基于GPRS的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案
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摘要：本文提供了一種基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了CDMA技術(shù)的基本知識(shí)，描述了CDMA無線傳輸應(yīng)用于供應(yīng)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：CDMA；DTU；Internet；廢氣；
第一部分 系統(tǒng)概述
環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)工作的重要組成部分,是環(huán)境管理的基礎(chǔ)和技術(shù)支持,隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展,環(huán)境保護(hù)也相應(yīng)大力發(fā)展起來,這樣就迫切需要加快全國(guó)環(huán)境管理基礎(chǔ)能力的建設(shè),提高環(huán)境監(jiān)測(cè)能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法現(xiàn)代水平。我國(guó)空氣污染的情況相當(dāng)嚴(yán)重，是全球三大酸雨區(qū)之一，1999年全國(guó)S02排放總量為1848萬噸，居世界第一。在1999年監(jiān)測(cè)的335個(gè)城市中，40.5%的城市超過了空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，處于中度或嚴(yán)重污染狀態(tài)，1999年全球污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市我國(guó)占7個(gè)，英國(guó)公布的空氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市中，我國(guó)占16個(gè)，所以對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)與治理是一件刻不容緩的任務(wù)。 我國(guó)目前絕大部分地區(qū)依然采用人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析為主的大氣監(jiān)測(cè)手段，這種方式不能及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到污染物的實(shí)時(shí)排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時(shí)間內(nèi)摸清所有污染區(qū)的實(shí)際情況，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對(duì)各種突發(fā)性污染源及污染現(xiàn)場(chǎng)，也不能做到即時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和處理。針對(duì)以上情況我公司研發(fā)出無線數(shù)據(jù)傳輸終端（CM6550P CDMA DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，可對(duì)污染物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)無線監(jiān)測(cè)。通過我司無線DTU將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心和環(huán)境管理部門。工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨時(shí)得到即時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端無人值守。該設(shè)備可靈活應(yīng)用各點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；可快速、準(zhǔn)確、定時(shí)的向中心控制系統(tǒng)提供有力的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
第二部分 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶CM6550P CDMA DTU傳輸終端的采集器和若干個(gè)固定監(jiān)測(cè)站組成。監(jiān)測(cè)中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制指揮，各監(jiān)測(cè)站采集各種污染參數(shù)，兩者間的控制信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過無線DTU完成。監(jiān)測(cè)中心既是各監(jiān)測(cè)站的指揮中心，又是監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集、處理和存貯的數(shù)據(jù)庫(kù)。各監(jiān)測(cè)站可設(shè)置為自動(dòng)定時(shí)向監(jiān)測(cè)中心發(fā)送信息，也可設(shè)置為平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，在收到監(jiān)測(cè)中心的指令后才開始啟動(dòng)工作，將信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心，各監(jiān)測(cè)站有數(shù)據(jù)采集，命令識(shí)別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。 網(wǎng)絡(luò)拓展圖：
一、監(jiān)測(cè)中心由功能比較齊全的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)等和與各監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)的無線數(shù)傳系統(tǒng)組成。
其中監(jiān)測(cè)中心有如下功能：
a) 實(shí)時(shí)功能：遙測(cè)、遙控功能；遙測(cè)包括有定時(shí)巡測(cè)和隨機(jī)點(diǎn)測(cè)；
b) 數(shù)據(jù)處理功能：數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、事故報(bào)警；
c) 管理功能：打印功能、參數(shù)管理、其中參數(shù)管理包括查詢修改通道連接狀態(tài)參數(shù)設(shè)置等功能；
d) 圖形功能：繪制各種參數(shù)曲線，圖形檢索修改再生等；
e) 組態(tài)功能：再調(diào)度主站設(shè)置監(jiān)測(cè)站屬性、數(shù)量、站號(hào)各路編號(hào)、定義、上下限值，以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴(kuò)展互換。
二、終端由高性能、長(zhǎng)壽命的電化學(xué)傳感器和獨(dú)立的測(cè)量模塊組成的綜合煙氣分析儀及廈門才茂無線數(shù)傳產(chǎn)品CM6550P CDMA DTU組成。
監(jiān)測(cè)站的功能為：
a) 模塊化設(shè)計(jì)：根據(jù)用戶的需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，獨(dú)立的測(cè)量模塊對(duì)傳感器進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，儀器自動(dòng)進(jìn)行交叉干擾修正；
b) 水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護(hù)，自動(dòng)空氣清洗和自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能有效保護(hù)了整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，自動(dòng)排水器自動(dòng)排除凝結(jié)水；
c) 命令認(rèn)別功能：可以自行設(shè)定采樣、數(shù)據(jù)采集周期，也可以在接收到監(jiān)控中心的指令后自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，測(cè)得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
d) 數(shù)據(jù)發(fā)送功能：把所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳DTU發(fā)送出去。
