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TD-LTE/FDD-LTE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CM520-8连接，CM520-8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CM520-8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CM520-8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 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4G 网络信号覆盖现场；CM 520-8 1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：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．总结:
依托中国移动4G 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CM520R 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CM520R 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CM520R 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CM520R 4G 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。