基于GPRS的環(huán)保數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)
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所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個(gè)應(yīng)引起重視的問題：如何建立起實(shí)用性強(qiáng)、覆蓋面廣、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求。
在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門，實(shí)現(xiàn)對排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。
一 項(xiàng)目需求
環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)由污染源排放監(jiān)測點(diǎn)和監(jiān)測中心組成的污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進(jìn)行自動(dòng)采樣、對主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測中心；由監(jiān)測中心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至環(huán)保局，由環(huán)保局對污染源進(jìn)行監(jiān)督管理。
目前，各污染源排放監(jiān)測點(diǎn)安裝污染源監(jiān)測儀，對污染源進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測中心接收監(jiān)測點(diǎn)傳輸?shù)谋O(jiān)測信息；并負(fù)責(zé)對監(jiān)測信息進(jìn)行分類、篩選和綜合分析。
環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進(jìn)行分析、調(diào)研，及時(shí)作出管理決策，增加管理力度。
目前，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，由于每次撥號(hào)都需要等待，速度慢，而且費(fèi)用也較高。同時(shí)，由于各監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個(gè)別點(diǎn)還地處偏僻，因此需申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)有線線路難以到達(dá)。
GPRS具有速度快、使用費(fèi)用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達(dá)171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS 無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、運(yùn)行費(fèi)用低投，維護(hù)簡單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。因此，可以采用GPRS 無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸問題。
二 方案優(yōu)點(diǎn)
中國移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP 連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息采集點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動(dòng)的GPRS 系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。
GPRS 無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)
與短消息服務(wù)比較，由于GPRS 具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)/所有監(jiān)測點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、可對各監(jiān)測點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制
通過GPRS 雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如：時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級。
3、建設(shè)成本少低：
由于采用GPRS 公網(wǎng)平臺(tái)，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝好設(shè)備就可以，建設(shè)成本低；
4、監(jiān)控范圍廣：
構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。
5、具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實(shí)現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。
6、系統(tǒng)的傳輸容量大：
環(huán)保中心站要和每一個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS 技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
7、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps 之內(nèi)。GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS 實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps 左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
8、通信費(fèi)用低：
采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營成本低。
三、解決方案介紹
由于GPRS 通信是基于IP 地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP 地址，各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS 模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。
（一）系統(tǒng)組成
1、環(huán)保信息采集點(diǎn)：
現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)通過數(shù)據(jù)采集模塊自動(dòng)采集污染源信息，通過RS232 接口與GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM 網(wǎng)絡(luò)。
2、監(jiān)控中心：
服務(wù)器申請配置固定IP 地址，采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN 專線，與GPRS 網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN 專線可提供較高的帶寬，當(dāng)環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
堅(jiān)控中心服務(wù)器接受到GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA 認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3、GPRS/GSM 移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：
現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM 網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動(dòng)的GPRS 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP 地址。
?。ǘ┫到y(tǒng)方案
各監(jiān)控點(diǎn)使用GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動(dòng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各污染源數(shù)據(jù)采
點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24 小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24 小時(shí)傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)。
凡環(huán)保局授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
1、環(huán)保信息采集點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的SIM 卡，用戶使用本卡只能用于與環(huán)保站數(shù)據(jù)通信功能。
2、終端設(shè)備使用欣立偉提供的GPRS 移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。
3、用戶登記：符合省級環(huán)保局的規(guī)定。
（三）產(chǎn)品特性
系統(tǒng)采用SINYWAY 系列GPRS 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動(dòng)的GPRS 網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232接口可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC、GPS 接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
1、支持900／1800MHz 雙頻GSM/GPRS。
2、接口： RS232、RS485、RS422。
3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。
4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX 操作系統(tǒng)。
5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。
6、支持VPN 安全功能。
7、安裝靈活、使用方便、可靠。
（四）安全措施
由于環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7
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