中國氣象報記者 吳越
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。隨著信息化時代的不斷進步，如何將物聯網技術引入到氣象觀測中，讓最新的科學技術提升觀雲測天的水平？
為了實現這一夢想，南京信息工程大學教授孫星明及其團隊進行了不斷的探索與嘗試，依據公益性行業（氣象）科研專項「基於傳感器網絡的加密氣象觀測關鍵技術研究」，率先將以傳感器網絡為核心的物聯網技術引入到加密氣象觀測領域，研製並生產了適用於加密氣象觀測的專用傳感器節點設備，設計了E-CTP路由協議，提高了網絡性能，利用信息隱藏技術實現了氣象數據傳輸與安全存儲，其創新性得到了項目驗收組專家的一致認可。
孫星明告訴記者，該項目克服了現有以自動氣象站為核心的加密氣象觀測體系的局限，進一步加快了應急氣象設施部署速度，為提高加密氣象觀測在時間和空間上的密度及精度提供新的技術保障。「我們的項目成果主要包括基於傳感器網絡的加密氣象觀測硬體裝備、關鍵技術方法研究和軟體平臺等三個方面。」
據孫星明介紹，從加密氣象觀測實際需求出發，項目組自主研發了首款面向加密氣象觀測應用的傳感器節點和網關節點。「我們針對傳感器節點在數據接口、通信距離、處理能力、供電模式、遠程升級和封裝部署等方面進行了全方位設計。」孫星明表示，項目組採用了通用標準數據接口設計，可兼容常見專業氣象傳感器；獨立設計通信模塊，為主板提供標準通信接口，針對不同需求，可以更換相應的模塊；使用數據和通信分離的雙核架構，可以同時採集處理氣象數據，支持不同通信模式下的自組織網絡構建；採用太陽能供電，滿足野外長時間部署需要；配備嵌入式調試設備，可以對野外部署的節點進行遠程程序升級。更為重要的是，一站式接入網關裝備可以保證在各種環境下網絡數據的正常上傳與存儲，並能提供多種通信方式。
項目組在路由算法、數據安全傳輸、數據修正校準等方面的研究也取得突破。首先，在適合加密氣象觀測的傳感器網絡的路由算法方面，研究人員分別在擁塞控制機制和能量均衡兩個方面進行了針對性研究，提出了兩種改進型CTP路由算法，相關成果分別被國際錄用。其次，首次將信息隱藏技術引入加密氣象數據傳輸與安全存儲領域，分別提出了基於專業傳感器精度冗餘空間的網絡數據水印算法，和基於可逆水印的數據安全算法等；並利用信息隱藏技術設計了網絡數據安全傳輸、完整性驗證和版權保護等安全方案，並完成了相關系統研發。「這一成果的完成，有望利用廉價微型傳感器來替代昂貴的專業傳感器設備，從而進一步大幅降低加密氣象觀測傳感器網絡的部署成本。」孫星明補充道。
依託項目研發的節點裝備、軟體平臺及組網關鍵技術，目前已建成了全國性的「基於傳感器網絡的加密氣象觀測示範系統」，並在武漢、鹹寧、南京、長沙等地進行了野外試驗。從反饋信息來看，該系統運行穩定，效果良好。
（來源：《中國氣象報》2015年3月2日三版 責任編輯：張林）