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摘要：本文提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無(wú)線傳輸應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；Internet；環(huán)境監(jiān)測(cè)；
一、GPRS網(wǎng)絡(luò)概述
GPRS是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開(kāi)展無(wú)線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開(kāi)展無(wú)線辦公提供了一種新的選擇。
二、系統(tǒng)功能特點(diǎn)
1．系統(tǒng)采用了先進(jìn)的無(wú)線/有線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。傳輸方式以GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端傳輸方式為主，結(jié)合電話線、IP寬帶網(wǎng)、GPRS公網(wǎng)傳輸方式，組網(wǎng)靈活方便，傳輸速度快捷。采用無(wú)線數(shù)傳方式采集一個(gè)污染源的數(shù)據(jù)時(shí)間小于5秒，真正做到在線實(shí)時(shí)采集。
2．系統(tǒng)采用區(qū)/縣、市、省、國(guó)家四級(jí)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級(jí)均可通過(guò)軟件與國(guó)家聯(lián)網(wǎng)，也可通過(guò)本系統(tǒng)軟件直接與國(guó)家聯(lián)網(wǎng)，并可把數(shù)據(jù)存入國(guó)家信息中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
3．系統(tǒng)軟件與監(jiān)理部門(mén)工作緊密結(jié)合，不但可以自動(dòng)調(diào)取安裝有在線傳輸系統(tǒng)的單位的數(shù)據(jù)，還有人工錄入界面，方便大量暫時(shí)沒(méi)有安裝在線設(shè)備的單位的污染源資料的錄入（例如由監(jiān)測(cè)站人工測(cè)量的數(shù)據(jù)），軟件可自動(dòng)對(duì)這些數(shù)據(jù)分析計(jì)算，得出日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表等數(shù)據(jù)報(bào)表及曲線圖。
4．系統(tǒng)軟件采用B/S（Browse/Server）模式，各工作站不必進(jìn)行任何的配置，通過(guò)環(huán)保局的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，各部門(mén)可用瀏覽器方便地調(diào)用及錄入各部門(mén)相關(guān)的信息，其所需的報(bào)表、曲線的數(shù)據(jù)可以直接打印輸出，而且本系統(tǒng)提供完整的辦公流程，進(jìn)行網(wǎng)上辦公。如果你出差到外地或在家中，你也可用授權(quán)密碼進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，真正做到24小時(shí)隨時(shí)隨地了解本部門(mén)的工作動(dòng)態(tài)及在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
5．本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式與傳統(tǒng)的不同。以前環(huán)保系統(tǒng)主要是采用黑匣子在企業(yè)前端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這是由當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)非實(shí)時(shí)性造成的（早期通過(guò)環(huán)保局人工讀取或通過(guò)電話線調(diào)取數(shù)據(jù)周期都很長(zhǎng)，造成數(shù)據(jù)必須在前端存儲(chǔ)較長(zhǎng)時(shí)間）這樣將造成前端設(shè)備造價(jià)較高，且數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在大量的企業(yè)前端，一旦黑匣子遭破壞則易造成數(shù)據(jù)丟失。本系統(tǒng)由于采用GPRS/CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)終端快速調(diào)數(shù)方式，前端可不必安裝黑匣子和適配器，各式傳感器可直接連接終端（原已安裝黑匣子的企業(yè)，可保留黑匣子與智能終端相連），這樣前端整體造價(jià)降低且減少了環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)可靠性。而數(shù)據(jù)由于實(shí)時(shí)采集回環(huán)保局中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，安全可靠，且調(diào)用方便。本系統(tǒng)軟件可隨時(shí)檢索調(diào)出多個(gè)企業(yè)的10分鐘曲線，而采用電話撥號(hào)方式只能在電話連接某家企業(yè)時(shí)才能顯示，平時(shí)只能顯示日曲線。
6．本系統(tǒng)高度自動(dòng)化，可無(wú)人值守，污染源超標(biāo)排放可自動(dòng)報(bào)警并打印。
7．本系統(tǒng)可顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染物的10分鐘、日、月、年等排放曲線,并可與其污控設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)圖結(jié)合進(jìn)行相同時(shí)段內(nèi)情況比較，可做企業(yè)或同類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歷史同期比較（縱向比較）、同類(lèi)型企業(yè)同時(shí)段比較（橫向比較）等等，并可生成各種報(bào)表（包括橫向、縱向比較數(shù)據(jù)及應(yīng)收\(chéng)實(shí)收費(fèi)數(shù)據(jù)計(jì)算）并打印。
8．本系統(tǒng)軟件與環(huán)保局辦公自動(dòng)化相結(jié)合，可逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。
9．本系統(tǒng)留有與煙塵黑度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，可通過(guò)煙塵黑度、煙塵排放總量/排放濃度、對(duì)企業(yè)的煙塵處理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)等多方面進(jìn)行自動(dòng)綜合分析。
10．系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，組合靈活方便。
三、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
1.采用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端傳輸前端采樣時(shí)間:≤3秒 （加中繼時(shí)≤5秒）
2.采用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端自動(dòng)采樣:間隔10分鐘（可自由設(shè)定）
3.自由設(shè)定超標(biāo)報(bào)警；
4.可人工/自動(dòng)補(bǔ)錄數(shù)據(jù)，自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成各種圖表；
5.配置GIS軟件，輔助決策；
6.中心數(shù)據(jù)庫(kù)可自動(dòng)生成備份；
