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基于工業級4G路由器地震監測系統方案

本文提供了一種基于4G網絡的地震監控系統設計原理和實現方案，簡要介紹了4G技術的基本知識，描述了4G無線傳輸應用于地震監控系統的實現方法。

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一、前言

地震監測行業具有網點多、布局分散的特點，將各采集點的數據實時上傳到中心監控端進行分析預測是地震監測行業中非常重要的一環，這對于突發事件的預測及震后的監測都至關重要，而對于每監測點數據的采集通過有線網絡傳輸來實現是不切實際的，根據地震監測行業的特點，依托4G/3G網絡和INTERNET互聯網提供的豐富的網絡資源、運用先進的無線數據傳輸技術進行建設，為地震局提供完善的遠程、實時、交互數據采集、無線傳輸、監測設備狀態及數據分析功能。下面我們以4G為例，根據該項目的要求，我們廈門才茂通信科技有限公司為該項目提出了一套切實可行的方案。

二．網絡結構
??下圖為整個系統方案的網絡結構圖：

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如上圖：各個臺站的測震設備通過以太網口與無線路由器CM520連接，CM520-8上電后按照監控中心網絡管理員的生成的vpn配置，向監控中心internet上的VPN Router發起VPN連接，當中心端路由器通過認證檢測后，會為下端的CM520-8分配一個私有IP地址、在vpn建立后,各個臺站監測數據自動傳輸到監測中心并自動生成數據文件并存入數據庫;監測中心通過遠程設置各臺站數字采集器的工作狀態和參數，監測各臺站數據的接收情況及運行情況,實現了對各臺站的統一管理；并且為地震前兆監測數據資源共享搭建了平臺。vpn隧道保證了數據的安全性和可靠性，監測中心的工作人員隨時對收集到的測震數據進行分析整理等。

三．主要功能簡介
????中心監控，震波采集當廈門才茂路由器CM?520-86與中心端VPN Router成功建立vpn后,中心端可以與下端測震設備實現點到點的通訊。
如下圖：

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???假設中心網絡IP地址網段為監測點1的IP地址網段為CM520的IP地址為此時中心端監控站可直接采集到測震設備(本例中為中的數據,同時中心端的工作人員可以對收集到的數據進行監測和分析.
????遠程維護功能位于中心在Internet上的VPN Router具有VPN接入功能.負責維護此網絡的管理工程師可設置不同的配置和訪問權限,通過這些配置可以讓各個網絡間互相通信.利用其功能,我們可以讓出差在外的技術工程師或管理員通過internet使用VPN連接至監控中心、并通過中心的VPN Router訪問下端的測震設備.
????維護此網絡的管理工程師按照要求為需要的人員分配帳號,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,安全的機制隨時監測現場設備.假設這么一種情況,當工程師出差在外,此時需要采集監測點1的震波數據時,監控中心的網絡管理工程師可臨時為該工程師生成一個vpn策略,允許其撥入vpn到監控中心、并設置到監測點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先撥號到Internet,然后以vpn方式接入到監測中心、運行配套的震波采集軟件就可以收到監測點1設備采集的數據.完成對數據的采集和分析后,工程師拆掉vpn連接,監控中心的網絡管理工程師刪掉該工程師的臨時設置。

四．特點及優勢
???本方案必須具備的環境和設備及軟件如下：中心能接入Internet,具有公網IP；具有已開通數據業務的中國移動SIM卡：1張現場點、開通短信的中國移動SIM卡一張;中國移動4G網絡信號覆蓋現場；CM 520-86??1臺現場點；VPN Router 1臺(中心端；推薦使用Cisco或Netscreen等中高級vpn接入防火墻及路由器)數據采集站,配套的采集軟件(根據客戶監控需求而定)。

???技術參數如下：4G網絡接入，通信速率上行平均20Mbps?，下行60~70Mbps；Icmp平均延遲600ms;PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TPvpn接入。

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五．?總結:

依托運營商4G網絡，無線接入Internet,無須鋪設接入Internet通信電纜，無須維護網絡測；
PPTP＋MPPE和IPSEC+L2TP?VPN保證了數據的安全性和可靠性；
????1、設備統一性：對于不同的采集設備使用相同的通信設備CM?520系列路由器避免了不同設備可能帶來的兼容性問題以及以過多的通信設備操作及維護；
????2、無需二次開發：為客戶節約了成本,減小技術難度,縮短建設周期,提高了競爭力；
易用性,可操作性強:WEBTELNET串口界面方便用戶的配置和管理,降低了日常維護人員的操作難度；
???3、方案領先性：以太網數據傳輸是一種發展趨勢,而VPN技術將很大程度的替代掉傳統專線技術；將串口通信轉換為以太網通信是串口設備實現遠程通信的一個優選方案；
???4、通信設備一次性投資：由于CM?520路由器是標準以太網通信設備,支持當前流行的路由協議及vpn標準，因此完全滿足以太網通信功能。如果有以太網通信功能的擴展,通過具有本地及遠程升級的功能，只需升級CM?520路由器內部firmware即可完成通信設備的功能擴展；
????5、本地擴展性強:當現場增加采集設備，只需將其接入已有CM?520?4G?Router即可完成網絡通信，無須再為新增的采集設備添加通信設備。

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