[发明专利]一种基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统

说明书

本发明公开了一种综合气象数据采集系统，包括人机交互系统、终端和密钥获取模块，密钥获取模块用于生成系统公钥和第一用户私钥，信息接收模块用于接收终端发来的基于访问结构以及明文生成的密文和验证令牌，以及接收用户访问端发来的基于系统公开参数、第一用户私钥以及相应的用户属性生成的转换密钥和第二用户私钥，分解密文生成模块用于基于系统公开参数、用户访问端的用户唯一标识、转换密钥以及密文生成部分分解密文，信息发送模块用于将部分分解密文发送至用户访问端，以使用户访问端利用系统公开参数以及第二用户私钥对部分分解密文进行解密，得到明文。该系统减轻了用户的计算和存储负荷。

技术领域

本发明涉及气象数据传输技术领域，特别涉及一种基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统。

背景技术

自动气象站作为智能化、无人化的地面气象要素观测设备，已是采集气象数据信息的重要载体。它的出现使气象观测逐渐摆脱了以往由于依赖人工观测而存在的采集频率低、数据误差不确定、时空分辨率差等问题，使气象数据信息精确度以及实效性得到很大程度的增强。

气象数据采集系统是集成传感器技术、嵌入式技术、物联网无线通信技术的新一代气象监测智能设备。高精度嵌入式传感器的开发提高了气象环境信息测量的精度，并持续推动精准气象业务的发展。为了实现气象数据采集与处理系统的智能化、网络化、提高气象数据采集传输的可靠性、实时性以及高效性，物联网技术理念已被引入到气象采集观测过程中。

物联网因其具备高度互操作性，可扩展性，普遍性和开放性而与智能气象采集系统完美匹配。窄带物联网(Narrowband-loT，NB-IoT)通信技术作为物联网体系中的核心支撑技术，对气象观测业务的发展起到至关重要的推动作用。

然而，物联网方案还带来了许多挑战。在NB-IoT IMDAS(IntegratedMeteorological Data Acquisition System，IMDAS)应用推广中，其必须建立开放产业平台，依托云计算这个拥有强大计算存储能力的大数据处理支撑平台，提供NB-IoT应用系统的各项数据服务以及实现信息智能化。

但是，云计算环境下数据存储安全存在问题。由于数据异地的存储，导致用户失去对自身数据的一些基本访问控制。云环境的开放性对用户而言不可完全信赖，用户数据将会暴露在不安全的云环境之下，容易受到恶意外部攻击者、内部员工隐瞒窃探和云服务器共谋攻击等威胁，数据机密性和用户隐私难以得到保证。

此外，由于IMDAS由海量智能化程度受限的终端节点组成，不具备自我保护措施，并且由于窄带物联网是开放性网络，资源提供方容易受到节点冒充、数据篡改、信息窃取等攻击。在数据处理共享需求越来越多的分布式环境中，如何在灵活可扩展的访问控制策略，控制数据共享范围的同时，也保障用户在通信过程中数据的机密性、隐私性是一个严峻的挑战。

同时，智能气象数据采集节点投入运行的应用环境复杂多变，开发人员对部署环境无法考虑详尽，面对多样化的需求变动以及可能存在的软件缺陷，需要设备开发人员后期不断地更新产品固件。传统的嵌入式软件升级方式，需要开发人员携带专用烧写工具到现场对设备进行升级。这种在线升级的方式不仅耗费大量的人力物力维护成本，而且对现场工作人员有着较高的专业要求。尤其是，一些高空作业的智能气象设备的固件升级难度更大。因此，气象数据采集系统需要具备远程更新代码的能力，对节点进行灵活地配置和升级以适应环境变化。

然而，现有远程更新方法普遍存在着节点通信产生的传输开销和存储代码引起的重组开销过高的问题。传统的嵌入式软件升级方案通常使用整包升级的方式，该方案结构简单易于实现。然而整包传输占用大量网络带宽且存在一定的安全隐患。

发明内容

(一)发明目的