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關鍵字：GPRS DTU；GPRS網絡係統；無線網絡通信
一、項目背景
某省氣象局氣象信息的采集由各氣象觀測站利用氣象采集設備自動完成采集，通過DDN或huo者zhe電dian話hua線xian向xiang氣qi象xiang中zhong心xin傳chuan送song氣qi象xiang數shu據ju，氣qi象xiang局ju利li用yong氣qi象xiang信xin息xi處chu理li程cheng序xu對dui各ge氣qi象xiang觀guan測ce站zhan采cai集ji的de氣qi象xiang數shu據ju進jin行xing加jia工gong處chu理li和he分fen析xi，進jin而er可ke對dui短duan期qi的de降jiang雨yu和he中zhong期qi降jiang水shui進jin行xing預yu報bao，並bing通tong過guo防fang汛xun係xi統tong向xiang防fang汛xun辦ban報bao送song資zi料liao，為wei洪hong水shui預yu報bao和he防fang汛xun提ti供gong可ke靠kao的de決jue策ce支zhi持chi。
目前，某省氣象局現已在全省範圍內建立了300多個氣象觀測信息采集點，各氣象采集點按照設定的時間間隔采集區域內的各種氣象信息資料，包括溫度、氣壓、濕度等，測量結果通過DDN或者PSTN電話線向氣象中心傳送氣象數據。采用DDN可充分保證數據傳輸暢通，完整，但缺點是月租費太高；采用PSTN電話線傳輸數據，按時間計費，費用也不便宜。
目前，該省氣象局正考慮建立GPRS氣象信息采集數據傳輸係統試點。在試點中選擇20多個氣象采集點，采用GPRS無線數據通信方式傳輸氣象資料。在試點中，各氣象采集點通過GRPS與中心站主機保持實時連接，自動觀測設備將獲得的氣象信息通過GPRS傳給氣象中心主機，氣象中心主機對信息進行處理，形成氣象預報信息。
二、方案優點：
中國移動GPRS係統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業ye務wu平ping台tai上shang構gou建jian氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji傳chuan輸shu係xi統tong，實shi現xian氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji點dian的de無wu線xian數shu據ju傳chuan輸shu具ju有you可ke充chong分fen利li用yong現xian有you網wang絡luo，縮suo短duan建jian設she周zhou期qi，降jiang低di建jian設she成cheng本ben的de優you點dian，而er且qie設she備bei安an裝zhuang方fang便bian、維護簡單。經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS係統作為水文信息采集傳輸係統的數據通信平台。
GPRS無線氣象監控係統具備如下特點：
1、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用麵向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不幹擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分複用機製，並具備極強的抗幹擾性能，完全避免了傳統數傳電台的多機頻段“碰撞”現象。
2、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，並支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足係統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
3、監控範圍廣：
GPRS網絡已經實現全國範圍內覆蓋，並且擴容無限製，接入地點無限製，能滿足山區、鄉xiang鎮zhen和he跨kua地di區qu的de接jie入ru需xu求qiu。由you於yu氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji點dian數shu量liang眾zhong多duo，分fen布bu在zai全quan省sheng範fan圍wei內nei，部bu分fen氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji點dian位wei於yu偏pian僻pi地di區qu，而er且qie地di理li位wei置zhi分fen散san。因yin此ci采cai用yongGPRS網絡是其理想的選擇。
4、係統建設成本低：
由於采用GPRS公網平台，無需建設網絡，隻需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。
5、係統運營成本低：
采用GPRS公網通信，全國範圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫遊費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了係統的低成本通信。
6、可對各監測點儀器設備進行遠程控製：
通過GPRS雙向係統還可實現對儀器設備進行反向控製，如：時間校正、狀態報告、開關等控製功能，並可進行係統遠程在線升級。
7、係統的傳輸容量，擴容性能好：
氣象監測中心要和每一個氣象信息采集點實現實時連接。由於氣象信息采集點數量眾多，係統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由於係統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監測中心可輕鬆支持幾千個氣象采集點的通信接入。
8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：
雖然與遠在千裏的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻隻需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一台普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電台小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。
三、解決方案介紹：
由於GPRS通信是基於IP地址的數據分組通信網絡，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個氣象數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。
（一）係統結構
1、氣象信息采集點：
現場監控點通過氣象設備自動采集氣象信息，通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，氣象設備采集到的數據通過GPRS DTU終端的內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝後發送到GPRS無線網絡。
2、氣象中心：
a）公網接入方案： 服務器采用公網方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等，申請公網固定IP地址；可以實現中小容量的數據采集應用。
