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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)測系統(tǒng)設(shè)計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的實現(xiàn)方法。通過實際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；Internet；環(huán)境監(jiān)測；
一、GPRS網(wǎng)絡(luò)概述
GPRS是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費、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)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(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)具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
二、系統(tǒng)功能特點
1．系統(tǒng)采用了先進(jìn)的無線/有線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。傳輸方式以GPRS無線數(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。采用無線數(shù)傳方式采集一個污染源的數(shù)據(jù)時間小于5秒，真正做到在線實時采集。
2．系統(tǒng)采用區(qū)/縣、市、省、國家四級聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級均可通過軟件與國家聯(lián)網(wǎng)，也可通過本系統(tǒng)軟件直接與國家聯(lián)網(wǎng)，并可把數(shù)據(jù)存入國家信息中心數(shù)據(jù)倉庫。
3．系統(tǒng)軟件與監(jiān)理部門工作緊密結(jié)合，不但可以自動調(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，方便大量暫時沒有安裝在線設(shè)備的單位的污染源資料的錄入（例如由監(jiān)測站人工測量的數(shù)據(jù)），軟件可自動對這些數(shù)據(jù)分析計算，得出日報表、月報表等數(shù)據(jù)報表及曲線圖。
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，通過環(huán)保局的計算機局域網(wǎng)，各部門可用瀏覽器方便地調(diào)用及錄入各部門相關(guān)的信息，其所需的報表、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，真正做到24小時隨時隨地了解本部門的工作動態(tài)及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。
5．本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式與傳統(tǒng)的不同。以前環(huán)保系統(tǒng)主要是采用黑匣子在企業(yè)前端存儲數(shù)據(jù)，這是由當(dāng)時的系統(tǒng)非實時性造成的（早期通過環(huán)保局人工讀取或通過電話線調(diào)取數(shù)據(jù)周期都很長，造成數(shù)據(jù)必須在前端存儲較長時間）這樣將造成前端設(shè)備造價較高，且數(shù)據(jù)分散存儲在大量的企業(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)由于實時采集回環(huán)保局中心計算機數(shù)據(jù)庫中保存，安全可靠，且調(diào)用方便。本系統(tǒng)軟件可隨時檢索調(diào)出多個企業(yè)的10分鐘曲線，而采用電話撥號方式只能在電話連接某家企業(yè)時才能顯示，平時只能顯示日曲線。
6．本系統(tǒng)高度自動化，可無人值守，污染源超標(biāo)排放可自動報警并打印。
7．本系統(tǒng)可顯示監(jiān)測點污染物的10分鐘、日、月、年等排放曲線,并可與其污控設(shè)施運行狀態(tài)圖結(jié)合進(jìn)行相同時段內(nèi)情況比較，可做企業(yè)或同類監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史同期比較（縱向比較）、同類型企業(yè)同時段比較（橫向比較）等等，并可生成各種報表（包括橫向、縱向比較數(shù)據(jù)及應(yīng)收\實收費數(shù)據(jù)計算）并打印。
8．本系統(tǒng)軟件與環(huán)保局辦公自動化相結(jié)合，可逐步實現(xiàn)無紙化辦公。
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，可通過煙塵黑度、煙塵排放總量/排放濃度、對企業(yè)的煙塵處理設(shè)施運行狀態(tài)等多方面進(jìn)行自動綜合分析。
10．系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，組合靈活方便。
三、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
1.采用GPRS無線數(shù)據(jù)終端傳輸前端采樣時間:≤3秒 （加中繼時≤5秒）
2.采用GPRS無線數(shù)據(jù)終端自動采樣:間隔10分鐘（可自由設(shè)定）
3.自由設(shè)定超標(biāo)報警；
4.可人工/自動補錄數(shù)據(jù)，自動對數(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)庫可自動生成備份；
7. GPRS/CDMA無線數(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——廈門才茂3150P GPRS/CDMA無線數(shù)據(jù)終端
CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(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)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(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)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(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實物圖
一、無線參數(shù)
1、 支持EGSM900/GSM1800無線網(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)、語音、短信和傳真
二、硬件系統(tǒng)
1、 CPU:工業(yè)級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內(nèi)最高級CPU)
2、 FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業(yè)內(nèi)最大內(nèi)存容量)
3、 SDRAM：64MB（可擴展至256MB）
4、 接口：
1個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芯火車頭電源插座。
語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機麥克風(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
待機電流：35mA
6、 工業(yè)級無線模塊
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
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結(jié))
三、軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重?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)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
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、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(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)報告。
14. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號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
19. 同時支持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)備說明
A、前端
(1) GPRS無線數(shù)據(jù)終端 采用廈門才茂通信技術(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)測傳感器，可監(jiān)控污控設(shè)施運行狀態(tài)。
(2)煙（粉）塵排放在線監(jiān)測器用于對煙(粉)塵污染源排放總量/排放濃度實時在線監(jiān)測，安裝在煙道上，每個煙道安裝一個。
(3)超聲波明渠流量探測器用于對污水流量的測量，安裝在污水明渠中。
B、中心
(1)中心標(biāo)準(zhǔn)版（網(wǎng)絡(luò)版）軟件含無線數(shù)據(jù)采集，GIS查詢定位標(biāo)示（建庫信息錄入除外），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，可對黑度值生成圖表分析，可與國家局聯(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、打印機等相關(guān)計算機設(shè)備和平臺軟件。
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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對企業(yè)每個端站的數(shù)據(jù)采集速度≤5秒，每10分鐘對全部企業(yè)進(jìn)行一遍輪詢，真正做到高速在線采集 |
對企業(yè)每個端站的數(shù)據(jù)采集速度平均約需5分鐘 |
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采用無線數(shù)傳專網(wǎng)為主要傳輸手段，采用超強糾錯技術(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，對現(xiàn)場進(jìn)行電測，可避免外界的無線電干擾。 |
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系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，可快速判斷故障點并迅速排除 |
系統(tǒng)故障點不易判斷，且如果為電話線路故障，還需通過電信部門解決 |
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電話易被企業(yè)職工盜打，影響網(wǎng)絡(luò)正常通信，且增加通信費用，造成通信費用不易控制 |
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每個企業(yè)端站需安裝一部電話，環(huán)保局中心亦需安裝若干電話（電話初裝費約310元/部，基本月租18元/部/月，電話通信使用費若干）。運行費用較高。 |
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采用B/S（瀏覽器）模式，方便數(shù)據(jù)的共享使用 |
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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、國家四級聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級均可與國家聯(lián)網(wǎng)，并可把數(shù)據(jù)存入國家信息中心數(shù)據(jù)倉庫 |
系統(tǒng)采用區(qū)/縣、市、省、國家四級聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地方各級均可與國家聯(lián)網(wǎng) |
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根據(jù)不同科室進(jìn)行界面設(shè)計，真正滿足不同科室的業(yè)務(wù)需要，操作簡單 |
工作界面在一起，沒有真正做到按業(yè)務(wù)需要設(shè)計界面，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）污染源的信息，而且方便今后擴充監(jiān)理車GPS調(diào)度指揮系統(tǒng) |
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對所有端站數(shù)據(jù)能進(jìn)行即時采集分析 |
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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小時隨時隨地了解本部門的工作動態(tài)及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。 |
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數(shù)據(jù)實時存儲在環(huán)保局中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，并可做備份，數(shù)據(jù)安全性高，使用方便 |
數(shù)據(jù)主要存儲在企業(yè)端站中，存儲分散，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，對企業(yè)的煙塵污染可通過煙塵黑度、煙塵排放濃度/排放總量、除塵設(shè)施運行狀態(tài)等多方面進(jìn)行自動綜合分析 |
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可做到無人值守，數(shù)據(jù)自動采集，超標(biāo)報警 |
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軟件設(shè)計中不但考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r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.接超聲波探測器即污水流量計;接澳洲產(chǎn)EMS6型監(jiān)測器即煙（粉）塵在線監(jiān)測儀;接污染處理設(shè)施又是一臺設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測儀;接原有各種在線監(jiān)測儀表又相當(dāng)于黑匣子和適配器。 |
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由一臺設(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 |
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設(shè)備為一個廠家出品，維護(hù)方便快速 |
多個廠家產(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)實時傳送回環(huán)保局，主要存儲在中心服務(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)實時存儲在中心，調(diào)用方便 |
數(shù)據(jù)分散存儲在前端黑匣子中，調(diào)用不是十分方便 |
總 結(jié) 環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)在越來越受到各國領(lǐng)導(dǎo)人的重視，中國這幾年環(huán)境受到了國家領(lǐng)導(dǎo)的極大重視，采利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)以及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)結(jié)合在一起，可以實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的實時性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都多方面優(yōu)勢。
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