基于IEEE 802.15.4 标准的韩国气象局天气监测系统方案

位于朝鲜半岛西南端 60 英里的济州岛是韩国最大的岛，面积达 706 平方英里，以旅游和变化多样的气候样而闻名。由于南面的暴风雨经常在岛上登陆，再经过大陆，因此济州岛成为韩国气象局（KMA）预测天气变化的主要的数据源。

不论是台风和季风，还是暴风雨天气，KMA 紧密追踪济州岛的天气状况。在过去，KMA 采用有线温度和风速感应器，结合调制解调器和蜂窝无线电来执行追踪任务。然而，这种方式有几个不足之处，一是在岛上一些偏远地区搭牵电缆难度很大，另一个是数据传递带宽有限。

系统集成商 KT Corp 现在在整个岛上（包括海岸和山区）安装约 300 个 Firetide 无线感应器节点，感应器数据和视频被传送到网络，被 KMA 实时获取，以建立所谓的自动天气系统 （AWS）。

Firetide 营销经理 Ksenia Coffman 称，应用这套系统后，济州岛的无线节点包括天气感应器，可检测温度、气压、湿度、风向和风度、沉淀物、降雪、可视性、云层、地表温度和地下温度。通过追踪济州岛的天气系统，韩国希望提高恶劣天气的预测，减才人员财产损失。

Firetide 感应器节点符合低功耗无线个人局域网采用的 IEEE 802.15.4 标准，KMA 分支机构 - 济州气象局（JRMA）可利用节点网络传送的数据。

KMA 之前在岛上安装一个由 600 个有线感应器组成的网络。然而，有线网络的实施在地理上存着很大的挑战，因为感应器必须安装在通讯电缆还没到达的地区。这将导致高额的安装维修费和调制解调器数据发送费用，也涉及了网络可靠性问题。此外，通讯线每秒只能传送 2400 字节的数据，这样低的数率无法传送视频，或支持其它机构和研究人员实时在线分享观察数据，这正是 KMA 希望实现的两个功能。

为解决这些问题，KT Corp 提供了泛在感应器网络（USN）+ Mesh 系统，包括 Firetide 无线感应器节点。2006 年，KT Corp 开展了一系列的系统测试，据 KT 未来技术实验室 USN 研究部门 Hyung-Keun Ryu 称。同年，公司在济州岛东北部采用无线网状网，安装几个感应器。节点可以在 2.5-10 公里范围内与其它节点或网关通讯，数据发送速率为每秒 25 兆字节。

岛上高 12-13 米的电塔和电线杆上安装感应器节点

2007 年，KT 在项目第二阶段将测试观察网络扩展到济州岛南部。今天，公司在岛上高 12-13 米的电塔和电线杆上安装感应器节点，同时 KMA 废除现有的有线感应器系统。

岛上现有地面天气观察技术将数据传到 4 个有人守卫的基站，另有 19 个 AWS 无人守卫的基站监测重大的天气变化。“我们的计划是采用 Firetide 硬件，通过 USN 网络连接所有 19 个站点，” Ryu称：“这还在进行中，一些站点已经安装了Firetide。”

新系统的每个感应器节点以 2.4G 或 5GH 的频段发送其 ID 码，连同感应器数据到邻近的节点上，直至基站的 10 个感应器网关之一。网关接着通过有线以太网连接发送数据到服务器，KT 软件翻译数据，并将它传送到一个集合点，或“总节点”上。JRMA 在那里采用专用软件分析数据，将它传送给 KMA 内部的 ERP 系统，这样 KMA 办公室或其它机构便可以共享信息。

“所有的观察数据都储存在 KMA一个数据库里” Ryu称。

因为节点支持两个射频频段，Ryu 解释称，KT 可以建立一个适应多变的地形和当地规化的系统。5 GHZ 提供更远距离的数据传输，Coffman称，而 2.4 GHz 的穿透性更强。据 Coffman 称，传输的距离根据地形、路线和使用频率而改变。

到目前为止，KT 已经安装了近 30 个 Firetide 无线网络节点，覆盖 600 平方公里的海岸地区。项目的目标是 300 个节点，届时将有 20 个网关。这些节点和其它设备由岛上 AC 电力网充电，边远的地区由太阳板充电。另外，KT 已采用了两个网络摄像机，与两个感应器节点有线连接，提供的数字视频图像同感应器数据一起传送给网关。

采用无线系统，RYU 称，KMA 将节省费用，数据传送能力更高了，可实时传送视频。到目前为止，USN + 网状网系统工作非常良好。

安装在海岸和山区电线杆和电塔上的感应器节点必须可以承受它们所要测量的气候变化。2007 年 Nari台风发生时，一个传递数据的节点天线被打碎了，不得不替换。除此之外，整个网络没有出任何问题。Firetide 网络节点极其牢固，自安装后承受了所有的恶劣天气。