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一、前言
地震監(jiān)測行業(yè)具有網(wǎng)點(diǎn)多、布局分散的特點(diǎn)，將各采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到中心監(jiān)控端進(jìn)行分析預(yù)測是地震監(jiān)測行業(yè)中非常重要的一環(huán)，這對(duì)于突發(fā)事件的預(yù)測及震后的監(jiān)測都至關(guān)重要，而對(duì)于每監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)是不切實(shí)際的，廈門才茂通信科技有限公司根據(jù)地震監(jiān)測行業(yè)的特點(diǎn)，依托2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)和INTERNET互聯(lián)網(wǎng)提供的豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、運(yùn)用先進(jìn)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行建設(shè)，為地震局提供完善的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、交互數(shù)據(jù)采集、無線傳輸、監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)及數(shù)據(jù)分析功能。下面我們以2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)為例，提出了一套切實(shí)可行的方案。
二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
下圖為整個(gè)系統(tǒng)方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：
如上圖：各個(gè)臺(tái)站的測震設(shè)備通過以太網(wǎng)口與無線路由器-CM520-8 連接,CM520-8上電后按照監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)管理員的生成的vpn配置,向監(jiān)控中心internet上的VPN Router發(fā)起VPN連接,當(dāng)中心端路由器通過認(rèn)證檢測后,會(huì)為下端的CM520-8分配一個(gè)私有IP地址、在vpn建立后,各個(gè)臺(tái)站監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)文件并存入數(shù)據(jù)庫;監(jiān)測中心通過遠(yuǎn)程設(shè)置各臺(tái)站數(shù)字采集器的工作狀態(tài)和參數(shù),監(jiān)測各臺(tái)站數(shù)據(jù)的接收情況及運(yùn)行情況,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各臺(tái)站的統(tǒng)一管理;并且為地震前兆監(jiān)測數(shù)據(jù)資源共享搭建了平臺(tái).vpn隧道保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性.監(jiān)測中心的工作人員隨時(shí)對(duì)收集到的測震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,整理等。
三、主要功能簡介
中心監(jiān)控，震波采集當(dāng)廈門才茂路由器CM520-8與中心端VPN Router成功建立vpn后,中心端可以與下端測震設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的通訊。
如下圖：
假設(shè)中心網(wǎng)絡(luò)IP地址網(wǎng)段為監(jiān)測點(diǎn)1的IP地址網(wǎng)段為CM520-8的IP地址為此時(shí)中心端監(jiān)控站可直接采集到測震設(shè)備(本例中為中的數(shù)據(jù),同時(shí)中心端的工作人員可以對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析.
遠(yuǎn)程維護(hù)功能位于中心在Internet上的VPN Router具有VPN接入功能.負(fù)責(zé)維護(hù)此網(wǎng)絡(luò)的管理工程師可設(shè)置不同的配置和訪問權(quán)限,通過這些配置可以讓各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間互相通信.利用其功能,我們可以讓出差在外的技術(shù)工程師或管理員通過internet使用VPN連接至監(jiān)控中心、并通過中心的VPN Router訪問下端的測震設(shè)備。
維護(hù)此網(wǎng)絡(luò)的管理工程師按照要求為需要的人員分配帳號(hào),密碼、路由策略,身份有效期等、即可保證安全性 。
這種模式為我們提供一種靈活,安全的機(jī)制隨時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備.假設(shè)這么一種情況,當(dāng)工程師出差在外,此時(shí)需要采集監(jiān)測點(diǎn)1的震波數(shù)據(jù)時(shí),監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)管理工程師可臨時(shí)為該工程師生成一個(gè)vpn策略,允許其撥入vpn到監(jiān)控中心、并設(shè)置到監(jiān)測點(diǎn)1的路由.生成配置后,該工程師收到配置,通過隨身攜帶的筆記本或PC先撥號(hào)到Internet,然后以vpn方式接入到監(jiān)測中心、運(yùn)行配套的震波采集軟件就可以收到監(jiān)測點(diǎn)1設(shè)備采集的數(shù)據(jù).完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析后,工程師拆掉vpn連接,監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)管理工程師刪掉該工程師的臨時(shí)設(shè)置。
四、特點(diǎn)及優(yōu)勢
本方案必須具備的環(huán)境和設(shè)備及軟件如下：中心能接入Internet,具有公網(wǎng)IP;具有已開通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的中國移動(dòng)SIM卡：1張現(xiàn)場點(diǎn)、開通短信的中國移動(dòng)SIM卡一張;中國移動(dòng)2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋現(xiàn)場；CM520-8 1臺(tái)現(xiàn)場點(diǎn)；VPN Router 1臺(tái)(中心端；推薦使用Cisco或Netscreen等中高級(jí)vpn接入防火墻及路由器)數(shù)據(jù)采集站,配套的采集軟件(根據(jù)客戶監(jiān)控需求而定)。
技術(shù)參數(shù)如下：2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)接入，通信速率上行平均30kbps ，下行60~70kbps；Icmp平均延遲600ms;PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TPvpn接入。
廈門才茂CM520-8產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)
