访谈和提出学习建议等。具体可以通过电话、邮件、论坛、手机短信等多种交互方式进行。这些可以更好的辅助、敦促学员进行学习。

教学改进与完善制度也是极其重要的, 可以不定时进行学员满意度调查、学成后实际应用跟踪调查、课程评估、学习策略水平调查分析、学习困难调查等, 这些制度和措施, 可以不断改进教学支持服务质量, 是构造远程培训机构良好发展、持续性进步的重要手段。

三、情感支持服务体系

远程教育, 由于时空间隔, 学员无法零距离地感受教师的人格魅力和接受其它学习者的影响, 缺乏师生间、学员间的正常交流, 容易产生学习盲目性和焦虑感, 这些问题贯穿学习过程的始终。因此, 要有专门的情感支持服务体系设计, 用来激发和保持学员学习动力, 促进学业进展。

解决学员的学习盲目性和焦虑感, 可以从三个方面入手:

(一) 提供导学、助学、促学手段, 建立合理的学习环境

合理的学习环境能解决学员的学习盲目性, 目前气象干部学院已经和正在完善远程教学平台, 提供教学资源, 并开展实时教学活动, 但在根据岗位设置并提供教学信息进行助学方面, 检查监督学习情况进行促学方面手段有所欠缺。

(二) 构建培训文化环境, 加强学员归属感

可以通过干部培训学院、各省中心、地市培训机构三级结构, 形成一个培训文化建设组织, 通过举办各种具有引导意义的活动, 构建具有气象部门特点的人文环境, 增加学员的归属感、责任感和学习动力。

(三) 及时沟通, 发现和解决学员问题

通过学员学习需求调查、学习情况跟踪和困难调查等活动, 及时发现和解决学员学习和实际工作中问题, 并协同人事部门对学习优秀的学员予以表彰和提拔, 可以极大的调动学员学习的积极性。

四、结论

学习支持服务体系建设的最终目的, 其实是培养不需要学习支持的学员。气象部门的远程教育系统, 如果能从学术性学习支持服务、管理性学习支持服务、情感类学习支持服务三个方面入手, 改进措施, 加大投入, 发现和解决问题, 逐步建设一个完善的学习支持服务体系, 培养出大批学习目标清晰、积极主动进行学习的学员, 那么, 整个气象部门内部形成充满活力、蓬勃向上的学习风气指日可待。

参考文献

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[2]郭恒.香港公开大学学习支持服务系统.河北广播电视大学学报[J].2010.

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气象远程培训 篇7

首先,我们了解一下什么叫气象观测,它是一门基础理论和科学技术结合的,将多学科融合的独立学科。目前我国的气象综合观测系统已经覆盖全国的范围(陆地、海洋、空间),它是一个长期进行多角度空间的综合观测的系统。其主要组成部分包括地面气象观测、地基高空气象观测以及天基对地综合观测等系统。主要通过国家气象观测站、卫星观测系统以及移动观测系统等进行业务交流的。而保证气象探测可以正常进行的就是综合气象观测看监控系统,也就是我们所说的ASOM系统。

2 气象综合观测系统的发展状况及趋势

近年来,我国逐渐展开一系列的监控业务,实现数据采集、报警信息的传输及处理等,早在2008年3月为保证气象综合观测系统的正常运行就开始了监控系统(ASOM系统)的设计。有关我国未来气象观测的发展,将结合多种方法、技术,来实现气象综合观测的精确性、连续性以及自动化、一体化的定量观测。

(1)气象探测的发展趋势主要就是其自动化及电子化,而其中最重要的就是传感器技术的发展。

(2)在未来的气象观测中,将进一步应用主动遥感技术,以实现风的全天候自动化遥感探测。高空探测也开始从对流层转向平流层发展,其实就是平流层飞机探测的发展,同时移动探测也是其发展方向。

(3)随着时代的进步以及技术的发展,一些气象灾害的影响也越来越广泛所以在在对气象综合观测系统的建设时,一定要注意远程监控警报系统的设计、应用。

3 远程监控警报系统的设计与实现

3.1 远程监控系统的分类

在进行远程监控系统的设计是我们要先了解一下他的分类:首先是点上监控,即对某一观测点进行监控,在发现异常时可以及时报警;其次是面上监控,即对全地面的气象观测进行监控,其属于对自动气象观测点运行的监控。

