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GPRS气象监测系统
 发布时间:2012年09月26日    来源:    查看次数:1861文章文字大小: | |

GPRS气象监测系统
一、项目背景
某省气象局气象信息的采集由各气象观测站利用气象采集设备自动完成采
集,通过DDN 或者电话线向气象中心传送气象数据,气象局利用气象信息处理程
序对各气象观测站采集的气象数据进行加工处理和分析,进而可对短期的降雨和
中期降水进行预报,并通过防汛系统向防汛办报送资料,为洪水预报和防汛提供
可靠的决策支持。
目前,某省气象局现已在全省范围内建立了300多个气象观测信息采集点,各
气象采集点按照设定的时间间隔采集区域内的各种气象信息资料,包括温度、气
压、湿度等,测量结果通过DDN 或者PSTN 电话线向气象中心传送气象数据。采
用DDN 可充分保证数据传输畅通,完整,但缺点是月租费太高;采用PSTN 电话
线传输数据,按时间计费,费用也不便宜。
目前,该省气m 象局正考虑建立GPRS 气象信息采集数据传输系统试点。在
试点中选择20多个气象采集点,采用GPRS 无线数据通信方式传输气象资料。在
试点中,各气象采集点通过GRPS 与中心站主机保持实时连接,自动观测设备将
获得的气象信息通过GPRS 传给气象中心主机,气象中心主机对信息进行处理,
形成气象预报信息。
二、方案优点:
中国移动GPRS 系统可提供广域的无线IP 连接。在移动通信公司的GPRS 业务
平台上构建气象信息采集传输系统,实现气象信息采集点的无线数据传输具有可
充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、
维护简单。经过比较分析,我们选择中国移动的GPRS 系统作为水文信息采集传
输系统的数据通信平台。
GPRS 无线气象监控系统具备如下特点:
1、可靠性高:
与SMS 短信息方式相比,GPRS DTU 采用面向连接的TCP 协议通信,避免了数
据包丢失的现象,保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输,
互不干扰。GPRS 网络本身具备完善的频分复用机制,并具备极强的抗干扰性能,
完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
2、实时性强:
GPRS 具有实时在线的特性,数据传输时延小,并支持多点同时传输,因此GPRS
监测数据中心可以多个监测点之间快速,实时地进行双向通信,很好地满足系统
对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS 实际数据传输速率在30Kbps 左右,
完全能满足系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求。
3、监控范围广:
GPRS 网络已经实现全国范围内覆盖,并且扩容无限制,接入地点无限制,能
满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于气象信息采集点数量众多,分布在全
省范围内,部分气象信息采集点位于偏僻地区,而且地理位置分
4、系统建设成本低:
由于采用GPRS 公网平台,无需建设网络,只需安装设备就即可,建设成本低;
也免去了网络维护费用。
5、系统运营成本低:
采用GPRS 公网通信,全国范围内均按统一费率计费,省去昂贵的漫游费用,
GPRS 网络可按数据实际通信流量计费,(1分-3分/1K 字节),也可以按包月不限
流量收费,从而实现了系统的低成本通信。
6、可对各监测点仪器设备进行远程控制:
通过GPRS 双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制,如:时间校正、状态
报告、开关等控制功能,并可进行系统远程在线升级。
7、系统的传输容量,扩容性能好:
气象监测中心要和每一个气象信息采集点实现实时连接。由于气象信息采集
点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS 技术能很好地满
足传输突发性数据的需要;由于系统采用成熟的TCP/IP 通信架构,具备良好的
扩展性能,一个监测中心可轻松支持几千个气象采集点的通信接入。
8、GPRS 传输功耗小,适合野外供电环境:
虽然与远在千里的数据中心进行双向通信,GPRS 数传设备在工作时却只需与
附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM 手机相当, 平均功耗仅为
200毫瓦左右,比传统数传电台小得多。因此GPRS 传输方式非常适合在野外使用
太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。
三、解决方案介绍:
由于GPRS 通信是基于IP 地址的数据分组通信网络,因此监测中心计算机需
要一个固定的IP 地址或固定的域名,各个气象数据采集点采用GPRS 模块通过IP
地址或域名来访问该主机,从而进行数据通信。
(一)系统结构
1、气象信息采集点:
现场监控点通过气象设备自动采集气象信息,通过RS232或RS485接口与GPRS
DTU 终端相连,气象设备采集到的数据通过GPRS DTU 终端的内置嵌入式处理器
对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS 无线网络。
2、气象中心:
a)公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet,如ADSL 拨号/电信专线宽带上网等,申请
公网固定IP 地址;可以实现中小容量的数据采集应用。
b)专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN 专线, 申请配置固定IP 地址,与GPRS
网络相连。由于DDN 专线可提供较高的带宽,当气象信息采集点数量增加,中心
不用扩容即可满足需求,可实现大容量数据采集应用。
监控中心RADIUS 服务器接受到GPRS 网络传来的数据后先进行AAA 认证,后
传送到监控中心计算机主机,通过系统软件对数据进行还原显示,并进行数据处
理,这样进一步增强了系统数据通信安全性能。
3、GPRS/GSM 移动数据传输网络:
气象设备采集的数据经GPRS/GSM 网络空中接口功能模块同时对数据进行解