7. GPRS/CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)終端：可直接連接各式傳感器，可連接各廠家生產(chǎn)的黑匣子，可監(jiān)控污控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可接各種COD、TOC等在線儀器設(shè)備。
四、系統(tǒng)模塊
1.數(shù)據(jù)采集模塊——廈門(mén)才茂3150P GPRS/CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)終端
CM3150P GPRS 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)為軟件支撐平臺(tái),超大內(nèi)存,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，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專(zhuān)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(yǔ)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)。
才茂3150P GPRS DTU實(shí)物圖
一、無(wú)線參數(shù)
1、 支持EGSM900/GSM1800無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 編碼方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短信和傳真
二、硬件系統(tǒng)
1、 CPU:工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內(nèi)最高級(jí)CPU)
2、 FLASH：8MB（可擴(kuò)展至32MB）(業(yè)內(nèi)最大內(nèi)存容量)
3、 SDRAM：64MB（可擴(kuò)展至256MB）
4、 接口：
1個(gè)RS232串口。串口速率110~230400bits/s
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。
SIM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(chē)頭電源插座。
語(yǔ)音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。
5、 供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：350mA
待機(jī)電流：35mA
6、 工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊
GRPS模塊：Simens MC39i
7、 尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
8、 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(wú)凝結(jié))
三、軟件功能
1. 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。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
4. 支持虛擬數(shù)據(jù)專(zhuān)用網(wǎng)（APN）
5. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
6. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問(wèn)
7. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
8. 支持多數(shù)據(jù)中心
9. 支持主從模式
10. 支持短信、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)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(mén)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(guò)串口軟件升級(jí)
19. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)）
2.GIS地理信息系統(tǒng)模塊
3.監(jiān)控指揮中心管理模塊
4.數(shù)據(jù)錄入模塊
5.新聞發(fā)布模塊
6.數(shù)據(jù)瀏覽分析模塊
五、 建議選用設(shè)備說(shuō)明
A、前端
(1) GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)終端 采用廈門(mén)才茂通信技術(shù)有限公司提供的CM3150P GPRS DTU，安裝在企業(yè)監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)備。可接其他公司生產(chǎn)的二次儀表，可直接連接污水、煙塵監(jiān)測(cè)傳感器，可監(jiān)控污控設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)。
(2)煙（粉）塵排放在線監(jiān)測(cè)器用于對(duì)煙(粉)塵污染源排放總量/排放濃度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，安裝在煙道上，每個(gè)煙道安裝一個(gè)。
(3)超聲波明渠流量探測(cè)器用于對(duì)污水流量的測(cè)量，安裝在污水明渠中。
B、中心
(1)中心標(biāo)準(zhǔn)版（網(wǎng)絡(luò)版）軟件含無(wú)線數(shù)據(jù)采集，GIS查詢定位標(biāo)示（建庫(kù)信息錄入除外），帶WEB瀏覽功能，數(shù)據(jù)圖表，手工錄入，預(yù)留煙塵黑度系統(tǒng)接口，可對(duì)黑度值生成圖表分析，可與國(guó)家局聯(lián)網(wǎng)。另外可增加以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換終端，收費(fèi)管理應(yīng)用模塊，辦公室管理應(yīng)用模塊等等。
(2)其它軟件及硬件設(shè)備服務(wù)器、電腦、打印機(jī)等相關(guān)計(jì)算機(jī)設(shè)備和平臺(tái)軟件。
六、功能與框圖
1、數(shù)據(jù)傳輸方面的比較
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以無(wú)線數(shù)傳為主，可兼容電話線、GSM、寬帶網(wǎng)等多種傳輸方式 |
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對(duì)企業(yè)每個(gè)端站的數(shù)據(jù)采集速度≤5秒，每10分鐘對(duì)全部企業(yè)進(jìn)行一遍輪詢，真正做到高速在線采集 |
對(duì)企業(yè)每個(gè)端站的數(shù)據(jù)采集速度平均約需5分鐘 |
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采用無(wú)線數(shù)傳專(zhuān)網(wǎng)為主要傳輸手段，采用超強(qiáng)糾錯(cuò)技術(shù)，誤碼率極低，數(shù)據(jù)可靠、快速，不受外部因素的制約 |
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在系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電測(cè)，可避免外界的無(wú)線電干擾。 |
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系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，可快速判斷故障點(diǎn)并迅速排除 |
系統(tǒng)故障點(diǎn)不易判斷，且如果為電話線路故障，還需通過(guò)電信部門(mén)解決 |
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由于是專(zhuān)網(wǎng)，不存在被盜打的情況 |
