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關鍵字：GPRS DTU；GPRS網絡係統；無線網絡通信
環huan境jing監jian測ce部bu門men作zuo為wei國guo家jia環huan境jing保bao護hu係xi統tong的de技ji術shu部bu門men，是shi環huan境jing管guan理li工gong作zuo的de重zhong要yao基ji礎chu。隨sui著zhe市shi民min環huan境jing意yi識shi的de增zeng強qiang，越yue來lai越yue多duo的de人ren開kai始shi關guan心xin所suo處chu環huan境jing質zhi量liang的de好hao壞huai，要yao求qiu環huan境jing保bao護hu工gong作zuo透tou明ming化hua；上級主管部門也需要數量大、種類發多、更新快的信息。所有這一切，給環境監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、覆蓋麵廣、靈活性好的環保數據采集係統，滿足各方麵對環境監測信息的需求。
在zai環huan保bao係xi統tong中zhong，常chang常chang需xu要yao對dui眾zhong多duo的de汙wu染ran排pai放fang點dian進jin行xing實shi時shi監jian測ce，大da部bu分fen監jian測ce數shu據ju需xu要yao實shi時shi發fa送song到dao管guan理li中zhong心xin的de後hou端duan服fu務wu器qi進jin行xing處chu理li。由you於yu監jian測ce點dian分fen散san，分fen布bu範fan圍wei廣guang，而er且qie大da多duo設she置zhi在zai環huan境jing較jiao惡e劣lie的de地di區qu，通tong過guo電dian話hua線xian傳chuan送song數shu據ju往wang往wang事shi倍bei功gong半ban。通tong過guoGPRS無線網絡進行數據傳輸，成為環保部門選擇的通信手段之一。汙染源監測設備可將采集到的汙染數據和告警信息通過GPRS網絡及時發送到環保監測部門，實現對排汙單位或個人的及時管理，可以大大提高環保部門的工作效率。
一、項目需求
某省現已有16個城市的環境監測站及各縣區監測站納入省級監測網，三級以上環境監測站共102個，監測主要對象是工業"三廢"的排放及治理情況及大氣環境、水環境、噪聲環境等。包括：監測14個城市的空氣環境質量現狀，12條主要水係、7個主要湖庫、7個近岸港灣及16個城市飲用水源的水質現狀,9個城市的噪聲汙染現狀，並通過綜合指數等方法進行趨勢分析，最後得出環境質量結論。
省環保數據采集係統是一個由汙染源排放監測點和監測中心組成的汙染源監測係統。該係統可對汙染源進行自動采樣、對主要汙染因子進行在線監測；掌握城市汙染源排放情況及汙染源排放總量，監測數據自動傳輸到省環保監測中心；由監測中心的計算機進行數據彙總、整理和綜合分析；監測信息傳至省環保局，由省環保局對汙染源進行監督管理。
各汙染源排放監測點安裝汙染源監測儀，對汙染源進行監測。監測中心接收監測點傳輸的監測信息；並負責對監測信息進行分類、篩選和綜合分析。省環保局作為係統的決策中心，對從監測中心站獲得的監測信息進行分析、調研，及時作出管理決策，增加管理力度。
目前，省環保監測站與各采集點之間的數據通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸。采用電話線傳輸數據時，由於每次撥號都需要等待，速度慢，而且費用也較高。同時，由於各監控點分布範圍廣、數量多、距離遠，個別點還地處偏僻，因此需申請很多電話線，而且有些監控點有線線路難以到達。
而GPRS數據傳輸具有速度快、分布範圍廣、使用費用低的特點，其傳輸速度理論上最高可達171.2kb/s，實際平均數速度可達30kb/s字節/秒。與有線通訊方式相比，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網靈活、擴展容易、運行費用低投，維護簡單、性價比高等優點因此，目前正考慮采用GPRS無線傳輸方式解決汙染源監測數據的實時傳輸問題。
二、方案優點
中國移動GPRS係統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRSyewupingtaishanggoujianhuanbaoxinxicaijichuanshuxitong，shixianhuanbaoxinxicaijidiandewuxianshujuchuanshujuyoukechongfenliyongxianyouwangluo，suoduanjianshezhouqi，jiangdijianshechengbendeyoudian，erqieshebeianzhuangfangbian、維護簡單。經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS係統作為環保信息采集傳輸係統的數據通信平台。
GPRS無線環保汙染源在線監控係統具備如下特點：
1、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用麵向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不幹擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分複用機製，並具備極強的抗幹擾性能，完全避免了傳統數傳電台的多機頻段“碰撞”現象。
2、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，並支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足係統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
