GPRS氣象信息采集應(yīng)用系統(tǒng)方案

GPRS氣象信息采集應(yīng)用系統(tǒng)方案

氣象信息采集系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)采集的氣象資料，對(duì)未來(lái)一定時(shí)段內(nèi)的氣象情況作出較為精確的預(yù)測(cè)和報(bào)警，包括進(jìn)行短期的降雨預(yù)報(bào)、中期降水預(yù)報(bào)和洪水的預(yù)警預(yù)報(bào)，是防汛工作中非常重要的環(huán)節(jié)。

一、項(xiàng)目背景

某省氣象局氣象信息的采集由各氣象觀測(cè)站利用氣象采集設(shè)備自動(dòng)完成采集，通過(guò)DDN或者電話線向氣象中心傳送氣象數(shù)據(jù)，氣象局利用氣象信息處理程序?qū)Ω鳉庀笥^測(cè)站采集的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理和分析，進(jìn)而可對(duì)短期的降雨和中期降水進(jìn)行預(yù)報(bào)，并通過(guò)防汛系統(tǒng)向防汛辦報(bào)送資料，為洪水預(yù)報(bào)和防汛提供可靠的決策支持。

目前，某省氣象局現(xiàn)已在全省范圍內(nèi)建立了300多個(gè)氣象觀測(cè)信息采集點(diǎn)，各氣象采集點(diǎn)按照設(shè)定的時(shí)間間隔采集區(qū)域內(nèi)的各種氣象信息資料，包括溫度、氣壓、濕度等，測(cè)量結(jié)果通過(guò)DDN或者PSTN電話線向氣象中心傳送氣象數(shù)據(jù)。采用DDN可充分保證數(shù)據(jù)傳輸暢通，完整，但缺點(diǎn)是月租費(fèi)太高；采用PSTN電話線傳輸數(shù)據(jù)，按時(shí)間計(jì)費(fèi)，費(fèi)用也不便宜。

目前，該省氣象局正考慮建立GPRS氣象信息采集數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)試點(diǎn)。在試點(diǎn)中選擇20多個(gè)氣象采集點(diǎn)，采用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信方式傳輸氣象資料。在試點(diǎn)中，各氣象采集點(diǎn)通過(guò)GRPS與中心站主機(jī)保持實(shí)時(shí)連接，自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備將獲得的氣象信息通過(guò)GPRS傳給氣象中心主機(jī)，氣象中心主機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理，形成氣象預(yù)報(bào)信息。

二、GPRS方案的優(yōu)勢(shì)

中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建氣象信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣象信息采集點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)比較分析，我們選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)作為氣象信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。

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(zhuān)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。

三、解決方案介紹

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、氣象信息采集點(diǎn)：

采用唐山藍(lán)迪通信科技有限公司的LDG6000 GPRS透明無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端，通過(guò)RS232/RS485/TTL與氣象設(shè)備采集點(diǎn)連接，接入移動(dòng)公司為氣象局提供的專(zhuān)用的GPRS網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)對(duì)氣象信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn)、時(shí)間、數(shù)量沒(méi)有限制可以隨時(shí)增減。可以滿足山區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求。

2、氣象中心站：

本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過(guò)代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過(guò)GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過(guò)端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程，當(dāng)氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。

凡省級(jí)氣象局授權(quán)的氣象信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：

1、氣象信息采集點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的SIM卡，用戶使用本卡只能用于與氣象站數(shù)據(jù)通信功能。

2、使用的終端設(shè)備用唐山藍(lán)迪通信科技有限公司提供的GPRS移動(dòng)終端設(shè)備。

3、用戶登記：符合省級(jí)氣象局的規(guī)定。

（二）產(chǎn)品特性

氣象信息采集傳輸系統(tǒng)采用LDG6000 GPRS DTU。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應(yīng)用，如實(shí)現(xiàn)信用卡實(shí)時(shí)認(rèn)證、POS機(jī)的遠(yuǎn)程控制維護(hù)、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)點(diǎn)接入等。在氣象信息采集傳輸系統(tǒng)方案中，LDG6000 GPRS DTU可通過(guò)外置或嵌入方式與氣象信息采集點(diǎn)設(shè)備連接。
1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。

2、接口： RS232、RS485、TTL。

3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng)。

5、透明數(shù)據(jù)傳輸：LDG6000 -DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道； 6、自動(dòng)撥號(hào)連接：LDG6000 -DTU可配置上電自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)支持用戶端發(fā)起命令連接或遠(yuǎn)程喚醒連接；

7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接時(shí)可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道；

8、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；

9、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動(dòng)重?fù)芄δ埽?

10、提供主副IP及動(dòng)態(tài)域名解析；

11、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶可設(shè)定；

12、數(shù)據(jù)通信幀長(zhǎng)度用戶可設(shè)定；

13、支持VPN安全功能。

14、安裝靈活、使用方便、可靠。

（三）安全措施

本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問(wèn)防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心可通過(guò)公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專(zhuān)線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。通過(guò)VPN方式，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過(guò)Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專(zhuān)線接入到移動(dòng)公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對(duì)于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專(zhuān)用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。

1、VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的 功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過(guò)接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵。
2、利用SIM卡的唯一性，對(duì)用戶SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁 定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪問(wèn)專(zhuān)用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。

3、對(duì)于特定用戶，可通過(guò)數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無(wú)法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。

4、數(shù)據(jù)加密：通過(guò)VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù)。

5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

四、結(jié)論

采用GPRS構(gòu)建氣象信息采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足氣象信息采集的需求，而且，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動(dòng)通信公司的營(yíng)收也隨之增加，調(diào)動(dòng)了運(yùn)營(yíng)商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求。

對(duì)于氣象局等用戶來(lái)說(shuō)，由于通信費(fèi)用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設(shè)備可以移動(dòng)，當(dāng)氣象觀測(cè)站和氣象信息采集點(diǎn)搬遷時(shí)設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資，適合于氣象采集工作的特點(diǎn)。