CM520-8 工業(yè)級(jí)2G/3G4G無線路由器采用高性能的工業(yè)級(jí)ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由，PPP server及PPP client，VPN（包括PPTP和IPSEC）,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機(jī)等功能。為用戶提供安全，高速，穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無線路由網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
軟件功能：
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
1.工業(yè)級(jí)無線模塊：采用工業(yè)級(jí)無線模塊，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
2.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：采用LINUX2.6操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，功能升級(jí)快，系統(tǒng)穩(wěn)定，帶完善TCP/IP協(xié)議棧；
3.強(qiáng)化電路板：PCB采用遵循20H和3W原則，同時(shí)公司所有產(chǎn)品電路板都采用高品質(zhì)材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
4.工業(yè)級(jí)元器件：整機(jī)元器件采用嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)元器件來生產(chǎn)。
5.工業(yè)級(jí)電源：寬壓電源設(shè)計(jì)，電源適應(yīng)范圍為DC5V~DC35V，內(nèi)置電源反向保護(hù)和過壓過流保護(hù)。
6.電磁防護(hù)：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV電磁隔離防護(hù)
7.抗干擾設(shè)計(jì)：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)IP30；天線帶防雷設(shè)計(jì)；系統(tǒng)超低溫和超高溫設(shè)計(jì)；特別適合在環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。
穩(wěn)定可靠
1.在線維持專利技術(shù)：智能防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，異常自�?dòng)復(fù)位，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
2.三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護(hù)功能，網(wǎng)絡(luò)異常、或者系統(tǒng)收到強(qiáng)干擾異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)重新徹底復(fù)位，相當(dāng)于維護(hù)人員上門拔電，徹底解決了業(yè)內(nèi)系統(tǒng)異常是需要上門拔電的麻煩，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
3.UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
4.串口ESD保護(hù)：串口RS232內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
5.金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
6.所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證。
7.工業(yè)級(jí)CPU：工業(yè)級(jí)ARM9高性能嵌入式處理，400MHz；帶 16KB Dcache，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度；帶16KB Icache，高速指令緩存，加強(qiáng)了指令處理速度, 帶內(nèi)存管理單元MMU,配合操作系統(tǒng)，可以防止內(nèi)存溢出導(dǎo)致的死機(jī)問題。
8.超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
9.完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
10.EMC性能優(yōu)異：通過歐洲CE認(rèn)證，通過中檢所測試，通過EMC測試；通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；
功能強(qiáng)大
路由器標(biāo)配功能：
1.支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)
2.支持定時(shí)上線下線功能，可以設(shè)置設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)上線和某個(gè)時(shí)間內(nèi)下線
3.智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
4.支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC
5.支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
6.支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM
7.支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP等。
8.支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
9.支持DHCP/DHCPD功能
10.支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT
11.支持動(dòng)態(tài)DDNS：支持花生殼、88IP和dyndns域名服務(wù)商
12.支持DMZ主機(jī)
13.支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)
14.支持帶寬管理
15.方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
16.支持WEB配置保存和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設(shè)備的快速配置
17.支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
18.支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
19.支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
20.支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
21.支持RESET按鍵，恢復(fù)出廠默認(rèn)配置功能
22.方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
23.支持串口本地軟件升級(jí)
