專利名稱：基于gprs業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線通訊領(lǐng)域，特別涉及一種基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)氣象站，是一種地面氣象觀測(cè)儀器，能自動(dòng)地觀測(cè)和存儲(chǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)?？梢杂^測(cè)、存儲(chǔ)以下氣象要素氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、日照、蒸發(fā)、地溫、總輻射、凈全輻射、直接輻射。自動(dòng)氣象站網(wǎng)由一個(gè)中心站和若干自動(dòng)氣象站通過(guò)通訊電路組成。
自動(dòng)氣象站各傳感器感應(yīng)氣象要素值的變化，自動(dòng)氣象站采集這些變化得到原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)線性化和定量化、規(guī)格化處理，再經(jīng)過(guò)篩選得到各個(gè)氣象要素值，并按一定格式存儲(chǔ)在自動(dòng)氣象站中。
中心站是一臺(tái)運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)，通過(guò)通訊電路和自動(dòng)氣象站通訊。中心站可以實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送命令給自動(dòng)氣象站，采集氣象要素和維護(hù)、診斷數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)后，在界面上顯示當(dāng)前或歷史各氣象要素和維護(hù)、診斷數(shù)據(jù)；進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的審核、保存；顯示曲線、打印生成報(bào)表等操作；也可生成滿足中國(guó)氣象局規(guī)定格式的數(shù)據(jù)文件，供其他業(yè)務(wù)軟件使用。
其中通訊技術(shù)在自動(dòng)氣象站網(wǎng)中起關(guān)鍵作用。使用傳統(tǒng)的通訊技術(shù)，包括有線通訊和無(wú)線通訊二種。有線通訊包括本地串口通訊和使用PSTN(公共電話網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)的MODEM遠(yuǎn)程通訊。本地串口通訊，有物理距離限制，采用延長(zhǎng)技術(shù)，也不會(huì)超過(guò)10公理；modem遠(yuǎn)程通訊，解決了物理距離的限制，但帶來(lái)了撥號(hào)時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高、易受線路干擾等缺點(diǎn)。無(wú)線通訊包括數(shù)傳電臺(tái)、GSM短信方式。數(shù)傳電臺(tái)有可靠性差、傳輸距離有限制缺點(diǎn)。而GSM短信方式有延時(shí)、易丟失等缺點(diǎn)。
GPRS提供一種使用GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))骨干網(wǎng)的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是統(tǒng)一歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)。GPRS網(wǎng)絡(luò)是建立在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的疊加網(wǎng)絡(luò)，為無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供快速接入通道。
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱。GPRS是GSM Phase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)9.6kbit/s更好的數(shù)據(jù)率，理論上可以提供171.2kbit/s，實(shí)際使用可以達(dá)到40kbit/s。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)和相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。構(gòu)成GPRS網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點(diǎn)包括兩種類型的節(jié)點(diǎn)作為下級(jí)節(jié)點(diǎn)(lower-order-node)的支持節(jié)點(diǎn)SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))和作為上級(jí)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，它可以大大降低自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送成本。采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為氣象要素?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)，結(jié)合數(shù)據(jù)加密技術(shù)保障傳輸安全，構(gòu)建自動(dòng)氣象站網(wǎng)。監(jiān)測(cè)各氣象要素、對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和診斷，從而進(jìn)行科學(xué)的系統(tǒng)管理，發(fā)揮自動(dòng)氣象站網(wǎng)的作用。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括中心站7、若干自動(dòng)氣象站1、通訊電路，其中所述通訊電路是由GPRS終端2和GPRS網(wǎng)絡(luò)4組成，所述自動(dòng)氣象站1以有線通訊的方式與GPRS終端2相連，GPRS終端2通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)4與中心站7相連。