三、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 1、監(jiān)測(cè)中心 有線的寬帶網(wǎng)絡(luò) Window98/NT軟件平臺(tái) 支持TCP/IP NetBEUI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 支持自定義通訊協(xié)議 組態(tài)型工控軟件（中心通信軟件）
2、監(jiān)測(cè)站 綜合煙氣測(cè)試儀
 標(biāo)準(zhǔn)探針：350mm X 8mm，3m煙氣導(dǎo)管（根據(jù)用戶需要設(shè)置）
各種電化學(xué)傳感器
（根據(jù)用戶需要設(shè)置不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)、精度、范圍）
廈門才茂CDMA DTU無線數(shù)傳組件
 產(chǎn)品概述
CM6550P/CM6550EP CDMA DTU采用ARM9高性能工業(yè)級(jí)嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS為軟件支撐平臺(tái)，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)TCP透明傳輸，設(shè)備永遠(yuǎn)在線，并且支持多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
無線參數(shù)
1、支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT無線網(wǎng)絡(luò)
2、支持13K QCELP音頻編解碼
3、支持?jǐn)?shù)據(jù)、短信
 硬件系統(tǒng)
4、CPU：工業(yè)級(jí)高性能ARM9嵌入式處理器，帶內(nèi)存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
5、FLASH：8MB，可擴(kuò)充到32MB
6、SDRAM：64MB，可擴(kuò)充到256MB
7、接口：
UART: CM6550P: 1個(gè)RS232串口。（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485）， 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗(yàn)位： 無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn) 停止位： 1位 或 2位 流控： 無 或 RTS/CTS CM6550EP: 1個(gè)RS485接口。（根據(jù)需要，可支持RS232/422） 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗(yàn)位： 無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn) 停止位： 1位 或 2位 流控： 無 或 RTS/CTS
控制口： RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1) 指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。 天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。 UIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。 電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。 語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。
8、供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V 通信電流：350mA 待機(jī)電流：35mA
9、尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
10、 其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC 儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC 相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))
 軟件功能
1. TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術(shù)。
2. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
5. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
6. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動(dòng)態(tài)獲取，防止DNS服務(wù)器異常導(dǎo)致的設(shè)備當(dāng)機(jī)。
8. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9. 支持多數(shù)據(jù)中心同時(shí)接受數(shù)據(jù)
10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
14. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號(hào)MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
18. 通過串口軟件升級(jí)
19. 同時(shí)支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
 產(chǎn)品特性
1. 三層系統(tǒng)保護(hù)： 在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗保護(hù)，外置硬件看門狗保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù)SWP（System Watch Protect），徹底解決了業(yè)內(nèi)”假在線”，”假死機(jī)”，”當(dāng)機(jī)”等疑難問題。
2. 超大緩存： 可以提供16M的客戶傳輸數(shù)據(jù)緩存，解決因網(wǎng)絡(luò)瓶頸導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失
3. 高速處理CPU： 采用極高速ARM9的工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，規(guī)避因CPU處理速度慢而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)重傳和丟失等問題
4. DNS自動(dòng)獲取：自動(dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS，規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常，導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象！
5. 完善的協(xié)議棧： 新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，原來系統(tǒng)采用的是輕量級(jí)TCP/IP(LPIP)協(xié)議棧，協(xié)議棧是有裁剪的，新系統(tǒng)采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧，網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異。
6. EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測(cè)試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
7. 支持多中心：客戶數(shù)據(jù)可以同時(shí)往客戶指定的監(jiān)控中心發(fā)送，最大支持發(fā)送中心達(dá)256個(gè)
8. RTU全面支持： 新款設(shè)備在數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位、流控上，能全面支持業(yè)內(nèi)的所有型號(hào)的RTU.解決了原來無法支持7位數(shù)據(jù)和2位停止位的問題。
四、結(jié)論 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍廣，測(cè)量精度高，可靠性好，實(shí)時(shí)性好，成本低，可廣泛用于電力、煤炭、石油、天然氣、鋼鐵、化工、石化、輕工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)的工業(yè)污染源，為國(guó)家控制和治理環(huán)境大氣污染提供決策依據(jù)，提高了空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理水平。
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