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基于GPRS氣象信息采集系統(tǒng)

(發(fā)布日期：2009-9-17 14:40:36) 來(lái)源：

基于GPRS網(wǎng)絡(luò)氣象信息采集系統(tǒng)應(yīng)用方案
一、需求分析
目前多數(shù)氣象局分為地、州、市級(jí)氣象局和數(shù)個(gè)氣象站(含地、州、市局、地方氣象站) ，原有的網(wǎng)絡(luò)省、地、縣主要通過(guò)X.25和PSTN組網(wǎng)，省中心帶寬為64Kbps，地縣帶寬為9.6Kbps。網(wǎng)絡(luò)主要用于傳輸氣象實(shí)時(shí)信息和辦公信息(內(nèi)部web、notes等) 同時(shí)國(guó)家局與全國(guó)的各級(jí)臺(tái)站組建了衛(wèi)星廣播網(wǎng)，用于衛(wèi)星數(shù)字廣播。
原有氣象信息系統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較早，設(shè)備性能低、線路速度低、時(shí)延長(zhǎng)，已很難滿足自動(dòng)站、沙塵暴、雷達(dá)等資料傳輸?shù)囊螅茈y滿足進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合傳輸?shù)男枨螅恍l(wèi)星網(wǎng)覆蓋面小、速度低，且小站之間無(wú)法直接通信，限制了網(wǎng)絡(luò)功能。因此，構(gòu)建一個(gè)更完善、更快捷、更安全的氣象廣域網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)迫在眉睫。全省廣域網(wǎng)不僅要在速度、容量上完全滿足需求；而且需要將原本松散的網(wǎng)絡(luò)從規(guī)格、管理軟件、安全防護(hù)等方面進(jìn)行整合和統(tǒng)一。并且還需要具有可擴(kuò)展性，未來(lái)可以方便地進(jìn)行升級(jí)。而以上的這些不足都可以通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
二、 GPRS網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介
GPRS是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無(wú)線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無(wú)線辦公提供了一種新的選擇。
GPRS通信方式更適合于氣象信息采集業(yè)務(wù)，目前氣象中心與各采集點(diǎn)采用X.25和PSTN進(jìn)行交互傳輸，月租費(fèi)太高，用電話線傳送數(shù)據(jù)按時(shí)間計(jì)費(fèi)，帶來(lái)諸多不便，費(fèi)用也不便宜。
三、 GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)
1、覆蓋范圍。構(gòu)建氣象信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分氣象信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充的可能，必須具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GPRS已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，能夠滿足氣象信息采集傳輸系統(tǒng)對(duì)覆蓋范圍的要求。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。每個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)，目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
3、系統(tǒng)的傳輸容量大。氣象中心站要和每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
4、通信費(fèi)用低。采用傳統(tǒng)的有線方式建立氣象信息采集傳輸系統(tǒng)，必須租用專線或電話線進(jìn)行連接。由于氣象信息采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線狀態(tài)，而每次數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小(在幾K至10K之間)，線路資源利用率很低，平均每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每月的線路費(fèi)用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)的方式，資源利用率高，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)。
5、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
四、解決方案與特點(diǎn)
鑒于氣象各部門的特殊安全性可靠性要求，氣象信息系統(tǒng)在總體建設(shè)上采用業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)分層構(gòu)建、逐層保護(hù)的指導(dǎo)原則，利用寬帶IP（DDN專線）＋GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通性，提供具有一定QOS的帶寬保證，所采用的設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架都具有良好可擴(kuò)展性，可以根據(jù)后續(xù)發(fā)展的需求，在不改變現(xiàn)有組網(wǎng)方案的情況下，通過(guò)增加GPRS DTU設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。
GPRS氣象信息采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用星型結(jié)構(gòu)，在省局中心、地、州、市級(jí)氣象局和氣象站各設(shè)立核心節(jié)點(diǎn)。其中，省局中心作為整網(wǎng)核心，關(guān)系到全省氣象數(shù)據(jù)的正常傳輸，因此在省局中心設(shè)立兩臺(tái)核心服務(wù)器，一主一備。主要是考慮到骨干網(wǎng)絡(luò)是承載氣象重要數(shù)據(jù)和承擔(dān)其他政府重要部門的交換等功能，氣象的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是其他許多政府部門決策和執(zhí)法的基礎(chǔ)，因此需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可靠、穩(wěn)定，另外，考慮到網(wǎng)絡(luò)還可用來(lái)承載氣象OA系統(tǒng)的需求，所以中心設(shè)備能很好的保障網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)幾年的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性。例如，未來(lái)到各地市的帶寬擴(kuò)展到2個(gè)2M或者更多，此時(shí)只需要通過(guò)專線升級(jí)方式即可。
地市級(jí)主用通過(guò)SDH 2M接入省氣象中心的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)，充分考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。在本次設(shè)計(jì)中，市局節(jié)點(diǎn)到各采集點(diǎn)除選用APN專線作為主用外，還選用了ADSL/ISDN網(wǎng)作為備份鏈路。各采集點(diǎn)采用GPRS DTU設(shè)備接入，將采集到的各種氣象數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)的送到地市級(jí)氣象中心，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
該方案的建設(shè)既能實(shí)現(xiàn)全市氣象系統(tǒng)的信息化辦公，也實(shí)現(xiàn)了安全互聯(lián)互通、指揮調(diào)度、信息共享，端到端的高可靠性設(shè)計(jì)是本方案建設(shè)的特色，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:
