專利名稱：基于gprs業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及無線通訊領域，特別涉及一種基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置。
背景技術(shù)：
自動氣象站，是一種地面氣象觀測儀器，能自動地觀測和存儲氣象觀測數(shù)據(jù)。可以觀測、存儲以下氣象要素氣溫、相對濕度、氣壓、風向、風速、日照、蒸發(fā)、地溫、總輻射、凈全輻射、直接輻射。自動氣象站網(wǎng)由一個中心站和若干自動氣象站通過通訊電路組成。
自動氣象站各傳感器感應氣象要素值的變化，自動氣象站采集這些變化得到原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過線性化和定量化、規(guī)格化處理，再經(jīng)過篩選得到各個氣象要素值，并按一定格式存儲在自動氣象站中。
中心站是一臺運行業(yè)務應用軟件的計算機，通過通訊電路和自動氣象站通訊。中心站可以實時或定時發(fā)送命令給自動氣象站，采集氣象要素和維護、診斷數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)后，在界面上顯示當前或歷史各氣象要素和維護、診斷數(shù)據(jù)；進行原始數(shù)據(jù)的審核、保存；顯示曲線、打印生成報表等操作；也可生成滿足中國氣象局規(guī)定格式的數(shù)據(jù)文件，供其他業(yè)務軟件使用。
其中通訊技術(shù)在自動氣象站網(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)網(wǎng)絡的MODEM遠程通訊。本地串口通訊，有物理距離限制，采用延長技術(shù)，也不會超過10公理；modem遠程通訊，解決了物理距離的限制，但帶來了撥號時間長，費用高、易受線路干擾等缺點。無線通訊包括數(shù)傳電臺、GSM短信方式。數(shù)傳電臺有可靠性差、傳輸距離有限制缺點。而GSM短信方式有延時、易丟失等缺點。
GPRS提供一種使用GSM(全球移動通信系統(tǒng))骨干網(wǎng)的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務。GSM網(wǎng)絡系統(tǒng)是統(tǒng)一歐洲電信標準中規(guī)定的一種數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)。GPRS網(wǎng)絡是建立在GSM網(wǎng)絡基礎上的疊加網(wǎng)絡，為無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務提供快速接入通道。
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務的簡稱。GPRS是GSM Phase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡9.6kbit/s更好的數(shù)據(jù)率，理論上可以提供171.2kbit/s，實際使用可以達到40kbit/s。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、無線調(diào)制標準和相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。構(gòu)成GPRS網(wǎng)絡的主要節(jié)點包括兩種類型的節(jié)點作為下級節(jié)點(lower-order-node)的支持節(jié)點SGSN(服務GPRS支持節(jié)點)和作為上級節(jié)點的網(wǎng)關(guān)節(jié)點GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，它可以大大降低自動氣象站監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送成本。采用GPRS網(wǎng)絡作為氣象要素數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡支撐平臺，結(jié)合數(shù)據(jù)加密技術(shù)保障傳輸安全，構(gòu)建自動氣象站網(wǎng)。監(jiān)測各氣象要素、對遠程設備進行維護和診斷，從而進行科學的系統(tǒng)管理，發(fā)揮自動氣象站網(wǎng)的作用。
本實用新型的技術(shù)方案是一種基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括中心站7、若干自動氣象站1、通訊電路，其中所述通訊電路是由GPRS終端2和GPRS網(wǎng)絡4組成，所述自動氣象站1以有線通訊的方式與GPRS終端2相連，GPRS終端2通過GPRS網(wǎng)絡4與中心站7相連。
上述的自動氣象站1和中心站7間采用TCP、UDP/IP協(xié)議通信，中心站7實時或定時發(fā)送命令給自動氣象站1，網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送均經(jīng)過校驗、加(解)密，也可不用加(解)密。
上述GPRS網(wǎng)絡4與中心站7之間有相連接的internet網(wǎng)絡8。
上述GPRS網(wǎng)絡4與中心站7之間有相連接的專有APN專線。
上述GPRS終端2是一個獨立工作的模塊，內(nèi)嵌無線收發(fā)單元和單片機。
另外，所述的基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括防火墻6，防火墻6設置于GPRS網(wǎng)絡4與中心站5之間，或internet網(wǎng)絡8與中心站7之間，是中心站7的安全屏障。
本實用新型設計了以具有網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的自動氣象站網(wǎng)，利用遍布全國各地的GSM網(wǎng)絡建設，確保了GPRS信號在全國的覆蓋，根本上解決了原有通訊的物理距離的限制。自動氣象站和應用服務器，采用TCP、UDP/IP協(xié)議通訊，簡化了網(wǎng)絡設計，降低維護成本，可以采用成熟的客戶端/服務器通訊模式。另外，由于GPRS網(wǎng)是國家公網(wǎng)，且GPRS傳輸數(shù)據(jù)可靠性高，所以應用本實用新型既安全可靠又經(jīng)濟。


圖1是本實用新型實施例的采用通用APN接入方式的拓撲示意圖；圖2是本實用新型實施例的采用專有APN接入方式的拓撲示意圖；圖3是本實用新型實施例中采用的GPRS終端原理框圖。
其中，1為自動氣象站；2為GPRS終端；3為移動基站；4為GPRS網(wǎng)絡；6為防火墻7為中心站；8為internet網(wǎng)絡具體實施方式
GPRS網(wǎng)絡拓撲有二種，這二種差異在于中心站，即業(yè)務應用服務器的接入方式，圖1采用通用APN接入，業(yè)務應用服務器需要專線互聯(lián)INTERNET網(wǎng)，它具有公網(wǎng)IP地址。圖2采用專有APN接入，業(yè)務應用服務器需要專線互聯(lián)GPRS網(wǎng)絡，它具有GPRS網(wǎng)絡的私網(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)絡的數(shù)據(jù)流程分析在圖1方式中，自動氣象站將數(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)過空中無線接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡，再由GPRS網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)發(fā)送到因特網(wǎng)，到達具有公網(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氣象站。