上述的自動(dòng)氣象站1和中心站7間采用TCP、UDP/IP協(xié)議通信，中心站7實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送命令給自動(dòng)氣象站1，網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送均經(jīng)過(guò)校驗(yàn)、加(解)密，也可不用加(解)密。
上述GPRS網(wǎng)絡(luò)4與中心站7之間有相連接的internet網(wǎng)絡(luò)8。
上述GPRS網(wǎng)絡(luò)4與中心站7之間有相連接的專有APN專線。
上述GPRS終端2是一個(gè)獨(dú)立工作的模塊，內(nèi)嵌無(wú)線收發(fā)單元和單片機(jī)。
另外，所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括防火墻6，防火墻6設(shè)置于GPRS網(wǎng)絡(luò)4與中心站5之間，或internet網(wǎng)絡(luò)8與中心站7之間，是中心站7的安全屏障。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了以具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動(dòng)氣象站網(wǎng)，利用遍布全國(guó)各地的GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保了GPRS信號(hào)在全國(guó)的覆蓋，根本上解決了原有通訊的物理距離的限制。自動(dòng)氣象站和應(yīng)用服務(wù)器，采用TCP、UDP/IP協(xié)議通訊，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，降低維護(hù)成本，可以采用成熟的客戶端/服務(wù)器通訊模式。另外，由于GPRS網(wǎng)是國(guó)家公網(wǎng)，且GPRS傳輸數(shù)據(jù)可靠性高，所以應(yīng)用本實(shí)用新型既安全可靠又經(jīng)濟(jì)。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的采用通用APN接入方式的拓?fù)涫疽鈭D；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的采用專有APN接入方式的拓?fù)涫疽鈭D；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的GPRS終端原理框圖。
其中，1為自動(dòng)氣象站；2為GPRS終端；3為移動(dòng)基站；4為GPRS網(wǎng)絡(luò)；6為防火墻7為中心站；8為internet網(wǎng)絡(luò)具體實(shí)施方式
GPRS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆卸N，這二種差異在于中心站，即業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器的接入方式，圖1采用通用APN接入，業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器需要專線互聯(lián)INTERNET網(wǎng)，它具有公網(wǎng)IP地址。圖2采用專有APN接入，業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器需要專線互聯(lián)GPRS網(wǎng)絡(luò)，它具有GPRS網(wǎng)絡(luò)的私網(wǎng)地址。圖2的接入方式，數(shù)據(jù)傳輸速度更快，安全性更高。
網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流程分析在圖1方式中，自動(dòng)氣象站將數(shù)據(jù)透明傳輸給GPRS終端，GPRS終端將數(shù)據(jù)加密或不加密，經(jīng)過(guò)空中無(wú)線接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再由GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到因特網(wǎng)，到達(dá)具有公網(wǎng)IP地址的中心站。該數(shù)據(jù)鏈路是雙向的，中心站可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令給GPRS終端，由GPRS終端透明傳輸給自動(dòng)氣象站。
圖2方式中，自動(dòng)氣象站將數(shù)據(jù)透明傳輸給GPRS終端，GPRS終端將數(shù)據(jù)加密或不加密，經(jīng)過(guò)空中無(wú)線接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再由GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)經(jīng)專線發(fā)送到有中國(guó)移動(dòng)私網(wǎng)IP地址的中心站。該數(shù)據(jù)鏈路是雙向的，中心站可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令給GPRS終端，由GPRS終端透明傳輸給自動(dòng)氣象站。
從附圖可以分析，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由自動(dòng)氣象站1、GPRS終端2、GPRS網(wǎng)絡(luò)4和INTERNET網(wǎng)絡(luò)8、中心站業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件組成。是一點(diǎn)(中心站)對(duì)多點(diǎn)(自動(dòng)氣象站)的邏輯關(guān)系。
GPRS終端2，是一個(gè)獨(dú)立工作的模塊，對(duì)外有二個(gè)接口，內(nèi)嵌無(wú)線收發(fā)單元和單片機(jī)。其中一個(gè)是串口，該串口的通信參數(shù)經(jīng)計(jì)算機(jī)配置后，配置信息被保存在非易失性存儲(chǔ)器中；另一個(gè)是收發(fā)單元的空中無(wú)線接口。內(nèi)置單片機(jī)，運(yùn)行含有TCP、UDP/IP協(xié)議的軟件，通過(guò)前面講述的串口接收自動(dòng)氣象站發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)和加密操作或不加密，通過(guò)無(wú)線收發(fā)單元發(fā)送給GPRS網(wǎng)絡(luò)4。無(wú)線收發(fā)單元在收到中心站經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)4傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，發(fā)送給單片機(jī)；由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和計(jì)算操作，再解密或不解密；將明文數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸給自動(dòng)氣象站1。