3、監控範圍廣：
GPRS網絡已經實現全國範圍內覆蓋，並且擴容無限製，接入地點無限製，能滿足山區、xiangzhenhekuadiqudejieruxuqiu。youyuhuanbaoxinxicaijidianshuliangzhongduo，fenbuzaiquanshengfanweinei，bufenhuanbaoxinxicaijidianweiyupianpidiqu，erqiediliweizhifensan。yincicaiyongGPRS網絡是其理想的選擇。
4、係統建設成本低：
由於采用GPRS公網平台，無需建設網絡，隻需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。
5、係統運營成本低：
采用GPRS公網通信，全國範圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫遊費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了係統的低成本通信。
6、可對各監測點儀器設備進行控製：
通過GPRS數據監控中心，可實現對現場設備的遠程控製，例如：遠程開關控製，遠程複位控製，遠程狀態查詢，遠程參數配置，遠程固件升級等。
7、係統的傳輸容量，擴容性能好：
環保中心站要和每一個環保信息采集點實現實時連接。由於環保信息采集點數量眾多，係統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由於係統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監控中心可輕鬆支持幾千個現場采集點的通信接入。
8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：
雖然與遠在千裏的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻隻需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一台普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電台小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。
三 解決方案介紹
由於GPRS通信是基於IP地址的數據分組通信網絡，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。
（一）係統組成
1、環保信息采集點：
現場監控點通過環保數據采集器自動采集汙染源信息，通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，環保數據采集器采集到的數據通過GPRS DTU終端的內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝後發送到GPRS無線網絡。
2、監控中心：
公網接入方案:
服務器采用公網方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等，申請公網固定IP地址；可以實現中小容量的數據采集應用。
專網接入方案:
服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網絡相連。由於DDN專線可提供較高的帶寬，當環保信息采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現大容量數據采集應用。
監控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據後先進行AAA認(ren)證(zheng)，後(hou)傳(chuan)送(song)到(dao)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)計(ji)算(suan)機(ji)主(zhu)機(ji)，通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)還(hai)原(yuan)顯(xian)示(shi)，並(bing)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)，這(zhe)樣(yang)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)強(qiang)了(le)係(xi)統(tong)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)。
3、GPRS/GSM移動數據傳輸網絡：
現場監控點采集的數據經GPRS/GSM網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。
（二）係統方案
各監控點使用GPRS透明數據傳輸終端，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。各汙染源數據采集點使用移動通信公司的GPRS普通數據卡或APN專用數據卡，同時監控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 並與采集點信息進行關聯，以便識別和維護處理。信息采集中心運行監控係統軟件，實時采集環保信息數據。
凡省環保局授權的信息采集點均可以使用本係統：
1、環保信息采集點必須使用移動統一的APN卡，用戶使用本卡隻能用於與環保站數據通信功能。
2、終端設備使用成都眾山科技有限公司提供的GPRS移動數據通信終端。
3、用戶登記：符合省級環保局的規定。
（三）產品特性