3.2 有关远程监控报警系统的设计与实现

我们在设计气象观测系统的监控平台时要注意的首先是其运行监控(设备运行、数据监控以及信息监控等功能);其次是技术保障(维护维修信息、装备保障信息以及站网信息等管理功能);再次是监控运行的综合评估;最后就是包括数据交换和传输、技术资料管理以及系统管理等系统内部数据的设计验证。

(1)报警目的:在实施远程监控时,采取远程报警的主要原因在于可以对发生的异常情况进行及时报警,并且及时维护,缩短排除故障时间,促进系统运行的高效率。

(2)报警平台:其主要有三个层面,资源、配置以及运行层面。(1)由信息项组成的资源层面,在实时监控过程中,通过数据分析形成的报警信息(手机号码、警告信息、台站号以及联系人等);(2)完成对选消息报警、定时上报内容、次数、对象和形式的设置就是配置层面,通常情况下是一组为单位;(3)负责定时监测数据库的信息,并形成报警信息,同时发给相关工作人员的就是运行层面。主要是通过语音平台、SMS短信平台实现报警功能的。其中语音平台是监控实时信息,而SMS短信平台则是根据监控结果的信息向工作中心的维护人员发送信息,告知其检查维护,比如,当出现异常天气时,在第一时间SMS就可以发送YCTQ+信息内容+结束符,通知业务领导或局领导。

(3)远程监控原理:远程监控是由远程中心服务(数据处理)、监控信息处理以及用户界面三个主要的功能部分组成的。通过监控中心分析这些采集到的数据依照相关流程进行判断处理,以形成监控结果,便于报警系统使用。

(4)有关监控信息的处理:在气象观测系统中单站监控和全网监控的信息处理方式不同,(1)单站监控处理,即通过提供的Monitor manager管理类来创建station monitor对象。(2)全网监控信息的处理,为气象自动系统运行提供station monitor服务类,同时融入Monitor manager管理类进行管理让二者同时实例化,再通过订阅上传数据(观测、运行以及警报等数据)。

(5)实现报警功能:由于报警功能是以监控部分的建立为基础,进一步得以实现的。所以,想要实现报警功能必须在监控系统中生成报警信息,然后启动报警将信息发送给相关工作人员。有关这一操作主要是AT指令的了解,实现收发短信。

总而言之,在进行设计气象综合观测系统的远程监控系统(ASOM系统)时一定要注意对ASOM系统做统一、整体的规划,按照循序渐进的步骤,分步实施;还要建立国家、省和台站三级之间的互联互通,以实现一体化信息管理体系和信息共享,其中互联互通指的是系统互联和信息互通;进一步提高分析数据的能力,保障气象综合观测系统运行的安全性,便于提高服务质量。

4 结束语

综上所述,有关我国气象综合观测系统的远程监控报警系统的设计、研发十分重要,远程监控系统在气象观测系统中的实现,保证了气象探测设备的有序运行,同时能够做到实时监控运行状态、监控气象探测数据还有维护维修信息的管理等,在出现运行故障时可以做到及时报警,以便及时解决出现的异常情况,使得消除异常障碍的时间缩短了,进一步推动气象综合观测系统的发展。

摘要：本文通过对气象综合观测系统的初步了解,知道了我国气象综合系统的发展方向,同时针对远程监控系统的警报功能进行分析,研究气象综合观测系统远程监控报警系统设计与实现,为保证气象综合观测系统的正常运行提供保障。

关键词：SSH模块,框架,WEB,平台,软件开发

参考文献

[1]朱锐.基于插件的远程监控系统的设计与实现[J].微电子学与计算机,2004(11).