圖2方式中，自動氣象站將數(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)過空中無線接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡，再由GPRS網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)經(jīng)專線發(fā)送到有中國移動私網(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氣象站。
從附圖可以分析，系統(tǒng)實現(xiàn)由自動氣象站1、GPRS終端2、GPRS網(wǎng)絡4和INTERNET網(wǎng)絡8、中心站業(yè)務應用軟件組成。是一點(中心站)對多點(自動氣象站)的邏輯關(guān)系。
GPRS終端2，是一個獨立工作的模塊，對外有二個接口，內(nèi)嵌無線收發(fā)單元和單片機。其中一個是串口，該串口的通信參數(shù)經(jīng)計算機配置后，配置信息被保存在非易失性存儲器中；另一個是收發(fā)單元的空中無線接口。內(nèi)置單片機，運行含有TCP、UDP/IP協(xié)議的軟件，通過前面講述的串口接收自動氣象站發(fā)送的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)包進行校驗和加密操作或不加密，通過無線收發(fā)單元發(fā)送給GPRS網(wǎng)絡4。無線收發(fā)單元在收到中心站經(jīng)GPRS網(wǎng)絡4傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，發(fā)送給單片機；由單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗和計算操作，再解密或不解密；將明文數(shù)據(jù)通過串口傳輸給自動氣象站1。
防火墻6是設置在二個網(wǎng)絡間的安全屏障，只有來自于特定IP地址和端口號的數(shù)據(jù)才允許穿透防火墻，訪問應用服務器，提高了應用服務器的安全性。在組建自動氣象站網(wǎng)時，可以配置該設備，也可以不采用。
GGSN是GPRS網(wǎng)絡4的網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點，用于GPRS網(wǎng)絡4和因特網(wǎng)或其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡互聯(lián)。
中心站7業(yè)務應用軟件，基于windows平臺，安裝在具有公網(wǎng)IP地址的專用服務器上?；竟δ芸梢詣澐譃槿蟛糠?。功能一負責數(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?，提供差錯控制及重發(fā)機制；監(jiān)測通訊鏈路。功能二管理自動站網(wǎng)中所有自動站，包括自動站的添加、刪除、更改；自動站屬性管理。功能三氣象要素數(shù)據(jù)顯示和特定數(shù)據(jù)文件保存，遠程維護信息顯示和告警。軟件設計基于TCP/IP技術(shù)，采用面向?qū)ο笤O計思想，人機界面友善，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，易擴充。
專有APN專線，提供在GGSN和中心站之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，該專線由中國移動提供。
權(quán)利要求1.一種基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括中心站(7)、若干自動氣象站(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(4)組成，其中自動氣象站(1)以有線通訊的方式與GPRS終端(2)相連，GPRS終端(2)通過GPRS網(wǎng)絡(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)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于自動氣象站(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)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于GPRS網(wǎng)絡(4)與中心站(7)之間還有相連接的internet網(wǎng)絡(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于GPRS網(wǎng)絡(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)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于所述GPRS終端(2)是一個獨立工作的模塊，內(nèi)嵌無線收發(fā)單元和單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(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)設置于GPRS網(wǎng)絡(4)與中心站(7)之間，或internet網(wǎng)絡(8)與中心站(7)之間，是中心站(7)的安全屏障。
專利摘要本實用新型涉及無線通訊領域，特別涉及一種基于GPRS業(yè)務的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸裝置GPRS終端實現(xiàn)和自動氣象站的透明數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)經(jīng)加密或不加密，經(jīng)過空中接口發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡，再由GPRS網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)經(jīng)過因特網(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氣象站。本實用新型利用遍布全國各地的GSM網(wǎng)絡建設，確保了GPRS信號在全國的覆蓋，根本上解決了原有通訊的物理距離的限制。自動氣象站和應用服務器，采用TCP、UDP/IP協(xié)議通訊，簡化了網(wǎng)絡設計和維護，可以采用成熟的客戶端/服務器通訊模式。
文檔編號H04L12/28GK2687971SQ20042002544
公開日2005年3月23日 申請日期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 申請人:江蘇省無線電科學研究所有限公司