係統采用ZSD3120 GPRS DTU無線透明數據傳輸終端。產品基於中國移動的GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機係統、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數據集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控製中心與眾多遠端站點之間的數據采集和控製。
1、內置TCP/IP協議棧，針對GPRS網絡優化
2、提供GPRS無線數據雙向傳輸功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+標準
5、支持自動心跳，保持永久在線
6、透明數據傳輸：為用戶的數據設備提供雙向100K大容量數據緩衝區，支持大數據包傳輸
7、自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網、連接網絡，支持用戶端發起命令連接或遠程喚醒連接
8、提供短信通道，內置Unicode國際編碼轉換表
9、支持遠程短信/電話喚醒
10、實時監測網絡連接情況，掉線自動重撥功能
11、支持中心為固定IP或動態域名
12、心跳報告時間間隔用戶可設定
13、支持點對點、點對多點、多點對多點對等 數據傳輸
14、支持APN數據專網業務
15、安裝靈活、使用方便、可靠
16、支持多數據中心，自動切換
17、適應低溫和高溫工作環境
18、EMC抗幹擾設計，適合電磁惡劣環境應用
19、複合式看門狗技術，永不當機
20、整機低功耗技術，在線待機電流<20mA
（四）安全措施
由you於yu環huan保bao數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de特te殊shu性xing，本ben係xi統tong需xu要yao極ji高gao的de係xi統tong安an全quan保bao障zhang和he穩wen定ding性xing。安an全quan保bao障zhang主zhu要yao是shi防fang止zhi來lai自zi係xi統tong內nei外wai的de有you意yi和he無wu意yi的de破po環huan，網wang絡luo安an全quan防fang護hu措cuo施shi包bao括kuo信xin道dao加jia密mi、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火牆等。穩定是指係統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，係統也不能中斷運行。
數據中心可通過公網接入,或者到移動專網接入，采用公網接入方式成本比較低，企業不用租用專線，而使用數據專線接入時，GPRS數據傳輸設備要經過Radius服務器的認證, 整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。
1、APN數據專網模式：企業內部網絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數據專網，由於采用數據專網,服務器與公網Internet隔離,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某係統的範圍,隻有屬於指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
3、可以為每個GPRS數據傳設備單獨配置 DTU ID號和密碼，通過數據中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數據中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入係統，係統的安全性進一步增強。
4、數據加密：可對整個數據傳送過程進行加密保護。
5、網絡接入安全鑒定機製：采用防火牆軟件，設置網絡鑒權和安全防範功能，保障係統安全。
四 結論
數據中心采用有線方式，租用靜態IP目前費用約800~1500元/月。采集點采用GPRS無線方式，流量費用目前有包月製和按數據量兩種收費方式，按流量計算0.01元-0.03元/KB，而包月製20元/月有1024KB流量，可滿足環保局目前環保數據采集係統的實際數據量，估計日後其費用會逐步降低。
對dui於yu環huan保bao局ju等deng用yong戶hu來lai說shuo，由you於yu通tong信xin費fei用yong較jiao低di，享xiang受shou到dao了le實shi惠hui。另ling外wai，由you於yu接jie入ru設she備bei可ke以yi移yi動dong，當dang環huan保bao觀guan測ce站zhan和he環huan保bao信xin息xi采cai集ji點dian搬ban遷qian時shi設she備bei可ke隨sui之zhi遷qian移yi並bing可ke繼ji續xu使shi用yong，可ke以yi保bao護hu用yong戶hu原yuan有you投tou資zi，適shi合he於yu環huan保bao采cai集ji工gong作zuo的de特te點dian。
因此, 采用GPRSgoujianhuanbaoshujucaijixitong，bujinnenghenhaodimanzuhuanbaoxinxicaijidexuqiu，erqie，zuoweiwangluoyunyingshangdeyidongtongxingongsiyejiangyincihuodeyewuwendingdejituanyonghu，suizheyonghushuliangdezengjia，yidongtongxingongsideyingshouyesuizhizengjia，tiaodongleyunyingshangdejijixing，fuhewangluojianshehewangluoyingyongtongbufazhandeyaoqiu。
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