一、項目背景 

    氣象部門(mén)氣象信息的采集由各氣象觀(guān)測站利用氣象采集設備自動(dòng)完成采集，通過(guò)DDN或者電話(huà)線(xiàn)向氣象中心傳送氣象數據，氣象局利用氣象信息處理程序對各氣象觀(guān)測站采集的氣象數據進(jìn)行加工處理和分析，進(jìn)而可對短期的降雨和中期降水進(jìn)行預報，并通過(guò)防汛系統向防汛辦報送資料，為洪水預報和防汛提供可靠的決策支持。 

    目前，國家氣象局現已在全省范圍內建立了上萬(wàn)個(gè)氣象觀(guān)測信息采集點(diǎn)，各氣象采集點(diǎn)將按照設定的時(shí)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(guò)DDN或者PSTN電話(huà)線(xiàn)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(diǎn)是月租費太高；采用PSTN電話(huà)線(xiàn)傳輸數據，按時(shí)間計費，費用也不便宜。 

    目前，國家氣象局建立GPRS全國統一氣象信息采集數據傳輸系統。在現有氣象采集點(diǎn)中采用GPRS無(wú)線(xiàn)數據通信方式傳輸氣象資料。運行中各氣象采集點(diǎn)通過(guò)GRPS與中心站主機保持實(shí)時(shí)連接，自動(dòng)觀(guān)測設備將獲得的氣象信息通過(guò)GPRS傳給氣象中心主機，氣象中心主機對信息進(jìn)行處理，形成氣象預報信息。

二、GPRS方案的優(yōu)勢 

    中國移動(dòng)GPRS系統可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構建氣象信息采集傳輸系統，實(shí)現氣象信息采集點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)數據傳輸具有可充分利用現有網(wǎng)絡(luò )，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設備安裝方便、維護簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)比較分析，我們選擇中國移動(dòng)的GPRS系統作為氣象信息采集傳輸系統的數據通信平臺。 

    1、覆蓋范圍。 

     構建氣象信息采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于氣象信息采集點(diǎn)數量眾多，分布在全省范圍內，部分氣象信息采集點(diǎn)位于偏僻地區，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統擴充的可能，必須具有良好的可擴展性。由于目前GPRS已覆蓋省內絕大部分地區，能夠滿(mǎn)足氣象信息采集傳輸系統對覆蓋范圍的要求。 

     2、數據傳輸速率高。 

    每個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每次數據傳輸量在10Kbps之內，目前GPRS實(shí)際數據傳輸速率在40Kbps左 右，完全能滿(mǎn)足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
 
    3、系統的傳輸容量大。 

    氣象中心站要和每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)實(shí)現實(shí)時(shí)連接。由于氣象信息采集點(diǎn)數量眾多，系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要，而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。 

    4、通信費用低。
 
    采用傳統的有線(xiàn)方式建立氣象信息采集傳輸系統，必須租用專(zhuān)線(xiàn)或電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行連接。由于氣象信息采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線(xiàn)狀態(tài)，而每次數據發(fā)送的數據量很?。ㄔ趲譑至10K之間），線(xiàn)路資源利用率很低，平均每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每月的線(xiàn)路費用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS通信采用數據流量的方式進(jìn)行計費，資源利用率高，月通信費用將在200元之內。 

    5、良好的實(shí)時(shí)響應與處理能力。 

    與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性，系統無(wú)時(shí)延，可很好的滿(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

三、解決方案介紹 

    （一）系統結構 

    1、氣象信息采集點(diǎn) 

    采用H7000的GPRS無(wú)線(xiàn)DTU，通過(guò)RS232串口與計算機相連，接入移動(dòng)公司為氣象局提供的專(zhuān)用的GPRS網(wǎng)絡(luò )。氣象信息采集點(diǎn)的計算機運行系統軟件和應用軟件。網(wǎng)絡(luò )對氣象信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn)、時(shí)間、數量沒(méi)有限制，可以隨時(shí)增減?？梢詽M(mǎn)足山區、偏遠地區和跨地區接入的需求。 