气象远程培训 篇8

气候条件会直接影响到农业生产, 高温、霜冻、暴雪、暴雨、大风等复杂天气会导致作物减产, 直接影响了农业经济的发展。与此同时, 自然气候条件也会影响到农业基础设施的使用寿命。早期自动气象系统可以收集准确的气象信息, 而体积大、安装条件限制了其推广应用[1]。新兴的虚拟仪器技术因具有体积小、易开发和使用简便等优势, 可以替代自动气象站的数据采集器和预处理器。Lab VIEW语言的应用可以提高程序开发效率, 降低综合成本。通过具备控制、处理分析能力的软件, 虚拟仪器可以取代相应功能电子线路, 是传统仪器功能与外形的模块化和软件化。远程虚拟仪器技术是虚拟仪器技术与网络技术的结合, 将虚拟仪器的应用范围拓展到整个Internet网上, 使信号采集、传输和处理一体化, 从与Internet相连的远端获得动态数据或将控制信号传送到远端, 在监控中心可以监控远端设备[2]。

1 系统结构组成

农田气象信息远程监测系统主要由室外自动气象站和气象信息管理系统组成: 室外自动气象站由传感器、主控制系统组成, 通过GPRS模块接收采集到的数据并发送到气象信息管理系统; 气象信息管理系统利用Lab VIEW编程语言实现对气象的显示[3]。系统设计流程图, 如图1 所示。

1. 1 传感器

本设计采用的传感器型号是Vaisala公司生产的气象变送器WXT520, 是一个轻巧的小型变送器, 采用紧凑式包装, 可提供6 种气象参数。WXT520 用于测量风速、风向、降水、气压、温度和相对湿度。传感器外壳的等级为IP65 /IP66, 适合于我国北方的恶劣天气。WXT520 采用32VDC, 并使用可选择的通信协议输出串行数据: SDI - 12、ASCII自动和轮询。有4 个串行接口可供选择: RS - 232、RS - 485、RS - 422 和SDI - 12; 并配备了一个安装用8 针M12 接头和一个维护用4 针M8 接头。

1. 2 主控系统

主控系统包括数据采集器与控制器, 具体包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块等部分。主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。自动气象站的核心是数据采集器, 负责数据收集、传输、统计分析和数据存储[4]。采集器电路主板包括主板和底板。主板是嵌入式工控主板, 具有良好的扩展性, 操作性、支持第三方控制器, 包括时钟管理、实时及周期间隔定时器、复位、关机、高级中断及调试单元 ( DBGU) 。通讯单元为西门子6GK7 型工业以太网通讯单元, 可以做到网络统一, 可与支持Ether Net /IP的设备连接, 结合使用Ethernet功能使其具有传感器监控器及控制值备份等现场实际应用功能, 要想完成任务下达命令和数据上传功能需要通过网络来实现。通讯模块起到关键作用, 所以要求其具备以下功能: 1支持国际标准通讯协议, 如TCP /IP ( 6. 0 ) 、UDP或者PPP, 具有标准RS232 串口; 2可以自动监测联网状态, 短线1min内自动拨号重新连接, 防止数据的丢失; 3接口速率为可选的1 200 ~ 9 600k B /s范围。存储单元: 因采集数据的频率较短和跟踪监测的时间范围较长, 因此采用存储容量为闪迪256G固态硬盘, 用于保证存储容量及数据的安全性、稳定性和读取速度, 同时存储单元可以记录系统工作状态。防雷单元: 由于监测系统需要全天候连续工作, 所以需要面对复杂天气状况, 因此加装防雷设备对于整个系统的安全性尤为关键, 本系统采用的是雷太LY1 - B系列电涌保护器 ( 一级防雷器) 。供电单元: 由于本系统需要在田间进行监测, 不宜采用城市供电, 因此选用了太阳能电池进行供电, 对电池的容量要求为在无光线的环境中可以连续供电10 天。扩展单元: 新型传感器需要有相应的端口或接口与主控系统相连接, 以满足系统升级或新添设备需要。

2 系统设计

农田气象信息远程监测系统的主控器选用的是Atmel公司的ARM9 系列的AT91SAM9260 处理器。该处理器可以采用Linux操作系统, 通过嵌入式应用控制程序, 实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。被采集到的气象要素基于TCP /IP协议的通讯网络, 采用无线GPRS方式, 根据实际情况选择最佳的组网方案, 实现无线气象数据传输, 并基于Lab VIEW开发农业气象信息管理软件, 使气象信息能够被读取。