b）專網接入方案： 服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網絡相連。由於DDN專線可提供較高的帶寬，當氣象信息采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現大容量數據采集應用。
監控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據後先進行AAArenzheng，houchuansongdaojiankongzhongxinjisuanjizhuji，tongguoxitongruanjianduishujujinxinghaiyuanxianshi，bingjinxingshujuchuli，zheyangjinyibuzengqianglexitongshujutongxinanquanxingneng。
3、GPRS/GSM移動數據傳輸網絡：
氣象設備采集的數據經GPRS/GSM網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。
（二）係統方案：
各氣象監測點使用成都眾山科技有限公司的ZSD3120 GPRS DTU透明數據傳輸終端，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。各氣象監測點的GPRS DTU使用移動通信公司的GPRS普通數據卡或APN專用數據卡，同時監控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 並與采集點信息進行關聯，以便識別和維護處理。信息采集中心運行監控係統軟件，實時采集水文信息數據。
凡省氣象局授權的信息采集點均可以使用本係統：
1、氣象信息監測點必須使用移動統一的APN卡，用戶使用本卡隻能用於與氣象數據中心通信。
2、終端設備使用成都眾山科技有限公司提供的GPRS移動數據通信終端。
3、用戶登記：符合省級氣象局的規定。
（三）產品特性
係統采用ZSD3120 GPRS DTU無線透明數據傳輸終端。產品基於中國移動的GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機係統、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數據集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控製中心與眾多遠端站點之間的數據采集和控製。
1、內置TCP/IP協議棧，針對GPRS網絡優化
2、提供GPRS無線數據雙向傳輸功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+標準
5、支持自動心跳，保持永久在線
6、透明數據傳輸：為用戶的數據設備提供雙向100K大容量數據緩衝區，支持大數據包傳輸
7、自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網、連接網絡，支持用戶端發起命令連接或遠程喚醒連接
8、提供短信通道，內置Unicode國際編碼轉換表
9、支持遠程短信/電話喚醒
10、實時監測網絡連接情況，掉線自動重撥功能
11、支持中心為固定IP或動態域名
12、心跳報告時間間隔用戶可設定
13、支持點對點、點對多點、多點對多點對等 數據傳輸
14、支持APN數據專網業務
15、安裝靈活、使用方便、可靠
16、支持多數據中心，自動切換
17、適應低溫和高溫工作環境
18、EMC抗幹擾設計，適合電磁惡劣環境應用
19、複合式看門狗技術，永不當機
20、整機低功耗技術，在線待機電流<20mA
（四）安全措施：
由you於yu氣qi象xiang數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de特te殊shu性xing，本ben係xi統tong需xu要yao極ji高gao的de係xi統tong安an全quan保bao障zhang和he穩wen定ding性xing。安an全quan保bao障zhang主zhu要yao是shi防fang止zhi來lai自zi係xi統tong內nei外wai的de有you意yi和he無wu意yi的de破po環huan，網wang絡luo安an全quan防fang護hu措cuo施shi包bao括kuo信xin道dao加jia密mi、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火牆等。穩定是指係統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，係統也不能中斷運行。
數據中心可通過公網接入,或者到移動專網接入，采用公網接入方式成本比較低，企業不用租用專線，而使用數據專線接入時，GPRS數據傳輸設備要經過Radius服務器的認證, 整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。
1、APN數據專網模式：企業內部網絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數據專網，由於采用數據專網,服務器與公網Internet隔離,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某係統的範圍,隻有屬於指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
3、可以為每個GPRS數據傳設備單獨配置 DTU ID號和密碼，通過數據中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數據中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入係統，係統的安全性進一步增強。
4、數據加密：可對整個數據傳送過程進行加密保護。
5、網絡接入安全鑒定機製：采用防火牆軟件，設置網絡鑒權和安全防範功能，保障係統安全。
四、結論：
數據中心采用有線方式，租用靜態IP目前費用約800~1500元/月。采集點采用GPRS無線方式，流量費用目前有包月製和按數據量兩種收費方式，按流量計算0.01元-0.03元/KB，而包月製20元/月有1024KB流量，可滿足省水文局目前水文數據采集係統的實際數據量，估計日後其費用會逐步降低。
duiyuqixiangjudengyonghulaishuo，youyutongxinfeiyongjiaodi，xiangshoudaoleshihui。lingwai，youyujierushebeikeyiyidong，dangqixiangguancezhanheqixiangxinxicaijidianbanqianshishebeikesuizhiqianyibingkejixushiyong，keyibaohuyonghuyuanyoutouzi，shiheyuqixiangcaijigongzuodetedian。
因此,采用GPRS構gou建jian氣qi象xiang數shu據ju采cai集ji係xi統tong，不bu僅jin能neng很hen好hao地di滿man足zu氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji的de需xu求qiu，而er且qie，做zuo為wei網wang絡luo運yun營ying商shang的de移yi動dong通tong信xin公gong司si也ye將jiang因yin此ci獲huo得de業ye務wu穩wen定ding的de集ji團tuan用yong戶hu，隨sui著zhe用yong戶hu數shu
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