一、系統(tǒng)概述

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(dá)等資料傳輸?shù)囊�求，很難滿足進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合傳輸?shù)男枨螅?/span>GPRS無線網(wǎng)絡(luò)在此系統(tǒng)中的應(yīng)用解決了衛(wèi)星網(wǎng)覆蓋面小、速度低和有線寬帶網(wǎng)受鋪設(shè)困難維護困難的問題限制。因此，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個更完善、更快捷、更安全的氣象無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺，更能滿足中國氣象局大氣監(jiān)測項目建設(shè)的要求。

二、系統(tǒng)特點

1、建設(shè)周期短，成本低：

GPRS無線網(wǎng)絡(luò)可為氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(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，而且設(shè)備安裝方便、維護簡單。

2、實時性強：

由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)�？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。

3、可對氣象數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：

通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對氣象數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制。

4、覆蓋范圍廣：

GPRS覆蓋范圍廣，在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，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。

5、系統(tǒng)的傳輸容量大：

配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于電表數(shù)據(jù)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�，�?/font>GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：

每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)

171.2kbit/s，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。

7、通信費用低：采用包月計費方式，運營成本低。

三、系統(tǒng)組成和特點

  該系統(tǒng)主要由氣象探測設(shè)備，GPRS DTU（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元模塊）和氣象數(shù)據(jù)管理中心三部分組成，氣象探測設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信接口和GPRS DTU連接。氣象探測設(shè)備可以實時或定時向氣象數(shù)據(jù)管理中心發(fā)送自動氣象探測設(shè)備采集到的氣象數(shù)據(jù)和氣象設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)管理中心也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將控制命令傳送給氣象探測設(shè)備。這樣就可以實現(xiàn)了當(dāng)前氣象數(shù)據(jù)的查詢、收集、氣象探測設(shè)備的檢查和數(shù)據(jù)中心對前端氣象探測設(shè)備的控制。

1、氣象探測設(shè)備

   氣象探測設(shè)備是整個氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中最重要的硬件設(shè)備，用于實現(xiàn)氣象各種數(shù)據(jù)的采集。

2、無線通訊部分

什么是GPRS無線網(wǎng)絡(luò)

通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌�，是以封包�?/span>Packet）式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。

無線通訊部分主要是借助GPRS DTU通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)通訊工作。

GPRS 無線數(shù)傳（GPRS DTU）是一個可以讓工業(yè)用的RS232/RS485 串口設(shè)備的串口通信立即轉(zhuǎn)換為GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)通信的雙向轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備。轉(zhuǎn)換器采用透明傳輸?shù)姆绞剑�用戶不用知道�?fù)雜的GPRS 通訊原理和TCP/UDP 協(xié)議，不用更改程序即可實現(xiàn)原有串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)連接，節(jié)省您寶貴的時間和已有投資，可用于長距離通信或控制。廣泛用于樓宇自動化控制、停車場設(shè)備、交通控制、LED 屏幕控制、工廠、車間、礦井、銀行、電氣等遙控領(lǐng)域。能快速實現(xiàn)串口設(shè)備的遙控功能。在兩臺串口設(shè)備之間成對使用串口設(shè)備GPRS 無線數(shù)傳的透明傳輸模式，相當(dāng)于延長了串口的通信距離，從而實現(xiàn)串口設(shè)備之間的遙控。

GPRS DTU特點：

◆ RS232 串口速率高達(dá)230400 bps

◆ 支持RS232 三線標(biāo)準(zhǔn)或九線標(biāo)準(zhǔn)

◆ 內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧，支持TCP/UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

◆ 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線

◆ 掉線自動重?fù)芄δ?span lang="EN-US">

◆ 通過超級終端類似于AT 指令方式或?qū)Ｓ迷O(shè)置程序來設(shè)置通信參數(shù)

◆ 設(shè)備之間透明傳輸/非通明傳輸

◆ 支持靜態(tài)IP 或域名方式連接遠(yuǎn)程主機

◆ 供電：+5V，可根據(jù)客戶需要定制寬電壓輸入

◆ 耗電：待機狀態(tài)230~330mA；上網(wǎng)狀態(tài)450~460mA；傳輸狀態(tài)460~470mA

◆ 工作溫度：-30℃ ~ +70℃

◆ 儲存溫度：-40℃ ~ +85℃

◆ 支持RS232/RS485/RS422串口進(jìn)行通訊

3、氣象管理中心

  氣象數(shù)據(jù)管理中心軟件包括通信軟件，數(shù)據(jù)分發(fā)軟件，監(jiān)控分系統(tǒng)，氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和用戶查詢系統(tǒng)。監(jiān)控中心主要作用是氣象數(shù)據(jù)包的解包、氣象數(shù)據(jù)分類入庫、數(shù)據(jù)庫自動更新和自動維護，當(dāng)有數(shù)據(jù)時，氣息數(shù)據(jù)處理軟件就進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀，按各種氣象要素（風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、雨量、濕度、氣壓等）進(jìn)行分類處理。

示意圖1

四、安全可靠性

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自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)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、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)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(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過Ｒａｄｉｕｓ服務(wù)器的認(rèn)證整個數(shù)據(jù)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(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，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。

對于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用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虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)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(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對 整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)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(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和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卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

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

4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護。

5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機制：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。

六、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(jìn)人與自然和諧共處等諸多方面發(fā)揮著重要的作用。