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气象数据采集GPRS无线通讯解决方案一、系统概述原有气象信息系统地面网络建设较早，设备性能低、线路速度低、时延长，已很难满足自动站、沙尘暴、雷达等资料传输的要求，很难满足进行数据综合传输的需求；GPRS无线网络在此系统中的应用解决了卫星网覆盖面小、速度低和有线宽带网受铺设困难维护困难的问题限制。因此，通过GPRS无线网络构建一个更完善、更快捷、更安全的气象无线网络监控平台，更能满足中国气象局大气监测项目建设的要求。二、系统特点1、建设周期短，成本低：GPRS无线网络可为气象数据采集系统提供了简单高效的通信传输手段。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业务平台上构建电力远程抄表系统，实现气象采集设备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。2、实时性强：由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和网络传输实时性的要求。3、可对气象数据采集设备进行远程控制：通过GPRS双向通讯系统还可实现对气象数据采集设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制。4、覆盖范围广：GPRS覆盖范围广，在无线GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对气象数据采集设备的控制和管理。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。5、系统的传输容量大：数据监控数据中心要和每一个数据采集点保持实时连接。由于数据采集点数量众多，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。6、数据传送速率高：每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。7、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。8、系统易于扩展和维护。三、系统组成和特点该系统主要由气象探测设备，WD12GPRSDTU（远程数据传输单元）和气象数据管理中心三部分组成，气象探测设备具有标准的RS232/RS485/RS422串行通信接口通过串口线和WD12DTU连接。气象探测设备可以实时或定时向气象数据管理中心发送自动气象探测设备采集到的气象数据和气象设备运行状态数据。气象数据管理中心也可以通过GPRS网络将控制命令传送给气象探测设备。这样就可以实现了当前气象数据的查询、收集、气象探测设备的检查和数据中心对前端气象探测设备的控制。1、气象探测设备气象探测设备是整个气象数据采集系统中最重要的硬件设备，用于实现气象各种数据的采集。2、无线通讯部分WD12GPRSDTU无线通讯部分主要是借助WD12GPRSDTU通过GPRS无线网络进行数据采集端和监控中心之间的数据通讯工作。DTU是指数据终端设备（DataTerminalunit)，可以理解为下位GPRS发射终端，在进行通信时，在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。GPRSDTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRSDTU具有更加明确的约定：GPRSDTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。3、气象管理中心气象数据管理中心软件包括通信软件，数据分发软件，监控分系统，气象数据处理系统和用户查询系统。监控中心主要作用是气象数据包的解包、气象数据分类入库、数据库自动更新和自动维护，当有数据时，气息数据处理软件就进行数据解读，按各种气象要素（风向、风速、温度、雨量、湿度、气压等）进行分类处理。4．网络拓扑图四．WD12GPRSDTU介绍GPRSDTU功能及特点产品功能介绍内嵌PPP、TCP/IP协议栈透明数据传输及协议转换支持固定IP地址数据中心支持动态IP地址数据中心DNS域名寻址具有远程电话激活和复位功能可实现点～点、中心～多点的对等数据传输数据传输时延一般小于1秒支持运营商公用和专用APN/VPDN优化电磁兼容性设计宽电压范围输入，短路保护设计智能电源管理技术支持外部电源开关控制标准RS-232/RS-485/RS-422/TTL接口供选择，适合各种工业应用环境标准SMC天线和SIM卡接口组网简单、迅速、灵活增强功能及特点工业级设计，满足各种恶劣环境的需要精选工业级器件工业级GPRS无线核心模块内嵌多种通信协议标准PPP、TCP/IP协议支持标准SocketClient/Server通信模式使用ICMP协议来实现心跳功能，保证数据纯透明传输，不干扰正常数据内容，节约数据流量费用。多种工作模式永远在线：设备加电自动上线，掉线自动重拨，线路保持。支持链路短连接功能，有效减少通信费用休眠中数据触发上线休眠中语音唤醒上线灵活实用的数据通信TCP/IP协议族，TCP,UDP多种通信方式可定义透明通信或指令通信可定义最后包空闲时间间隔及最大数据传输包长控制数据发送可定义特殊分隔符控制数据发送可定义重连时间间隔，防止流量爆炸参数配置可提供PC配置程序AT命令行参数配置功能完善的数据中心支撑体系提供数据中心演示程序提供演示程序源码（VB）提供数据中心测试程序与国内主流组态软件无缝集成产品特点功能强大无须PC的拨号网络，一套简单的单片机设备，通过RS-232或者RS-485或者TTL电平即可实现与Internet交换数据。数据终端永远在线,即使在工作的中途由于某种原因突然掉电或重启,DTU会自动上线。此外DTU还可以根据外界设置定时检测是否处于通讯状态。如果长时间停止通讯，设备将重新复位连接。体积小巧产品体积小巧，设计时可以直接连接标准串口线(连接PC机标准DB9串口时，请使用直通线)和标准电源插头(Φ2.5mm芯)。DTU外形尺寸为75*50*16mm，重量200g。升级方便具有Firmware在线升级功能，用户可以方便的使软件升级到更高版本。扩展性强拥有强大的数据传输功能，用户可将上位机与DTU构成一套完整的数据通信系统，而不需要其他的设备。抗干扰性强外壳采用冷轧钢板，坚固耐用，可以有效地抵御各种恶劣环境；抗强电磁干扰，并且高温散热能力极强；加上性能优异的电源伺服电路，可以最大限度地保证在变电站设备监控、工厂车间设备监控等环境中正常使用。五、安全可靠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坏，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使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，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。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。2、利用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、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户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：通过VPN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。六。总结建成后的整个气象GPRS信息传输系统实现了互联互通与共享，为气象信息体系的完善打下了坚实的基础，同时也将在减灾脱贫及促进人与自然和谐共处等诸多方面发挥着重要的作用。