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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、市級氣象局和數(shù)個氣象站(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時信息和辦公信息(內(nèi)部web、notes等) 同時國家局與全國的各級臺站組建了衛(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、時延長，已很難滿足自動站、沙塵暴、雷達等資料傳輸?shù)囊�，很難滿足進行數(shù)據(jù)綜合傳輸?shù)男枨�；衛(wèi)星網(wǎng)覆蓋面小、速度低，且小站之間無法直接通信，限制了網(wǎng)絡(luò)功能。因此，構(gòu)建一個更完善、更快捷、更安全的氣象廣域網(wǎng)絡(luò)平臺迫在眉睫。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、安全防護等方面進行整合和統(tǒng)一。并且還需要具有可擴展性，未來可以方便地進行升級。而以上的這些不足都可以通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。
二、 GPRS網(wǎng)絡(luò)簡介
GPRS是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費、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)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(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)具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無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采用X.25和PSTN進行交互傳輸，月租費太高，用電話線傳送數(shù)據(jù)按時間計費，帶來諸多不便，費用也不便宜。
三、 GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點
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，擴容無限制，接入地點無限制，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數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分氣象信息采集點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴充的可能，必須具有良好的可擴展性。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)對覆蓋范圍的要求。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。每個氣象信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)，目前GPRS實際數(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氣象信息采集點實現(xiàn)實時連接。由于氣象信息采集點數(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�，而GPRS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行連接。由于氣象信息采集點必須與中心隨時保持連線狀態(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，平均每一個氣象信息采集點每月的線路費用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計費的方式，資源利用率高，月通信費用將在200元之內(nèi)。
5、良好的實時響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
四、解決方案與特點
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、逐層保護的指導(dǎo)原則，利用寬帶IP（DDN專線）＋GPRS無線網(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，通過增加GPRS DTU設(shè)備，實現(xiàn)遠程無線數(shù)據(jù)傳輸功能。
GPRS氣象信息采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用星型結(jié)構(gòu)，在省局中心、地、州、市級氣象局和氣象站各設(shè)立核心節(jié)點。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)在未來幾年的先進性和可擴展性。例如，未來到各地市的帶寬擴展到2個2M或者更多，此時只需要通過專線升級方式即可。
地市級主用通過SDH 2M接入省氣象中心的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時，充分考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的安全性和可靠性。在本次設(shè)計中，市局節(jié)點到各采集點除選用APN專線作為主用外，還選用了ADSL/ISDN網(wǎng)作為備份鏈路。各采集點采用GPRS DTU設(shè)備接入，將采集到的各種氣象數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時的送到地市級氣象中心，實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
該方案的建設(shè)既能實現(xiàn)全市氣象系統(tǒng)的信息化辦公，也實現(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)計是本方案建設(shè)的特色，具體表現(xiàn)在以下兩個方面:
1、設(shè)備級的可靠性：在設(shè)計中，通過選擇具備高可靠性設(shè)計的網(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網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。特別是采集點的GPRS設(shè)備，更是整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)正常運行的重要保障。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，通過了國家標準的EMC抗干擾測試，在設(shè)備級充分保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性。
2、互連線路的備份設(shè)計：每個節(jié)點與其他節(jié)點之間通過多條線路連接，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)建拓撲
六、 F2103產(chǎn)品特性
F2103 GPRS DTU（下文簡稱DTU）
F2103 GPRS DTU采用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，內(nèi)嵌自主知識產(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)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(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) 無線參數(shù)
1、支持EGSM900/GSM1800無線網(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、支持數(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：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標準的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標準的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、無線模塊
采用高性能工業(yè)級GPRS無線模塊
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
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結(jié))
(三) 軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設(shè)備永遠在線。
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. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
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、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(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)報告。
12.標準的AT命令界面
13.可以用做普通撥號MODEM
14.支持telnet功能。
15.支持遠程配置，遠程控制
16.通過串口軟件升級
17.同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
七、總結(jié)
建成后的整個氣象GPRS信息傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)了互聯(lián)互通與共享，為氣象信息體系的完善打下了堅實的基礎(chǔ)，同時也將在減災(zāi)脫貧及促進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
1、良好的實時響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，系統(tǒng)能夠同時實時收取、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步監(jiān)測點的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程儀器設(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)對儀器設(shè)備的時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)以及其他監(jiān)測、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需要充分考慮現(xiàn)場環(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)投入運行時基本不需要調(diào)試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調(diào)試工作量大，要先進行現(xiàn)場信號測試，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，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
由于監(jiān)控點數(shù)量眾多，分布在全市范圍內(nèi)，部分管網(wǎng)監(jiān)控點位于偏僻地區(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，理論上在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實現(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171.2kbit/s，實際應(yīng)用時數(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監(jiān)控點實時連接。由于監(jiān)控點數(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�，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
8、通信費用低。由于GPRS采用包月計費的方式，運營維護成本低。
附注2：移動專線APN傳輸方式
根據(jù)企業(yè)對網(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：
通過一條2M 專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。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RADIUS服務(wù)器和DHCP服務(wù)器，GGSN向RADIUS服務(wù)器提供用戶主叫號碼，采用主叫號碼和用戶賬號相結(jié)合的認證方式；用戶通過認證后由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：移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

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：	中國廈門市軟件園觀日路44號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
移動電話：	13779962074	電郵：登錄查看或通過本網(wǎng)留言

公司主頁：

http://www.four-faith.com

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