码处理,转换成在公网数据传送的格式,通过中国移动的GPRS 无线数据网络进
行传输,最终传送到监控中心IP 地址。
(二)系统方案:
各气象监测点使用上海詹佛斯信息科技有限公司的GFSPC03-G GPRS DTU 透明
数据传输终端,通过移动GPRS 网络与监控中心相连。各气象监测点的GPRS DTU
使用移动通信公司的GPRS 普通数据卡或APN 专用数据卡,同时监控中心对各点
GPRS 终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联,以便识别和维护处理。信
息采集中心运行监控系统软件,实时采集水文信息数据。
凡省气象局授权的信息采集点均可以使用本系统:
1、气象信息监测点必须使用移动统一的APN 卡,用户使用本卡只能用于与气象
数据中心通信。
2、终端设备使用成都众山科技有限公司提供的GPRS 移动数据通信终端。
3、用户登记:符合省级气象局的规定。
(三)产品特性
系统采用GFSPC03-G GPRS DTU 无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的
GPRS 网络,具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点,提供标准RS232/RS485
接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU 测控终端、PLC、GPS 接收机、数据集中
器等连接,具有远程诊断、测试、监管功能,满足各行业调度或控制中心与众多
远端站点之间的数据采集和控制。
1、内置TCP/IP 协议栈,针对GPRS 网络优化
2、提供GPRS 无线数据双向传输功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+标准
5、支持自动心跳,保持永久在线
6、透明数据传输:为用户的数据设备提供双向100K 大容量数据缓冲区,支持大
数据包传输
7、自动拨号连接:DTU 上电自动拨号上网、连接网络,支持用户端发起命令连
接或远程唤醒连接
8、提供短信通道,内置Unicode 国际编码转换表
9、支持远程短信/电话唤醒
10、实时监测网络连接情况,掉线自动重拨功能
11、支持中心为固定IP 或动态域名
12、心跳报告时间间隔用户可设定
13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等数据传输
14、支持APN 数据专网业务
15、安装灵活、使用方便、可靠
16、支持多数据中心,自动切换
17、适应低温和高温工作环境
18、EMC 抗干扰设计,适合电磁恶劣环境应用
19、复合式看门狗技术,永不当机
20、整机低功耗技术,在线待机电流<20mA
(四)安全措施:
由于气象数据采集系统的特殊性,本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。
安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环,网络安全防护措施包括
信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系
统能够7×24 小时不间断运行,即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。
数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入,采用公网接入方式成本比较
低,企业不用租用专线,而使用数据专线接入时,GPRS 数据传输设备要经过
Radius 服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护,安全性比较高,可
充分保障速度和网络服务质量。
1、APN 数据专网模式:企业内部网络中配置APN 服务器,移动终端使用APN 数
据专网,由于采用数据专网,服务器与公网Internet 隔离,可以有效避免非法入
侵。
2、用SIM 卡的唯一性,对用户SIM 卡手机号码进行鉴别授权,在网络侧对SIM
卡号和APN 进行绑定,划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM
卡手机号才能访问专用APN,移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的
APN 进行无线网络接入,普通手机的SIM 卡号无法呼叫专门的APN。
3、可以为每个GPRS 数据传设备单独配置DTU ID 号和密码,通过数据中心在其
登陆时进行应用层认证,其他没有数据中心分配的DTU ID 号和密码的GPRS 的设
备将无法登录进入系统,系统的安全性进一步增强。
4、数据加密:可对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制:采用防火墙软件,设置网络鉴权和安全防范功能,
保障系统安全。
四、结论:
数据中心采用有线方式,租用静态IP 目前费用约800~1500 元/月。采集点采
用GPRS 无线方式,流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式,按流量计
算0.01 元-0.03 元/KB,而包月制20 元/月有1024KB 流量,可满足省水文局目
前水文数据采集系统的实际数据量,估计日后其费用会逐步降低。
对于气象局等用户来说,由于通信费用较低,享受到了实惠。另外,由于接
入设备可以移动,当气象观测站和气象信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继
续使用,可以保护用户原有投资,适合于气象采集工作的特点。
因此,采用GPRS 构建气象数据采集系统,不仅能很好地满足气象信息采集的
需求,而且,做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户,
随着用户数量的增加,企业也相对的提高了收入。

上海詹佛斯信息科技有限公司
电话:021-22819590;54136591;54136592
网址:www.sh-gfs.cn
公司地址:上海市闵行区景联路439号3#楼207室

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