    2、氣象中心站 

    采用移動(dòng)通信公司提供的DDN專(zhuān)線(xiàn)，與GPRS網(wǎng)絡(luò )相連。由于DDN專(zhuān)線(xiàn)可提供較高的帶寬，當氣象信息采集點(diǎn)數量增加，中心不用擴容即可滿(mǎn)足需求。 

    3、GPRS傳輸 

    氣象站采用移動(dòng)提供的線(xiàn)路和接口。各氣象信息采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統一的STK卡，同時(shí)氣象中心對各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護處理。氣象信息采集點(diǎn)使用的STK卡只能用于與氣象信息采集系統的數據通信功能。各氣象信息采集可以支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)，實(shí)現氣象信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的氣象信息數據。 

    凡氣象局授權的氣象信息采集點(diǎn)均可以使用本系統： 

    1、氣象信息采集點(diǎn)必須使用移動(dòng)統一的STK卡，用戶(hù)使用本卡只能用于與氣象站數據通信功能。 

    2、使用的終端設備用深圳宏電提供的GPRS移動(dòng)終端設備。 

    3、用戶(hù)登記：符合省級氣象局的規定。 

    （二）產(chǎn)品特性  

    氣象信息采集傳輸系統采用H7000系列GPRS無(wú)線(xiàn)DTU。產(chǎn)品基于中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )，提供RS232、USB、PCMCIA接口，利用GPRS數據業(yè)務(wù)實(shí)現無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應用，如實(shí)現信用卡實(shí)時(shí)認證、POS機的遠程控制維護、遠程業(yè)務(wù)點(diǎn)接入等。在氣象信息采集傳輸系統方案中，H7000系列GPRS無(wú)線(xiàn)DTU可通過(guò)外置或嵌入方式與氣象信息采集點(diǎn)的PC機和自動(dòng)數據測試設備連接。 

    1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS 

    2、接口： RS232、RS485、RS422 

    3、系統理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps 

    4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統 

    5、支持透明數據傳輸與協(xié)議轉換  

    6、支持VPN安全功能 

    7、安裝靈活、使用方便、可靠 

     （三）安全措施 

    本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統內外的有意和無(wú)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(fǎng)問(wèn)防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時(shí)不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。 

    數據中心可通過(guò)公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專(zhuān)線(xiàn)，還可以使用原有的VPN設備，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過(guò)VPN方式，客戶(hù)端在連接應用服務(wù)器前，要經(jīng)過(guò)Radius服務(wù)器的認證整個(gè)數據傳送過(guò)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，數據中心也可以采用APN接入方式，租用專(zhuān)線(xiàn)接入到移動(dòng)公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高、穩定可靠。對于安全性要求非常高的系統，可考慮在專(zhuān)用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統的安全性。 

    1、VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)模式：企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶(hù)端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶(hù)通過(guò)接入企業(yè)內部虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對 整個(gè)數據傳送過(guò)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(hù)SIM卡手機號碼進(jìn)行鑒別授權，在網(wǎng)絡(luò )側對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶(hù)可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機號才能訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用APN，移動(dòng)終端與數據中心采用中國移動(dòng)分配的專(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入，普通手機的SIM卡號無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。 

    3、對于特定用戶(hù)，可通過(guò)數據中心分配特定的用戶(hù)ID和密碼， 其他沒(méi)有數據中心分配的用戶(hù)ID和密碼的用戶(hù)將無(wú)法登錄進(jìn)入系統，系統的安全性進(jìn)一步增強。 

    4、數據加密：通過(guò)VPN對整個(gè)數據傳送過(guò)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，設置網(wǎng)絡(luò )鑒權和安全防范功能，保障系統安全。

四、結論 

    采用GPRS構建氣象信息采集系統，不僅能很好地滿(mǎn)足氣象信息采集的需求，而且，作為網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的移動(dòng)通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩定的集團用戶(hù)，隨著(zhù)用戶(hù)數量的增加，移動(dòng)通信公司的營(yíng)收也隨之增加，調動(dòng)了運營(yíng)商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò )建設和網(wǎng)絡(luò )應用同步發(fā)展的要求。  

    對于氣象局等用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于通信費用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設備可以移動(dòng)，當氣象觀(guān)測站和氣象信息采集點(diǎn)搬遷時(shí)設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶(hù)原有投資，適合于氣象采集工作的特點(diǎn)。