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摘要：本文提供了一種基於GPRS網絡的氣象信息采集係統原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用於氣象信息采集係統的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；氣象；GPRS DTU
一、項目背景
氣象信息采集係統利用實時采集的氣象資料，對末來一定時段內的氣象情況作出較為精確的預測和報警，包括進行短期的降雨預報、中期降水預報和洪水的預警預報，是防汛工作中非常重要的環節。
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DDNhuozhedianhuaxianxiangqixiangzhongxinchuansongqixiangshuju，qixiangjuliyongqixiangxinxichulichengxuduigeqixiangguancezhancaijideqixiangshujujinxingjiagongchulihefenxi，jinerkeduiduanqidejiangyuhezhongqijiangshuijinxingyubao，bingtongguofangxunxitongxiangfangxunbanbaosongziliao，weihongshuiyubaohefangxuntigongkekaodejuecezhichi。
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、GPRS方案的優勢
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GPRSyewupingtaishanggoujianqixiangxinxicaijichuanshuxitong，shixianqixiangxinxicaijidiandewuxianshujuchuanshujuyoukechongfenliyongxianyouwangluo，suoduanjianshezhouqi，jiangdijianshechengbendeyoudian，erqieshebeianzhuangfangbian、維護簡單。經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS係統作為氣象信息采集傳輸係統的數據通信平台。
1、覆蓋範圍。構建氣象信息采集傳輸係統要求數據通信覆蓋範圍廣，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)。
另外，還必須考慮今後係統擴充的可能，必須具有良好的可擴展性。由於目前GPRS已覆蓋省內絕大部分地區，能夠滿足氣象信息采集傳輸係統對覆蓋範圍的要求。
2、數據傳輸速率高。每個氣象信息采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本係統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
3、係xi統tong的de傳chuan輸shu容rong量liang大da。氣qi象xiang中zhong心xin站zhan要yao和he每mei一yi個ge氣qi象xiang信xin息xi采cai集ji點dian實shi現xian實shi時shi連lian接jie。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，係xi統tong要yao求qiu能neng滿man足zu突tu發fa性xing數shu據ju傳chuan輸shu的de需xu要yao，而erGPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
4、tongxinfeiyongdi。caiyongchuantongdeyouxianfangshijianliqixiangxinxicaijichuanshuxitong，bixuzuyongzhuanxianhuodianhuaxianjinxinglianjie。youyuqixiangxinxicaijidianbixuyuzhongxinsuishibaochilianxianzhuangtai，ermeicishujufasongdeshujulianghenxiao（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，由於GPRS采用按數據流量計費的方式，資源利用率高，月通信費用將在200元之內。
5、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較，由於GPRS具有實時在線特性，係統無時延，可很好的滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。
三、解決方案介紹
（一）係統結構
1、氣象信息采集點：采用廈門才茂的GPRS無線數據采集傳輸終端，通過RS232串口與計算機相連，接入移動公司為氣象局提供的專用的GPRS網絡。氣象信息采集點的計算機運行係統軟件和應用軟件。網絡對氣象信息采集點的接入地點、時間、數量沒有限製，可以隨時增減。可以滿足山區、偏遠地區和跨地區接入的需求。
2、氣象中心站：采用省移動通信公司提供的DDN專線，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。
3、GPRS傳輸
氣象站采用移動提供的線路和接口。各氣象信息采集點使用移動通信公司統一的STK卡，同時氣象中心對各點進行登記，保存相關資料以便識別和維護處理。氣象信息采集點使用的STK卡隻能用於與氣象信息采集係統的數據通信功能。各氣象信息采集點運行原有的係統軟件和應用軟件，支持24小時實時在線，實現氣象信息采集點24小時傳送采集的氣象信息數據。
凡省級氣象局授權的氣象信息采集點均可以使用本係統：
1、氣象信息采集點必須使用移動統一的STK卡，用戶使用本卡隻能用於與氣象站數據通信功能。
2、使用的終端設備用飛旗科技提供的GPRS移動終端設備。
3、用戶登記：符合省級氣象局的規定。
（二）產品特性
氣象信息采集傳輸係統采用廈門才茂通信技術有限公司CM3150P GPRS DTU。CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IPxieyizhan。weiyonghutigonggaosu，wendingkekao，shujuzhongduanyongyuanzaixian，duozhongxieyizhuanhuandexunizhuanyongwangluo。zhenduiwangluoliuliangkongzhideyonghu，chanpinzhichiyuyin，duanxin，shujuchufashangxianyijichaoshizidongduanxiandegongneng。tongshiyezhichishuangshujuzhongxinbeifen，yijiduoshujuzhongxintongbujieshoushujudenggongneng。gongsichanpinyiguangfanyingyongyujinrong，shuili，huanbao，dianli，youzheng，qixiangdengxingye。
無線參數:
支持EGSM900/GSM1800無線網絡
GPRS multi-slot class 10
編碼方案：CS1~CS4
符合SMG31bis技術規範
Compliant to GSM phase 2/2+
支持數據、語音、短信和傳真
硬件係統:
CPU:工業級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業內最高級CPU)
FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業內最大內存容量)
SDRAM：64MB（可擴展至256MB）
接口：
1個RS232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/5V標準的推杆式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
工業級無線模塊:
GRPS模塊：Simens MC39i
尺寸:
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
其他參數:
工作環境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)
軟件功能:
智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
支持RSA，RC4加密算法
支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保係統穩定可靠
支持虛擬數據專用網（APN）
透明數據傳輸與協議轉換，支持多種工作模式
支持數據中心動態域名和IP地址訪問
支持雙數據中心備份
支持多數據中心
支持主從模式
支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
支持短消息備份及告警。
多重軟硬件看門狗
數據包傳輸狀態報告。
標準的AT命令界麵
可以用做普通撥號MODEM
支持telnet功能。
支持遠程配置，遠程控製
通過串口軟件升級
同時支持LINUX和WINDOWS操作係統
（三）安全措施
本係統需要極高的係統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自係統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密、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使用VPN接入到移動GPRS網，采用VPN方式成本比較低，企業不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，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。
另外，數據中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高、穩定可靠。
對於安全性要求非常高的係統，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高係統的安全性。
1、VPN虛擬專網模式：企業內部網絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對 整個數據傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。
2、利用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、對於特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數據中心分配的用戶ID和密碼的用戶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：通過VPN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
采用GPRS構gou建jian氣qi象xiang信xin息xi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量liang的de增zeng加jia，移yi動dong通tong信xin公gong司si的de營ying收shou也ye隨sui之zhi增zeng加jia，調tiao動dong了le運yun營ying商shang的de積ji極ji性xing，符fu合he網wang絡luo建jian設she和he網wang絡luo應ying用yong同tong步bu發fa展zhan的de要yao求qiu。
duiyuqixiangjudengyonghulaishuo，youyutongxinfeiyongjiaodi，xiangshoudaoleshihui。lingwai，youyujierushebeikeyiyidong，dangqixiangguancezhanheqixiangxinxicaijidianbanqianshishebeikesuizhiqianyibingkejixushiyong，keyibaohuyonghuyuanyoutouzi，shiheyuqixiangcaijigongzuodetedian。
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