電話易被企業(yè)職工盜打，影響網(wǎng)絡(luò)正常通信，且增加通信費(fèi)用，造成通信費(fèi)用不易控制 |
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永遠(yuǎn)在線，按流量收費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用低廉。 |
每個(gè)企業(yè)端站需安裝一部電話，環(huán)保局中心亦需安裝若干電話（電話初裝費(fèi)約310元/部，基本月租18元/部/月，電話通信使用費(fèi)若干）。運(yùn)行費(fèi)用較高。 |
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采用B/S（瀏覽器）模式，方便數(shù)據(jù)的共享使用 |
主要為單機(jī)版，數(shù)據(jù)共享不方便 |
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可將采集的數(shù)據(jù)送給在線軟件分析或?qū)?shù)據(jù)取回分析 |
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系統(tǒng)采用區(qū)/縣、市、省、國(guó)家四級(jí)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級(jí)均可與國(guó)家聯(lián)網(wǎng)，并可把數(shù)據(jù)存入國(guó)家信息中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) |
系統(tǒng)采用區(qū)/縣、市、省、國(guó)家四級(jí)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級(jí)均可與國(guó)家聯(lián)網(wǎng) |
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根據(jù)不同科室進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，真正滿足不同科室的業(yè)務(wù)需要，操作簡(jiǎn)單 |
工作界面在一起，沒(méi)有真正做到按業(yè)務(wù)需要設(shè)計(jì)界面，操作不易 |
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配置GIS地理信息系統(tǒng)軟件，可方便地在電子地圖上查找（人工或自動(dòng)）污染源的信息，而且方便今后擴(kuò)充監(jiān)理車(chē)GPS調(diào)度指揮系統(tǒng) |
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對(duì)所有端站數(shù)據(jù)能進(jìn)行即時(shí)采集分析 |
僅能對(duì)正在通信的端站進(jìn)行即時(shí)采集分析 |
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系統(tǒng)提供完整的辦公流程，進(jìn)行網(wǎng)上辦公。可做到24小時(shí)隨時(shí)隨地了解本部門(mén)的工作動(dòng)態(tài)及在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 |
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數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在環(huán)保局中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可做備份，數(shù)據(jù)安全性高，使用方便 |
數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在企業(yè)端站中，存儲(chǔ)分散，易丟失，使用不便 |
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軟件留有與煙塵黑度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，對(duì)企業(yè)的煙塵污染可通過(guò)煙塵黑度、煙塵排放濃度/排放總量、除塵設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)等多方面進(jìn)行自動(dòng)綜合分析 |
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可做到無(wú)人值守，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，超標(biāo)報(bào)警 |
必須有人值守，無(wú)超標(biāo)報(bào)警功能 |
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軟件設(shè)計(jì)中不但考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和安全性，更考慮到數(shù)據(jù)的使用，即如何利用采集到的數(shù)據(jù)為環(huán)保工作服務(wù) |
更多地考慮電話線傳輸，忽視了系統(tǒng)的使用效率 |
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RS232接口,可靈活組合.接超聲波探測(cè)器即污水流量計(jì);接澳洲產(chǎn)EMS6型監(jiān)測(cè)器即煙（粉）塵在線監(jiān)測(cè)儀;接污染處理設(shè)施又是一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀;接原有各種在線監(jiān)測(cè)儀表又相當(dāng)于黑匣子和適配器。 |
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由一臺(tái)設(shè)備代替了二次儀表、黑匣子、適配器等眾多設(shè)備，減少了故障點(diǎn) |
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設(shè)備為一個(gè)廠家出品，維護(hù)方便快速 |
多個(gè)廠家產(chǎn)品，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，廠家之間易扯皮 |
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數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送回環(huán)保局，主要存儲(chǔ)在中心服務(wù)器中，數(shù)據(jù)安全可靠，企業(yè)前端設(shè)備保留最近15天的數(shù)據(jù) |
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在企業(yè)的黑匣子中，一旦黑匣子損壞，企業(yè)數(shù)據(jù)將丟失，而黑匣子較服務(wù)器出現(xiàn)故障的概率要高得多 |
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數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在中心，調(diào)用方便 |
數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在前端黑匣子中，調(diào)用不是十分方便 |
總 結(jié) 環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)在越來(lái)越受到各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人的重視，中國(guó)這幾年環(huán)境受到了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的極大重視，采利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都多方面優(yōu)勢(shì)。
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