防火墻6是設(shè)置在二個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的安全屏障，只有來(lái)自于特定IP地址和端口號(hào)的數(shù)據(jù)才允許穿透防火墻，訪問(wèn)應(yīng)用服務(wù)器，提高了應(yīng)用服務(wù)器的安全性。在組建自動(dòng)氣象站網(wǎng)時(shí)，可以配置該設(shè)備，也可以不采用。
GGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)4的網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)，用于GPRS網(wǎng)絡(luò)4和因特網(wǎng)或其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
中心站7業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，基于windows平臺(tái)，安裝在具有公網(wǎng)IP地址的專用服務(wù)器上?；竟δ芸梢詣澐譃槿蟛糠?。功能一負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送、加密；數(shù)據(jù)的接收、解密；為保障傳輸?shù)目煽啃?，提供差錯(cuò)控制及重發(fā)機(jī)制；監(jiān)測(cè)通訊鏈路。功能二管理自動(dòng)站網(wǎng)中所有自動(dòng)站，包括自動(dòng)站的添加、刪除、更改；自動(dòng)站屬性管理。功能三氣象要素?cái)?shù)據(jù)顯示和特定數(shù)據(jù)文件保存，遠(yuǎn)程維護(hù)信息顯示和告警。軟件設(shè)計(jì)基于TCP/IP技術(shù)，采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想，人機(jī)界面友善，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，易擴(kuò)充。
專有APN專線，提供在GGSN和中心站之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，該專線由中國(guó)移動(dòng)提供。
權(quán)利要求1.一種基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括中心站(7)、若干自動(dòng)氣象站(1)、通訊電路，其特征在于所述通訊電路是由GPRS終端(2)和GPRS網(wǎng)絡(luò)(4)組成，其中自動(dòng)氣象站(1)以有線通訊的方式與GPRS終端(2)相連，GPRS終端(2)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)(4)與中心站(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于自動(dòng)氣象站(1)和中心站間采用TCP、UDP/IP協(xié)議通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于GPRS網(wǎng)絡(luò)(4)與中心站(7)之間還有相連接的internet網(wǎng)絡(luò)(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于GPRS網(wǎng)絡(luò)(4)與中心站(7)之間還有專有APN數(shù)據(jù)專線互聯(lián)(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于所述GPRS終端(2)是一個(gè)獨(dú)立工作的模塊，內(nèi)嵌無(wú)線收發(fā)單元和單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于還包括防火墻(6)，所述防火墻(6)設(shè)置于GPRS網(wǎng)絡(luò)(4)與中心站(7)之間，或internet網(wǎng)絡(luò)(8)與中心站(7)之間，是中心站(7)的安全屏障。
專利摘要本實(shí)用新型涉及無(wú)線通訊領(lǐng)域，特別涉及一種基于GPRS業(yè)務(wù)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置GPRS終端實(shí)現(xiàn)和自動(dòng)氣象站的透明數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)經(jīng)加密或不加密，經(jīng)過(guò)空中接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再由GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)經(jīng)過(guò)因特網(wǎng)或者專線，發(fā)送到具有公網(wǎng)IP地址的中心站。該數(shù)據(jù)鏈路是雙向的，中心站可以發(fā)送數(shù)據(jù)或命令給GPRS終端，由GPRS終端透明傳輸給自動(dòng)氣象站。本實(shí)用新型利用遍布全國(guó)各地的GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保了GPRS信號(hào)在全國(guó)的覆蓋，根本上解決了原有通訊的物理距離的限制。自動(dòng)氣象站和應(yīng)用服務(wù)器，采用TCP、UDP/IP協(xié)議通訊，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和維護(hù)，可以采用成熟的客戶端/服務(wù)器通訊模式。
文檔編號(hào)H04L12/28GK2687971SQ20042002544
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者金紅偉, 許道, 周益軍 申請(qǐng)人:江蘇省無(wú)線電科學(xué)研究所有限公司