24.支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
25.支持RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘
26.同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
單口路由器獨(dú)特功能：
1.支持1路以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)
4口路由器獨(dú)特功能：
1.支持4路以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)
2.支持1路串口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸或者串口配置（DTU功能）
3.支持1路RS485接口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸（DTU功能）
4.支持USB通信
5.支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8個(gè)）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達(dá)256個(gè)
6.支持5路帶光電隔離的GPIO,實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶設(shè)備的檢測和控制功能
帶RTU功能路由器獨(dú)特功能：
1.支持2路串口RS232通信。實(shí)現(xiàn)TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸（DTU功能）
2.支持1路RS485通信。實(shí)現(xiàn)TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸（DTU功能）
3.支持1路USB接口
4.支持6路計(jì)數(shù)器輸入
5.支持8路開關(guān)輸入量
6.支持8路模擬輸入量�？梢越痈鞣N模擬傳感器，比如溫度、濕度、門磁、電流、電壓等傳感器�？稍O(shè)定閥值報(bào)警
7.支持4路數(shù)字輸出量�？梢钥刂瓶蛻舻母黝愒O(shè)備
8.支持2路PWM輸出
9.支持4路繼電器輸出
10.支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8個(gè)）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達(dá)256個(gè)
GPS功能：
1.支持GPS/北斗定位（非標(biāo)配，采購時(shí)需額外告知）。
ZIGBEE功能：
1.支持ZIGBEE 低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊（非標(biāo)配，采購時(shí)需額外告知）。
簡單易用
1.產(chǎn)品出廠配置默認(rèn)參數(shù)，客戶只需修改個(gè)別參數(shù)甚至不需要做任何參數(shù)修改，就可以實(shí)現(xiàn)快速使用設(shè)備。
2.圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實(shí)現(xiàn)客戶快速配置；提供批量配置功能，實(shí)現(xiàn)批量設(shè)備的配置。
3.產(chǎn)品說明書提供快速配置說明，可以快速使用設(shè)備。
4.檢查軟件：提供SYSLOG日志輸出功能，可以用于參考設(shè)備工作日志，同時(shí)協(xié)助分析異常時(shí)的原因；通過串口調(diào)試軟件，提供不同的調(diào)試等級(jí)輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
5.設(shè)備經(jīng)過8年的沉淀，設(shè)備功能完善同時(shí)簡單易用。
五、典型應(yīng)用
安防監(jiān)控；交通監(jiān)控；金融ATM/查詢終端應(yīng)用；機(jī)房監(jiān)控；公安監(jiān)控；道理監(jiān)控；油田監(jiān)測；遠(yuǎn)程抄表；路燈監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)測；氣象監(jiān)測；水利監(jiān)測；熱網(wǎng)監(jiān)測；電表監(jiān)測；機(jī)房監(jiān)控；交通指示；煤炭監(jiān)控；地震監(jiān)測；車輛誘導(dǎo)；供水監(jiān)控；高速公路監(jiān)測；噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控；環(huán)保重點(diǎn)污染源監(jiān)控；供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)控；電力配網(wǎng)自動(dòng)化遙控系統(tǒng)；各類國內(nèi)外各類帶以太網(wǎng)接口的PLC，RTU實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸等等。
六、總結(jié)
依托2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)，無線接入Internet,無須鋪設(shè)接入Internet通信電纜，無須維護(hù)網(wǎng)絡(luò)測；
PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TP VPN保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性；
1、設(shè)備統(tǒng)一性：對(duì)于不同的采集設(shè)備使用相同的通信設(shè)備CM520-8避免了不同設(shè)備可能帶來的兼容性問題以及以過多的通信設(shè)備操作及維護(hù)；
2、無需二次開發(fā)：為客戶節(jié)約了成本,減小技術(shù)難度,縮短建設(shè)周期,提高了競爭力；易用性,可操作性強(qiáng):WEBTELNET串口界面方便用戶的配置和管理,降低了日常維護(hù)人員的操作難度；
3、方案領(lǐng)先性：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸是一種發(fā)展趨勢,而VPN技術(shù)將很大程度的替代掉傳統(tǒng)專線技術(shù)；將串口通信轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通信是串口設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的一個(gè)優(yōu)選方案；
4、通信設(shè)備一次性投資：由于CM520-8是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)通信設(shè)備,支持當(dāng)前流行的路由協(xié)議及vpn標(biāo)準(zhǔn)，因此完全滿足以太網(wǎng)通信功能。如果有以太網(wǎng)通信功能的擴(kuò)展,通過具有本地及遠(yuǎn)程升級(jí)的功能，只需升級(jí)CM520-8內(nèi)部firmware即可完成通信設(shè)備的功能擴(kuò)展；
5、本地?cái)U(kuò)展性強(qiáng):當(dāng)現(xiàn)場增加采集設(shè)備，只需將其接入已有CM520-8工業(yè)級(jí)2G/3G/4G無線路由器即可完成網(wǎng)絡(luò)通信，無須再為新增的采集設(shè)備添加通信設(shè)備。
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