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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)：1371 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(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)。隨著市民環(huán)境意識的增強(qiáng)，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(hù)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(yīng)引起重視的問題：如何建立起實用性強(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進(jìn)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(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過GPRS或CDMA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或CDMA網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行自動采樣、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)自動傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測中心；由監(jiān)測中心的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至*，*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(fèi)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(yuǎn)，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(dá)。
GPRS或CDMA具有速度快、使用費(fèi)用低的特點，其傳輸速度可達(dá)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(kuò)展容易、運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)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(wù)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(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)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(qiáng)：
北京東方訊公司的無線數(shù)傳設(shè)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(shè)成本少低：
由于采用公網(wǎng)平臺，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；
由于采用公網(wǎng)平臺，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；
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(kuò)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(kuò)展性。
由于目前公用網(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?，而GPRS、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(luò)傳送速率理論上可達(dá)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(dá)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(fèi)用低：
采用包月計費(fèi)方式，運(yùn)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(luò)，監(jiān)測中心計算機(jī)主機(jī)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(shè)備DTU和該主機(jī)進(jìn)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(shè)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(luò)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(yīng)用連接圖
1．組建網(wǎng)絡(luò)。
a.在實際應(yīng)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(luò)應(yīng)用。用戶需要在中心服務(wù)器安裝相應(yīng)的服務(wù)軟件方可進(jìn)行中心對多點的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。整個無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)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(yùn)營費(fèi)較貴。
實際應(yīng)用圖（1）如下：
圖（1）
b.在實際應(yīng)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(shè)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(yùn)營費(fèi)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(shè)備節(jié)省成本，但每組數(shù)據(jù)采集設(shè)備不超過30臺，數(shù)據(jù)采集設(shè)備和無線數(shù)傳之間的連線不能太遠(yuǎn)。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(yīng)用如圖（2）
圖（2）
c.在實際應(yīng)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(shè)備先和串口服務(wù)器設(shè)備（NC20）連接，在每組中串口服務(wù)器設(shè)備（NC20）和具有多個RJ45接口的交換機(jī)連接，然后交換機(jī)在和無線路由器連接。在通訊過程中串口服務(wù)器設(shè)備（NC20）把數(shù)據(jù)采集設(shè)備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便利用以太網(wǎng)進(jìn)行傳送，也可以把從以太網(wǎng)接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換利用串口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集設(shè)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(jī)擴(kuò)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(shè)備以及交換機(jī)的距離。由于使用NC20設(shè)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(yùn)營費(fèi)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(luò)運(yùn)營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)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(yùn)營商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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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