基于工业级 4G 路由器地震监测系统方案 本文提供了一种基于 4G 网络的地震监控系统设计原理和实现方案，简要介绍了 4G 技术的基 本知识，描述了 4G 无线传输应用于地震监控系统的实现方法。 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，根据地震监测行业的特点，依托 4G/3G 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 4G 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 CM520 连接，CM520 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 CM520 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 520 与中心端 VPN Router 成功建立 vpn 后,中心端可 以 与 如下图： 下 端 测 震 设 备 实 现 点 到 点 的 通 讯 。 假设中心网络 IP 地址网段为监测点 1 的 IP 地址网段为 CM520 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 访 Router 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、本方案必须具备的环境和设备及软件如下： 1、服务端：中心能接入 Internet,具有公网 IP； 2、服务端：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)。 3、现场点应用：具有已开通数据业务的中国移动（中国联通或者中国电信）SIM 卡 1 张、 4、现场点应用：有网络覆盖的环境（才茂是全网通路由器，故只要选择最好信号覆盖的运营商即 可）； 5、现场点应用：CM 520（4G 全网通）1 台（自带 VPN 客户端功能）； 6、现场点应用：地震监测配套的仪器仪表 技术参数如下：4G 网络接入，通信速率上行平均 20Mbps ，下行 60~70Mbps；Icmp 平均延迟 600ms;PPTP＋MPPE 和 IPSEC+L2TPvpn 接入。 五、工业路由器功能特点 工业级设计 1．工业级 CPU：工业级 MIPS 高性能嵌入式处理；带 32 KB D-Cache，高速缓 存数据，加快高速数据访问速度；带 64 KB I-Cache，高速指令缓存，加强了指令处 理速度。 2．工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。 3．实时操作系统：采用 Linux 操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升级 快，系统稳定，带完善 TCP/IP 协议栈。 4．强化电路板：PCB 采用遵循 3H 和 3W 原则，同时公司所有产品电路板都采用 高品质材质来生产，确保板材的稳定可靠。 5．工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。 6．工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为 DC7V - DC32V，内置电源反 向保护和过压过流保护。 7．电磁防护：以太网接口内置 1.5KV 电磁隔离防护。 8．抗干扰设计：采用金属外壳，屏蔽电磁干扰，系统保护等级 IP30；天线带防 雷设计；系统超低温和超高温设计；特别适合在环境恶劣的工业环境下使用。 稳定可靠 1．在线维持专利技术：智能防掉线，在线检测，在线维持，掉线自动重拨，异常自动复位， 确保设备永远在线。 2．三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU 内置看门狗 WDT 保护）系统保 护的基础上，增加一级系统虚拟值守 VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能， 确保系统稳定可靠。 3．UIM/SIM 卡 ESD 保护：1.8V/3V/5V 标准的推杆式用户卡接口，内置 15KV ESD 保护。 4．串口 ESD 保护：串口 RS232 内置 15KV ESD 保护。 5．金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计； 符合电力安规要求；防护等级为 IP30；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。 6．所有无线模块都有通过 CGD 认证或者 FCC 认证或者 CE 认证。 7．高速处理 CPU：采用高速 MIPS 的工业级 CPU，可以更加高速地处理各种协 议数据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。 8．超大内存：FLASH-128Mbits，DDR2-1Gbits，有超大的内存来缓存客户发 送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。 9．完善的协议栈：系统采用了完善的 TCP/IP 协议栈，使网络通信性能优异，掉 线概率极大降低。 10．EMC 性能优异：通过电力 3000V 电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣 下使用；系统 EMC/EMI 优异，系统稳定可靠；通过 EMC 测试；公司产品 2010 年荣 获“中国工控行业客户满意最佳供应商”。 功能强大 11．支持无线视频监控和动态图像传输。 12．支持以太网数据通信和路由转发，同时也支持串口 TCP/UDP 透明数据传输 或者串口配置。 13．支持 VPN 安全隧道功能,包括 PPTP、L2TP、GRE 和 IPSEC。 14．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。 15．支持 IPTABLES 防火墙，包过滤功能。 16．支持定时上线下线功能，可以设置设备在某段时间内上线和某个时间内下线。 17．支 持 多 种 协 议 TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP 等。 18．支持静态路由。 19．支持 DHCP/DHCPD 功能。 20．支持端口映射 NAT 功能，如 SNAT，DNAT。 21．支持动态 DDNS：支持花生壳、88IP 和 dyndns 域名服务商。 22．支持 DMZ 主机。 23．支持 APN/VPDN 网络。 24．方便的 WEB 配置，支持远程 WEB 管理。 25．支持 WEB 配置保存和恢复，实现参数的备份和批量设备的快速配置。 26．支持 telnet 管理，方便易用的控制台 shell 交互环境。 27．支持多台终端共享 router ppp 广域网出口。 28．支持多种无线拨号方式：自动分配，指定 IP，指定本地对端 IP。 29．支持作为 PPP 服务器，多种认证方式，支持双向认证。 30．方便易用的 COM 及 SYSLOG 系统诊断，调试功能。 31．支持串口本地软件升级。 32．支持 TFTP 软件远程升级。 33．支持实时时钟。 34．同时支持 LINUX 和 WINDOWS 操作系统。 ： 简单易用 1．产品出厂配置默认参数，客户只需修改个别参数甚至不需要做任何参数修改， 就可以实现快速使用设备。 2．图形化配置工具：完善的图形化配置工具，提供快速配置功能，实现客户快速 配置；提供批量配置功能，实现批量设备的配置。 3．产品说明书提供快速配置说明，可以快速使用设备。 4．检查软件：提供 SYSLOG 日志输出功能，可以用于参考设备工作日志，同时 协助分析异常时的原因；通过串口调试软件，提供不同的调试等级输出，方便客户查 看各种信息，快速定位问题。 设备经过 13 年的沉淀，设备功能完善同时简单易用。 六、通信系列产品资质与检测 1、国家强制 3C 认证、CE 认证、CRCC 认证等 2、入网许可证 3、摩尔实验室高低温检测报告 4、福建省产品质量检验研究院检测 5、著作版权证书 6、EMC 检测报告 7、wif 创新产品奖 8、深圳比亚迪用户测试报告 七、主要产品及应用领域 公司自成立以来，已完成/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/HSPA+/LTE/ MODEM/DTU/RTU/ROUTER/WIFI 网关以及无线网络高清视频监控系列产品和 GPS/ 北斗厘米级定位系统的生产和销售，应用于智能快件箱、充电桩系统、金融交易、邮 政交易、智能电网、智能交通、环保监测、消防监控、安防监控、水利监测、公共安 全、广告发布、遥感勘测、工业控制、油田监测、煤矿监测、地震监测、气象监测、 仪表监测、水表抄表、电表抄表、燃气抄表、热网监控、集中抄表等行业。 八、企业荣誉 1．2001 年在 GPRS 网络未开通情况，通过和福建移动合作，率先在业内推出 GPRS DTU