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技術(shù)文章
環(huán)保數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)
點擊次數(shù)：1375 發(fā)布時間：2008-7-8
環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護系統(tǒng)的技術(shù)部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎。隨著市民環(huán)境意識的增強，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞，要求環(huán)境保護工作透明化；上級主管部門也需要數(shù)量大、種類多、更新快的信息。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個應引起重視的問題：如何建立起實用性強、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進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過GPRS或CDMA無線網(wǎng)絡進行數(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)測設備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS或CDMA網(wǎng)絡及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。
一、項目需求
環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個由污染源排放監(jiān)測點和監(jiān)測中心組成的污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進行自動采樣、對主要污染因子進行在線監(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)自動傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測中心；由監(jiān)測中心的計算機進行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至*，*作為系統(tǒng)的決策中心，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進行分析、調(diào)研，及時作出管理決策，增加管理力度。
目前，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點之間的數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN線傳輸。采用線傳輸數(shù)據(jù)時，由于每次撥號都需要等待，速度慢，而且費用也較高。同時，由于各監(jiān)控點分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠，個別點還地處偏僻，因此需申請很多線，而且有些監(jiān)控點有線線路難以到達。
GPRS或CDMA具有速度快、使用費用低的特點，其傳輸速度可達171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS或CDMA無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴展容易、運行費用低，維護簡單、性價比高等優(yōu)點。因此，可以采用GPRS或CDMA無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題。
二、方案優(yōu)點
中國移動可提供廣域的無線IP連接?；贕PRS、CDMA業(yè)務平臺上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)保信息采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。
GPRS、CDMA無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：
1、實時性強：
北京東方訊公司的無線數(shù)傳設備具有實時在線特性，無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
2、建設成本少低：
由于采用公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低；
由于采用公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低；
3、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，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。
4、具有良好的可擴展性。
由于目前公用網(wǎng)絡已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實現(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。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大：
環(huán)保中心站要和每一個環(huán)保信息采集點實現(xiàn)實時連接。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS、CDMA技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個環(huán)保信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，CDMA 的理論帶寬可達153.6Kbps，
但實際帶寬在北京，上行和上行zui高能到100Kbps 左右，平均在60~80Kbps 左右,完滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
8、通信費用低：
采用包月計費方式，運營成本低。
三、解決方案介紹
由于GPRS、CDMA通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，監(jiān)測中心計算機主機配置固定的IP地址，各個數(shù)據(jù)采集點采用北京東方訊數(shù)傳設備DTU和該主機進行通信。
（一）系統(tǒng)組成
現(xiàn)場監(jiān)控點通過數(shù)據(jù)采集模塊自動采集污染源信息，通過RS232或485接口與北京東方訊數(shù)傳設備DTU相連，數(shù)據(jù)透明傳輸，各監(jiān)控點使用通過GPRS、CDMA網(wǎng)絡與監(jiān)控中心相連。各污染源數(shù)據(jù)采集點支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)。
（二）系統(tǒng)應用連接圖
1．組建網(wǎng)絡。
a.在實際應用中如果采集點不是很多而且采集點又很分散并且數(shù)據(jù)量大的情況下，可以采取中心對多點的網(wǎng)絡應用。用戶需要在中心服務器安裝相應的服務軟件方可進行中心對多點的網(wǎng)絡應用。整個無線網(wǎng)絡服務系統(tǒng)中，用戶在不需要了解TCP/IP、UDP 協(xié)議，不用更改程序的情況下即可實現(xiàn)原有串口設備的無線網(wǎng)絡連接，而且組網(wǎng)簡潔可靠，可以節(jié)省您寶貴的時間和已有投資，可用于長距離通信或控制。在此情況下，數(shù)傳多少不受限制，組網(wǎng)靈活，可以保證串口通訊的穩(wěn)定，避免重要數(shù)據(jù)丟失。但這種方式后期的運營費較貴。
實際應用圖（1）如下：
圖（1）
b.在實際應用中如果采集點比較集中，而且采集點相對又比較多并且數(shù)據(jù)量不大的情況下可以采取分組的方式，每組共用一個無線數(shù)傳，在每個組合中數(shù)據(jù)采集設備和無線數(shù)傳之間的通訊是485總線，在這種情況下組網(wǎng)方便，后期的運營費較少，可以保證數(shù)據(jù)量小的情況下不丟失，并且能大量減少數(shù)傳設備節(jié)省成本，但每組數(shù)據(jù)采集設備不超過30臺，數(shù)據(jù)采集設備和無線數(shù)傳之間的連線不能太遠。由于485是半雙工的方式，在滿足全雙工的通訊方式的情況下效率低下。
實際應用如圖（2）
圖（2）
c.在實際應用中如果采集點比較集中，而且采集點相對又比較多的情況下也可以采取如下分組的方式。在這種情況下，采用的是采集設備先和串口服務器設備（NC20）連接，在每組中串口服務器設備（NC20）和具有多個RJ45接口的交換機連接，然后交換機在和無線路由器連接。在通訊過程中串口服務器設備（NC20）把數(shù)據(jù)采集設備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換以便利用以太網(wǎng)進行傳送，也可以把從以太網(wǎng)接收來的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換利用串口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集設備。下圖中RC10為無線路由器，由于無線路由器只有一個RJ45接口，所以還得需要一個交換機擴展成多個RJ45接口。在這個方案中NC20可以根據(jù)現(xiàn)場施工和技術(shù)的要求來靈活安排它和數(shù)據(jù)采集設備以及交換機的距離。由于使用NC20設備避免了由于圖（2）中采用的485這種半雙工的通訊方式所帶來的不足，而且后期的運營費較低,由于使用的是NC20,整個方案成本比圖（1）低，但比圖（2）高。
圖（3）
（三）產(chǎn)品特性
1、接口：RS232、RS485、RS422。
2、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。
3、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。
4、支持VPN安全功能。
5、安裝靈活、使用方便、可靠。
四、結(jié)論
采用GPRS、CDMA構(gòu)建環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足環(huán)保信息采集的需求，而且，做為網(wǎng)絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務穩(wěn)定的集團用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運營商的積極性，符合網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡應用同步發(fā)展的要求。
GPRS/EDGE/CDMA無線通信終端
GPRS/EDGE/CDMA DTU; 無線路由器
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