2. 1 采集控制设计

采集系统可以实现采集并对采集到的气象要素信号进行处理。采集系统内部设有存储器, 可以进行信息清除并对采集到的各气象要素的数据进行存储, 有接口USB实现信息数据的备份功能。系统设有通讯接口RS232 /RS485, 可以通过该接口与GPRS /CDMA等通讯设备连接。该系统有时钟校准功能, 通过监控中心下达指令, 对气象站的时间进行校准。

数据处理的方法需要设计采集数据的时间间隔。气象数据的监测主要为定时扫描各传感器的数据, 通过通讯模块将数据的电信号传到主控系统中经既定程序 ( Lab VIEW) 计算; 通过屏幕可以直接读取实时数据, 针对特定时间段的数据可以进行有目的的分析, 如平均值, 不同时间点的变化趋势数据以及不同周、月份、年份的数据统计分析等[5]。收集数据默认为温度、相对湿度、降雨量、风向、风速及气压; 当增加传感器时, 在主控系统中重新设置就可以进行增加项目数据的收集。各气象数据中气温、相对湿度、雨量、气压的数据传感器每10s测定一次, 根据气象学上常规的统计方法, 通过程序收集到1min内每10s的瞬时气象数据。气温、相对湿度、雨量、气压在1min内会收集到6 个数据, 舍弃一个最高值和一个最低值, 使用其余的4 个测定数据来计算算术平均值, 此值为监测系统最终在屏幕中实时显示的瞬时数值。风向、风速的监测频率为1 次/min, 系统计算每5min内5 次测定值的算数平均值, 此数据在Lab VIEW程序界面中实时显示。所有测定的数据在数据库中均有保存, 如统计部门需要对数据进行特殊分析, 均可在数据库中将数据导出。在数据库中如有异常数据, 一般以超过临近时间点两倍的数据值进行特殊标记, 以便提醒管理员对相应数据进行核实和异常情况的分析。

2. 2 通讯设计

前端采集部分与后端监控中心系统通信采用无线GPRS通信方式, 由于农田气象站放置在室外, 因此不适宜采用光纤传输, 而采用GPRS无线能够解决此问题[6]。GPRS采用的组网方式是公网固定IP的方式。GPRS拥有传递及时、通信信号好等优势, 在并组网时减少对原有网络资源的浪费, 节约了成本, 并可以在室外复杂环境中实时进行监测, 而且具有一定的安全性。室外自动气象站与气象信息管理系统需要建立点对点的网络连接, 在连接过程中需要以无线方式登陆到以太网络来获得网络地址。要实现网络服务器地址和端口映射在气象管理系统中, 需要气象信息管理系统软件采用其网络子网地址, 这样在管理系统显示软件中就可以实现气象数据的双向通讯, 进行有效的信息传递和收集[7 - 8]。图2 为基于GPRS无线通讯的气象信息系统示意图。

2. 3 软件设计

气象信息管理系统可以通过网络来查看气象信息。本研究天气显示采用的软件是Lab VIEW, 此软件是美国国家仪器公司推出的一门图像化编程语言, 同时也是著名的虚拟仪器开发平台[9 - 10]。作为一门图形化编程语言, Lab VIEW秉承了其简单易用的一贯作风, 使用户能够快速编写出强大的应用程序。本研究的Lab VIEW编写程序图, 如图3 所示。

为了方便叙述, 本文把风向、风速、温度、湿度、雨量和气压多种气象数据统称为气象信息值。气象系统天气前面板显示图, 如图4 所示。

通过该系统对哈尔滨市香坊区东北农业大学校内气象信息值进行监测, 与气象台预报数据作为参考进行对比, 气象信息值监测结果如表1 所示。

表1 中实测的时间跨度是实验当天早6: 00 至晚18: 00。从数据中可以看出, 实测日期当天监测到的温度、湿度、雨量、风速和气压与参考值相比, 具有良好的线性关系, 系统可以准确计算出当天所监测气象信息的平均值。此收集到的气象数据只是一天中的部分数据, 所以经过系统分析计算出来的数据只能代表所监测时间范围内的气象信息, 与气象台发布的参考值有偏差。

