隨著氣象事業(yè)的發(fā)展和國(guó)家大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施，我國(guó)建立了大量的無人值守的自動(dòng)氣象站，自動(dòng)氣象站的氣象數(shù)據(jù)的采集越來越成為一個(gè)急需解決的問題。氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集對(duì)于提高氣象預(yù)報(bào)的質(zhì) 量有重要意義，因?yàn)闅庀笠氐牟杉菤庀蟛块T做出預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。因此開發(fā)一個(gè)通用的氣象要素遠(yuǎn)程在線采集系統(tǒng)，可以隨時(shí)了解氣象要素的變化，對(duì)氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的提高有著積極的意義，并且能夠及時(shí)了解災(zāi)害性的天氣發(fā)展過程，對(duì)有嚴(yán)重危害的天氣過程做出預(yù)警處理。 基于GPRS網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自動(dòng)氣象站氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)的采集和自動(dòng)氣象站的狀態(tài)監(jiān)控，同時(shí)具有一定的通用性，也適用于其它設(shè)備的無線監(jiān)控。該系統(tǒng)是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)具有永遠(yuǎn)在線、通訊費(fèi)用低廉等特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)在執(zhí)行效率、程序體積、通訊處理能力、運(yùn)行成本上具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。
一、GPRS通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
利用中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)現(xiàn)有公共網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、
維護(hù)簡(jiǎn)單。與傳統(tǒng)通訊方式相比有幾個(gè)突出優(yōu)勢(shì)：
1、覆蓋范圍。構(gòu)建氣象信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限
制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全國(guó)范圍內(nèi)，部分氣象信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充的可能，必須具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GPRS已覆蓋國(guó)內(nèi)絕大部分地區(qū)，能夠滿足氣象信息采集傳輸系統(tǒng)對(duì)覆蓋范圍的要求。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。每個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)，目前GPRS實(shí)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。
3、系統(tǒng)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(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于氣象信息采集點(diǎn)
數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
4、通信費(fèi)用低。采用傳統(tǒng)的有線方式建立氣象信息采集傳輸系統(tǒng)，必須租用專線或電話線進(jìn)行連
接。由于氣象信息采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線狀態(tài)，而每次數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小（在幾K至10K之間），線路資源利用率很低，平均每一個(gè)氣象信息采集點(diǎn)每月的線路費(fèi)用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)的方式，資源利用率高，月通信費(fèi)用將在50元之內(nèi)。
5、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，
可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
二、解決方案介紹
該系統(tǒng)主要由監(jiān)控主機(jī)和采集終端組成，根據(jù)無人值守自動(dòng)氣象站的分布特點(diǎn)和在某些情況下可移
動(dòng)的特點(diǎn)，監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控終端通過Internet和GPRS網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來實(shí)現(xiàn)通信。該系統(tǒng)可以按照預(yù)先設(shè)
計(jì)的采集頻率進(jìn)行自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)地采集，也可以根據(jù)需求隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)控中心是基于Windows平臺(tái)上建立的監(jiān)控程序，可以實(shí)時(shí)了解氣象要素的變化情況以及自動(dòng)站運(yùn)行的狀況。達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)采集和對(duì)自動(dòng)氣象站監(jiān)控的目的。
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、氣象信息采集點(diǎn)：采用上海頤通的ET1022系列的GPRS無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端，通過RS232串口
與計(jì)算機(jī)相連，接入移動(dòng)公司為氣象局提供的專用GPRS網(wǎng)絡(luò)。氣象信息采集點(diǎn)的計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)軟件和 應(yīng)用軟件。網(wǎng)絡(luò)對(duì)氣象信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn)、時(shí)間、數(shù)量沒有限制，可以隨時(shí)增減。可以滿足山區(qū)、 偏遠(yuǎn)地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求。
2、氣象中心站：采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)氣象信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
3.中心軟件具有便于操作、功能豐富、安裝維護(hù)方便、便于以后的開發(fā)和擴(kuò)展等特點(diǎn)。
（二）產(chǎn)品特性
氣象信息采集傳輸系統(tǒng)采用上海頤通的ET1022系列的。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用
于電力抄表、環(huán)保監(jiān)測(cè)、油井監(jiān)測(cè)、路燈監(jiān)控、熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)、水文水利等行業(yè)。在氣象信息采集傳輸系統(tǒng) 方案中，上海頤通的ET1022系列的通過外置或嵌入方式與氣象信息采集點(diǎn)的PC機(jī)和自動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)試設(shè)備連接。
.采用工業(yè)化設(shè)計(jì)、抗干擾能力強(qiáng)；
.選用高品質(zhì)工業(yè)級(jí)元器件制造；
.出廠前經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間老化；
.采用先進(jìn)電源技術(shù)，電源適應(yīng)范圍寬，提高設(shè)備的穩(wěn)定性；
.適應(yīng)惡劣的電磁環(huán)境、運(yùn)行及其穩(wěn)定；
.內(nèi)嵌PPP、IP協(xié)議棧
.支持PPP、UDP、 TCP、HTTP、FTP、DNS等多種協(xié)議；
.支持公網(wǎng)固定IP地址尋址；
.支持移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的VPN專網(wǎng)指定IP尋址
.具備動(dòng)態(tài)域名解析功能(DNS)，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的動(dòng)態(tài)IP尋址；
.支持接收數(shù)據(jù)的IP地址合法性認(rèn)證；?
.具備極強(qiáng)的數(shù)據(jù)吞吐能力，為用戶數(shù)據(jù)提供雙向、不對(duì)稱、實(shí)時(shí)的全雙工透明信道傳輸；
.具備系統(tǒng)自診斷功能；
.具備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視功能；
.具備硬件看門狗，保證DTU運(yùn)行可靠性；
.上電后自動(dòng)撥號(hào)上線；
.下線自恢復(fù)功能；
.工作參數(shù)掉電永久保存；
.數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線；
.高、低溫性能優(yōu)異，適應(yīng)惡劣環(huán)境的應(yīng)用需求；
（三）安全措施
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)外有意和無意的破環(huán)，
網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
數(shù)據(jù)中心可通過公網(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)不用租用專線， 還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。
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(dòng)公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高， 安全性高、穩(wěn)定可靠。
對(duì)于安全性要求非常高系統(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(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)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(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵。
2、利用SIM卡的唯一性，對(duì)用戶SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN來綁定， 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(jī)號(hào)才能訪問專用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無法呼叫專門的APN。
3、對(duì)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(qiáng)。
4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。
5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)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。
