气象数据在人们的日常生活以及许多行业中都特别重要,及时的气象数据能够为农业、林业、工业、交通、军事、医疗卫生和环境保护等部门进行规划、设计和研究时提供依据。为实现对较大区域的覆盖,现有的气象监测系统往往由许多监测节点组成。这些监测节点形式多样,有的是功能完善、包含大量气象要素的专业自动气象站,也有的是结构简易、由少量所需要素传感器形成的嵌入式设备。有了足够的监测节点,还需要做的就是将它们连接起来,完成它们的通信组网。随着通信技术的发展,气象监测系统也采用了许多种不同的连接方法,从以各种总线技术为基础的有线连接方式,到以WiFi为代表的常用无线通信技术。
对于现有的这些系统,有两个问题有待改进。一个是监测系统的数据共享、发布。气象数据并不属于涉密数据,若所有的气象监测系统都能将自己的数据公开,提供给有需要的用户查询,将会对人们的生活或者生产等方面带来极大的方便。传统的气象监测系统中,有的属于局域网内部使用方式,数据并未共享;有的通过Web方式,在监测系统的基础上建立自己的网站服务器,以供其他用户通过网络查询,这一方式的不足在于每一个监测系统的数据格式、意义不统一,都需要自己去建立一个Web服务器,监测网络与因特网的连接、监测系统的身份表征没有统一的标准。另一个是监测网络的组网效率与成本。有线连接部署维护不是很方便,GPRS、WiFi等无线连接则在成本、功耗、网络规模上存在一些不足,需要新的、更适合的通信协议用于监测节点组网。(www.daowen.com)
进入21世纪以来,随着无线通信技术、嵌入式技术、移动终端等技术的发展进步,互相之间的交叉、融合,产生了许多新的技术概念和模型,物联网就是其中之一。其基本思想是将计算机相连的互联网进行扩充,将更广泛的普通物体、人都加入网络之中,形成物-物互联的网络。作为物联网的关键技术是无线传感器网络。进入21世纪以来,科研人员开始了网络自组织、低功耗方面的研究。2003年,IEEE推出了802.15.4标准,一个短距离无线通信、形成个人区域网络(PAN)的协议。2006年,包括TI、华为等公司在内的ZigBee联盟,在IEEE802.15.4标准基础上推出了一个比较完善的传感器网络通信协议,即ZigBee协议,使传感器网络在技术上成形。此后国内外的厂商都开始针对该通信标准进行硬件、软件的设计,如TI公司推出了CC2420芯片及最新的CC2530和对应的协议栈,西安优势微电子公司也于2009年推出了2.4GHz可编程片上系统芯片“唐芯一号”,这也是我国第一片自主研发的物联网芯片。这样可以将气象站监测网络这个物体与因特网连接,形成一个物联网,用户利用网络直接查询各监测节点以及整个网络的气象数据。通过在监测系统中加入身份识别信息,以及使用物联网中新设计的无线通信协议ZigBee,可以改进传统监测系统中的不足。
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