3 结论

本研究实现了通过虚拟仪器技术对气象信息进行实时监测及通过GPRS无线传输通讯与管理系统进行数据交换, 且通过Lab VIEW软件可以把气象信息以数据形式直观展现。通过对现场实际气象信息监测, 证实该系统可以连续实时记录和储存所监测时间范围内的气象数据, 并可以对收集到的数据进行统计分析, 配合气象预警系统基本可以实现恶劣气象条件及时给与提醒, 为相关机构对实施相应防护方案提供准确可靠的理论根据。同时, 可把恶劣天气对农业生产的影响降到最低, 为农业生产的顺利进行提供有力保障。

参考文献

[1]胡玉峰.自动气象站原理与测量方法[M].北京:气象出版社, 2004:15-17.

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[4]蒋方胜.基于ARM的高速公路自动气象站的研制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.

[5]周正兴.崇启大桥气象信息系统[J].中国交通信息化, 2012 (S1) :87-89.

[6]许剑.基于LabVIEW的多通道数据采集系统的设计[D].南京:江苏科技大学, 2008.

[7]战明君.基于GPRS的自动气象站系统[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2007.

[8]朱向东.基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统设计与实现[D].天津:河北工业大学, 2009.

[9]王福禄, 房俊龙, 张喜海.基于无线传感器网络的温室环境监测系统研究[J].自动化技术与应用, 2009, 28 (10) :61-63.

气象远程培训 篇9

中国气象局气象干部学院自2005年实施“气象远程培训系统”的建设以来, 逐步建设完成在线学习、培训管理、同步教学课堂、在线考试、 课程管理、在职职工档案管理、学习社区以及网站内容管理等功能的综合型气象教学培训平台,通过近几年的升级改造, 已经逐步完成培训档案综合管理系统、在线考试系统的升级, 并与原有系统进行整合。但由于系统在建设的初期往往是在不同阶段建立起来的, 运行在不同的平台环境上, 也可能是由不同厂商进行开发集成的, 使用了不同的框架技术和规范标准, 用户需要在不同的系统上进行切换, 从而影响了各个信息系统的使用效率。比如, 在气象培训系统的框架下, 有近10个业务系统, 4种不同类型的数据库资源, 4种不同版本的操作系统等。

因此, 需要采用统一认证机制进行系统的集成, 当前比较流程的用户系统集成方式是采用单点登录的模式。通过单点登录, 解决了用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统, 而不用重复登录。

2 单点登录 SSO (Single Sign-On)

统一身份认证机制基于SSO单点登录技术, 指访问同一服务器不同应用中的受保护资源的同一用户, 只需要登录一次, 即通过一个应用中的安全验证后, 再访问其他应用中的受保护资源时, 不再需要重新登录验证。

单点登录的技术实现机制如图1所示。

当用户第一次访问应用系统a的时候, 由于没有登录, 会引导到认证系统中进行登录; 根据用户提供的登录信息, 认证系统进行身份效验, 如果通过效验, 应该返回给用户一个认证的凭据 (比如ticket); 用户再访问别的应用的时候, 就会连同这个ticket带上, 作为自己认证的凭据, 应用系统接受到请求之后会把ticket送到认证系统进行效验, 检查ticket的合法性。如果通过效验, 用户就可以在不用再次登录的情况下访问应用系统b和应用系统c了。

根据单点登录的实现机制, 在气象远程教育培训各个系统的建设中, 采用单点登录技术进行系统用户的集成, 整个系统拓扑图如图2所示。

用户通过统一认证服务器为其他业务应用系统提供远程教育中央认证服务; 统一认证服务器提供气象系统编内人员用户管理功能, 可以进行用户数据的增、删、改、查及导入导出操作; 统一认证服务器的用户数据可以与其他系统做接口, 定期交换用户数据; 在实际设计过程中, 统一认证服务器为保证可用性, 建议采用双机负载均衡提供服务; 数据库采用集群提供服务; 消息服务器是指提供JMS服务的消息中间件 (如Weblogic, Active MQ)。