1、設(shè)備級(jí)的可靠性：在設(shè)計(jì)中，通過(guò)選擇具備高可靠性設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少設(shè)備故障率，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。設(shè)備本身的可靠性是決定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。特別是采集點(diǎn)的GPRS設(shè)備，更是整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的重要保障。本次選取廈門四信通信科技有限公司系列的GPRS DTU設(shè)備具有高可靠性，通過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的EMC抗干擾測(cè)試，在設(shè)備級(jí)充分保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性。
2、互連線路的備份設(shè)計(jì)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)多條線路連接，避免單路故障，提高網(wǎng)絡(luò)路徑冗余。本次地市局除選用APN專線作為主用網(wǎng)絡(luò)，為了提高鏈路的可靠性，還可選用了ADSL/ISDN網(wǎng)作為備份鏈路。
五、系統(tǒng)構(gòu)建拓?fù)?BR>六、 F2103產(chǎn)品特性
F2103 GPRS DTU（下文簡(jiǎn)稱DTU）
F2103 GPRS DTU采用高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
(一) 無(wú)線參數(shù)
1、支持EGSM900/GSM1800無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持?jǐn)?shù)據(jù)和短信功能
(二) 硬件系統(tǒng)
7、高性能RISC 嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。
8、接口：
同時(shí)支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
9、供電：
外接電源：DC 12V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<250mA (12V)
10、無(wú)線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GPRS無(wú)線模塊
11、尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）
12、其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度-25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對(duì)濕度 95%(無(wú)凝結(jié))
(三) 軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
4. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
5. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問(wèn)
6. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
7. 支持多數(shù)據(jù)中心
8. 支持短信、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
9. 支持短消息備份及告警。
10.多重軟硬件看門狗
11.數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
12.標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
13.可以用做普通撥號(hào)MODEM
14.支持telnet功能。
15.支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
16.通過(guò)串口軟件升級(jí)
17.同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
七、總結(jié)
建成后的整個(gè)氣象GPRS信息傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通與共享，為氣象信息體系的完善打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也將在減災(zāi)脫貧及促進(jìn)人與自然和諧共處等諸多方面發(fā)揮著重要的作用。
附注1：GPRS優(yōu)勢(shì)
1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)/所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無(wú)需輪巡就可以同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、遠(yuǎn)程儀器設(shè)備控制：由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)、控制等功能；
3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備安裝即接通，而采用超短波通信時(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設(shè)備。
4、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟GSM網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。采用超短波通信時(shí)安裝調(diào)試工作量大，要先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試，天線鐵架架設(shè)，天線方向角度調(diào)試等工作。
5、覆蓋范圍廣。構(gòu)建調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
由于監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全市范圍內(nèi)，部分管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用GPRS方式，理論上在無(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
6、數(shù)據(jù)傳輸速率高。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺(tái)傳送速率多為2.4kbit/s或更低。
7、系統(tǒng)的傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)連接。由于監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
8、通信費(fèi)用低。由于GPRS采用包月計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低。
附注2：移動(dòng)專線APN傳輸方式
根據(jù)企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，廈門四信通信科技有限公司設(shè)計(jì)了基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方案，采用了多種安全措施，主要包括：
通過(guò)一條2M 專線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。
客戶可自建一套R(shí)ADIUS服務(wù)器和DHCP服務(wù)器，GGSN向RADIUS服務(wù)器提供用戶主叫號(hào)碼，采用主叫號(hào)碼和用戶賬號(hào)相結(jié)合的認(rèn)證方式；用戶通過(guò)認(rèn)證后由DHCP服務(wù)器分配企業(yè)內(nèi)部的靜態(tài)IP地址。
端到端加密：移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。

廈門四信通信科技有限公司
所在區(qū)域：	福建.廈門	郵編： 361008
公司地址：	中國(guó)廈門市軟件園觀日路44號(hào)3樓J1-J2區(qū)	聯(lián)系人：蔡瑞仁先生 (銷售主管)
辦公電話：	0592-6300320轉(zhuǎn)342	傳真： 0592-5912735
移動(dòng)電話：	13779962074	電郵：登錄查看或通過(guò)本網(wǎng)留言

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