基于GPRS无线网络地震监控系统解决方案

摘要：本文提供了一种基于GPRS网络的地震监控系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS无线传输应用于地震监控系统的实现方法。
关键词：GPRS ；路由器； Internet；地震监控。
一、前言
　　地震监测行业具有网点多、布局分散的特点，将各采集点的数据实时上传到中心监控端进行分析预测是地震监测行业中非常重要的一环，这对于突发事件的预测及震后的监测都至关重要，而对于每监测点数据的采集通过有线网络传输来实现是不切实际的，厦门才茂通信科技有限公司根据地震监测行业的特点，依托CDMA 1X/GPRS网络和INTERNET互联网提供的丰富的网络资源、运用先进的无线数据传输技术进行建设，为地震局提供完善的远程、实时、交互数据采集、无线传输、监测设备状态及数据分析功能。下面我们以GPRS为例，根据该项目的要求，我们厦门才茂通信科技有限公司为该项目提出了一套切实可行的方案。
二．网络结构
下图为整个系统方案的网络结构图：

　　如上图：各个台站的测震设备通过以太网口与无线路由器-CM3150R连接,CM3150R上电后按照监控中心网络管理员的生成的vpn配置,向监控中心internet上的VPN Router发起VPN连接,当中心端路由器通过认证检测后,会为下端的CM3150R分配一个私有IP地址、在vpn建立后,各个台站监测数据自动传输到监测中心并自动生成数据文件并存入数据库;监测中心通过远程设置各台站数字采集器的工作状态和参数,监测各台站数据的接收情况及运行情况,实现了对各台站的统一管理;并且为地震前兆监测数据资源共享搭建了平台.vpn隧道保证了数据的安全性和可靠性.监测中心的工作人员随时对收集到的测震数据进行分析,整理等.

三．主要功能简介
　　中心监控，震波采集当厦门才茂路由器CM 3150R与中心端VPN Router成功建立vpn后,中心端可以与下端测震设备实现点到点的通讯。
如下图：

　　假设中心网络IP地址网段为监测点1的IP地址网段为CM3150R的IP地址为此时中心端监控站可直接采集到测震设备(本例中为中的数据,同时中心端的工作人员可以对收集到的数据进行监测和分析. 远程维护功能位于中心在Internet上的VPN Router具有VPN接入功能.负责维护此网络的管理工程师可设置不同的配置和访问权限,通过这些配置可以让各个网络间互相通信.利用其功能,我们可以让出差在外的技术工程师或管理员通过internet使用VPN连接至监控中心、并通过中心的VPN Router访问下端的测震设备. 维护此网络的管理工程师按照要求为需要的人员分配帐号,密码、路由策略,身份有效期等、即可保证安全性. 这种模式为我们提供一种灵活,安全的机制随时监测现场设备.假设这么一种情况,当工程师出差在外,此时需要采集监测点1的震波数据时,监控中心的网络管理工程师可临时为该工程师生成一个vpn策略,允许其拨入vpn到监控中心、并设置到监测点1的路由.生成配置后,该工程师收到配置,通过随身携带的笔记本或PC先拨号到Internet,然后以vpn方式接入到监测中心、运行配套的震波采集软件就可以收到监测点1设备采集的数据.完成对数据的采集和分析后,工程师拆掉vpn连接,监控中心的网络管理工程师删掉该工程师的临时设置。