3 系统设计与实现

根据单点登录的实现机制和系统的拓扑结构, 现在对远程教育学习系统、在职职工培训档案登记管理系统以及考试系统进行了用户统一身份验证, 如图3所示。

3.1 系统划分

在气象远程教育系统建设的整体架构上, 可以将系统划分为如下几个部分:

(1) 外部系统 (SAP等 ), 气象培训系统当前使用的用户数据源。

(2) 中央用户数据库 , 保存用户数据全集 , 将逐渐成为权威完整的用户数据源;

(3) 现有系统 : 远程教育网在线学习系统。

(4) 集成系统 : 在职职工培训档案登记管理系统、在线考试系统。

(5) 中央用户认证服务 , 为其他业务系统提供用户认证服务。

(6) 中央用户管理系统 , 管理中央用户数据。

与此同时, 要同步开发人力资源数据接口:

第一步: 中央用户数据与气象局已有用户数据源的数据交换接口, 定期完成数据的同步。

第二步: 子业务系统 (气象远程在线学习系统, 在线考试系统 , 论坛等 ) 与中央用 户数据库 的同步接 口 (定期同步)。

第三步: 子业务系统的本地登录, 集成到SSO的开发接口。

这样就初步实现了气象远程教育统一身份认证系统框架,下面需要设计的是认证服务。

3.2 中央认证服务

认证流程图如图4所示。

气象远程教育网的统一认证服务, 提供安全可靠的认证服务, 分为服务器和客户端2个部分, 其中服务器基于Java语言开发, 客户端可以提供多种语言的包, 以适应不同语言开发的业务系统; 服务端即中央认证服务, 是一套Java EE应用, 提供多个Servlet访问接口, 客户端以Java语言举例, 是一个Filter (过滤器), 在终端用户访问业务系统时, 起到拦截的作用, 验证是否已经登录, 如果未登录, 将会重定向请求到中央认证服务。

3.3 统一权限校验

中央用户管理系统提供用户、机构、角色以及各种可访问资源的管理功能, 而这些管理功能的目的, 是要求其他业务子系统使用这些管理结果。

计划采用和统一身份验证相似的设计方案, 分为服务器和客户端两部分, 其中服务器端即中央用户管理系统, 客户端以Java语言为例, 在业务子系统端, 部署Filter, 拦截来自浏览器的用户请求, 由Filter验证是否允许请求通过。

访问请求, 需要在中央用户 (权限) 管理系统中有注册项, 才能够起到被管理的作用。

业务子系统往往需要在用户登录后, 需要获取其他属性数据, 比如所属机构等, 这些数据可以访问同步后的本地数据库, 也可以调用权限客户端提供的API获取 , 但要注意 ,权限客户端返回的相关数据, 为中央用户数据库的标识ID信息, 如果必要, 需要与业务子系统本地做个转换工作。

3.4 子系统应用实例

远程教育网的主要框架是J2EE, 因此以Java为例, 其他语言类似, 进行SSO的设计。

(1) 增加配置文件

(2) 这里配置通过SSO进行登录验证的信息及哪些程序不需要登录即可访问。

(3) 增加子系统接口类src/com/peak/app/springsecurity/*该类包中, 需要实现的类

的after User Authed ( String username, Http Servlet Requesrequest) 方法 , 在此方法完成SSO自动登录子系统后 , 在子系统需要的相关代码。其中, Username是登录系统的账号。

(4) web.xml修改

增加内容:

(5) WEB-INFb/新增jar并加入到classpath。

spring-security-*.jar

(6) 增加cas.properties, 配置该文件。

(7) 更新spring版本。

删除旧jars:

增加新jars:

(8) 增加cas-client-core-3.2.1.jar

(9) 配置文件 (链接现有系统配置信息 )

这样就实现了SSO单点登录, 可以通过登录:

http://sso.cmatc.cn/sso/login进行身份登录验证。

4 结语