四．特点及优势
　　本方案必须具备的环境和设备及软件如下：中心能接入Internet,具有公网IP;具有已开通数据业务的中国移动SIM卡：1张现场点、开通短信的中国移动SIM卡一张;中国移动GPRS网络信号覆盖现场；CM 3150R1台现场点；VPN Router 1台(中心端；推荐使用Cisco或Netscreen等中高级vpn接入防火墙及路由器)数据采集站,配套的采集软件(根据客户监控需求而定)。 技术参数如下：GPRS网络接入，通信速率上行平均30kbps ，下行60~70kbps；Icmp平均延迟600ms;PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TPvpn接入。 厦门才茂CM 3150R产品技术参数和特点 CM 3150R GPRS Router无线路由器采用高性能的工业级ARM9通信处理器，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，系统集成了全系列从逻辑链路层到应用层通信协议，支持静态及动态路由，PPP server及PPP client，VPN（包括PPTP和IPSEC）,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墙，NAT，DMZ主机等功能。为用户提供安全，高速，稳定可靠，各种协议路由转发的无线路由网络。本产品已广泛应用于金融，水利，环保，电力，邮政，气象等行业。
一、无线参数
　　支持EGSM900/GSM1800无线网络 GPRS multi-slot class 10 编码方案：CS1~CS4 符合SMG31bis技术规范 Compliant to GSM phase 2/2+ 支持数据、短信 支持13K QCELP音频编解码 二、硬件系统 CPU：工业级ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache FLASH：8MB（可扩展至32MB） SDRAM：64MB（可扩展至256MB）
　　1、接口： 以太网口： 一个 10/100 Base-T 以太网口, Shielded RJ-45 1,5 kV isolation transformer, Ethernet IEEE 802-3, 802-2 串口： RS232 serial port, (Support RS422/RS485 if needed) Rate:110bps~230400bps Data bits :7 or 8 Parity: None, Even, Odd Stop bits: - 1 or 2 Flow contro: None or RTS/CTS Protection – 15 kV ESD and short circuit Console : RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1) 指示灯： 具有电源、通信、在线及以太网口LINK/ACT指示灯。 　
　　2、天线接口： 标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧。
　　3、SIM/UIM卡接口： 标准的抽屉式用户卡接口（3V/5V）。
　　4、电源接口： 标准的3芯火车头电源插座。
　　5、语音接口： 标准的耳机麦克风接口。（预留，可选）
　　6、供电： 外接电源：DC 9V 1.5A 宽电压供电：DC 5-32V
　　7、其他参数:
　　工作环境温度 -25~+65ºC 储存温度 -40~+85ºC 相对湿度 95%(无凝结)
三、软件功能
　　支持VPN安全隧道功能,包括PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TP(FSP,证书) 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线。 支持IPTABLES防火墙，包过滤功能 支持多种协议：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。 支持动态路由和静态路由 支持DHCP 功能 支持NAT功能，如SNAT，DNAT 支持动态DDNS 支持DMZ主机 支持路由转发，同时也支持串口数据传输,，数据中心管理 支持APN/VPDN网络 方便的WEB配置，支持远程WEB管理支持telnet管理，方便易用的控制台shell交互环境 支持多台终端共享router ppp广域网出口 支持多种无线拨号方式：自动分配，指定IP，指定本地对端IP 支持作为PPP服务器，多种认证方式，支持双向认证 方便易用的COM及SYSLOG系统诊断，调试功能 支持串口本地软件升级 支持TFTP软件远程升级 支持实时时钟 同时支持LINUX和WINDOWS操作系统 四、典型应用
安防监控
交通监控　
金融ATM/查询终端应用
机房监控
公安监控
道理监控
油田监测
远程抄表
路灯监控
环境监测
气象监测
水利监测
热网监测
电表监测
机房监控
交通指示
煤炭监控　
地震监测
车辆诱导
供水监控
高速公路监测
噪声实时监控
环保重点污染源监控
供水管网实时传输监控
电力配网自动化遥控系统
各类国内外各类带以太网接口的PLC
RTU实现无线数据传输等等　
五． 总结: 依托中国移动GPRS网络，无线接入Internet,无须铺设接入Internet通信电缆，无须维护网络测； PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TP VPN保证了数据的安全性和可靠性；
1、设备统一性：对于不同的采集设备使用相同的通信设备CM 3150R避免了不同设备可能带来的兼容性问题以及以过多的通信设备操作及维护；
2、无需二次开发：为客户节约了成本,减小技术难度,缩短建设周期,提高了竞争力； 易用性,可操作性强:WEBTELNET串口界面方便用户的配置和管理,降低了日常维护人员的操作难度；
3、方案领先性：以太网数据传输是一种发展趋势,而VPN技术将很大程度的替代掉传统专线技术；将串口通信转换为以太网通信是串口设备实现远程通信的一个优选方案；
4、通信设备一次性投资：由于CM 3150R是标准以太网通信设备,支持当前流行的路由协议及vpn标准，因此完全满足以太网通信功能。如果有以太网通信功能的扩展,通过具有本地及远程升级的功能，只需升级CM 3150R内部firmware即可完成通信设备的功能扩展；
5、本地扩展性强:当现场增加采集设备，只需将其接入已有CM 3150R GPRS Router即可完成网络通信，无须再为新增的采集设备添加通信设备。