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摘要：本文提供了一種基於GPRS網絡的環境監測係統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用於環境監測的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；環境監測；
一、GPRS網絡概述
GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、覆蓋範圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業和企業用戶開展無線辦公提供了基礎設施平台，為推動移動辦公的應用和發展創造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域製約等優點。GPRS的出現為企業和行業用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
二、係統功能特點
1．係統采用了先進的無線/有線數據通信技術。傳輸方式以GPRS無線數據終端傳輸方式為主，結合電話線、IP寬帶網、GPRS公網傳輸方式，組網靈活方便，傳輸速度快捷。采用無線數傳方式采集一個汙染源的數據時間小於5秒，真正做到在線實時采集。
2．係統采用區/縣、市、省、國(guo)家(jia)四(si)級(ji)聯(lian)網(wang)結(jie)構(gou)，地(di)方(fang)各(ge)級(ji)均(jun)可(ke)通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)與(yu)國(guo)家(jia)聯(lian)網(wang)，也(ye)可(ke)通(tong)過(guo)本(ben)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)直(zhi)接(jie)與(yu)國(guo)家(jia)聯(lian)網(wang)，並(bing)可(ke)把(ba)數(shu)據(ju)存(cun)入(ru)國(guo)家(jia)信(xin)息(xi)中(zhong)心(xin)數(shu)據(ju)倉(cang)庫(ku)。
3．係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)與(yu)監(jian)理(li)部(bu)門(men)工(gong)作(zuo)緊(jin)密(mi)結(jie)合(he)，不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)調(tiao)取(qu)安(an)裝(zhuang)有(you)在(zai)線(xian)傳(chuan)輸(shu)係(xi)統(tong)的(de)單(dan)位(wei)的(de)數(shu)據(ju)，還(hai)有(you)人(ren)工(gong)錄(lu)入(ru)界(jie)麵(mian)，方(fang)便(bian)大(da)量(liang)暫(zan)時(shi)沒(mei)有(you)安(an)裝(zhuang)在(zai)線(xian)設(she)備(bei)的(de)單(dan)位(wei)的(de)汙(wu)染(ran)源(yuan)資(zi)料(liao)的(de)錄(lu)入(ru)（例如由監測站人工測量的數據），軟件可自動對這些數據分析計算，得出日報表、月報表等數據報表及曲線圖。
4．係統軟件采用B/S（Browse/Server）模mo式shi，各ge工gong作zuo站zhan不bu必bi進jin行xing任ren何he的de配pei置zhi，通tong過guo環huan保bao局ju的de計ji算suan機ji局ju域yu網wang，各ge部bu門men可ke用yong瀏liu覽lan器qi方fang便bian地di調tiao用yong及ji錄lu入ru各ge部bu門men相xiang關guan的de信xin息xi，其qi所suo需xu的de報bao表biao、曲(qu)線(xian)的(de)數(shu)據(ju)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)打(da)印(yin)輸(shu)出(chu)，而(er)且(qie)本(ben)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)完(wan)整(zheng)的(de)辦(ban)公(gong)流(liu)程(cheng)，進(jin)行(xing)網(wang)上(shang)辦(ban)公(gong)。如(ru)果(guo)你(ni)出(chu)差(cha)到(dao)外(wai)地(di)或(huo)在(zai)家(jia)中(zhong)，你(ni)也(ye)可(ke)用(yong)授(shou)權(quan)密(mi)碼(ma)進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)訪(fang)問(wen)，真(zhen)正(zheng)做(zuo)到(dao)24小時隨時隨地了解本部門的工作動態及在線監測數據。
5．本係統的數據存儲方式與傳統的不同。以前環保係統主要是采用黑匣子在企業前端存儲數據，這是由當時的係統非實時性造成的（早期通過環保局人工讀取或通過電話線調取數據周期都很長，造成數據必須在前端存儲較長時間）這樣將造成前端設備造價較高，且數據分散存儲在大量的企業前端，一旦黑匣子遭破壞則易造成數據丟失。本係統由於采用GPRS/CDMA無線數據終端快速調數方式，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，可保留黑匣子與智能終端相連），這(zhe)樣(yang)前(qian)端(duan)整(zheng)體(ti)造(zao)價(jia)降(jiang)低(di)且(qie)減(jian)少(shao)了(le)環(huan)節(jie)，提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)。而(er)數(shu)據(ju)由(you)於(yu)實(shi)時(shi)采(cai)集(ji)回(hui)環(huan)保(bao)局(ju)中(zhong)心(xin)計(ji)算(suan)機(ji)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)保(bao)存(cun)，安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)，且(qie)調(tiao)用(yong)方(fang)便(bian)。本(ben)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)可(ke)隨(sui)時(shi)檢(jian)索(suo)調(tiao)出(chu)多(duo)個(ge)企(qi)業(ye)的(de)10分鍾曲線，而采用電話撥號方式隻能在電話連接某家企業時才能顯示，平時隻能顯示日曲線。
6．本係統高度自動化，可無人值守，汙染源超標排放可自動報警並打印。
7．本係統可顯示監測點汙染物的10分鍾、日、月、年等排放曲線,並可與其汙控設施運行狀態圖結合進行相同時段內情況比較，可做企業或同類監測數據曆史同期比較（縱向比較）、同類型企業同時段比較（橫向比較）等等，並可生成各種報表（包括橫向、縱向比較數據及應收\實收費數據計算）並打印。
8．本係統軟件與環保局辦公自動化相結合，可逐步實現無紙化辦公。
9．本係統留有與煙塵黑度監控係統的數據接口，可通過煙塵黑度、煙塵排放總量/排放濃度、對企業的煙塵處理設施運行狀態等多方麵進行自動綜合分析。
10．係統采用模塊化設計，組合靈活方便。
三、係統技術參數
1.采用GPRS無線數據終端傳輸前端采樣時間:≤3秒 （加中繼時≤5秒）
2.采用GPRS無線數據終端自動采樣:間隔10分鍾（可自由設定）
3.自由設定超標報警；
4.可人工/自動補錄數據，自動對數據進行分析，生成各種圖表；
5.配置GIS軟件，輔助決策；
6.中心數據庫可自動生成備份；
7. GPRS/CDMA無線數據終端：可直接連接各式傳感器，可連接各廠家生產的黑匣子，可監控汙控設備運行狀態，可接各種COD、TOC等在線儀器設備。
四、係統模塊
1.數據采集模塊――廈門才茂3150P GPRS/CDMA無線數據終端
CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協xie議yi棧zhan。為wei用yong戶hu提ti供gong高gao速su，穩wen定ding可ke靠kao，數shu據ju終zhong端duan永yong遠yuan在zai線xian，多duo種zhong協xie議yi轉zhuan換huan的de虛xu擬ni專zhuan用yong網wang絡luo。針zhen對dui網wang絡luo流liu量liang控kong製zhi的de用yong戶hu，產chan品pin支zhi持chi語yu音yin，短duan信xin，數shu據ju觸chu發fa上shang線xian以yi及ji超chao時shi自zi動dong斷duan線xian的de功gong能neng。同tong時shi也ye支zhi持chi雙shuang數shu據ju中zhong心xin備bei份fen，以yi及ji多duo數shu據ju中zhong心xin同tong步bu接jie收shou數shu據ju等deng功gong能neng。公gong司si產chan品pin已yi廣guang泛fan應ying用yong於yu金jin融rong，水shui利li，環huan保bao，電dian力li，郵you政zheng，氣qi象xiang等deng行xing業ye。
才茂3150P GPRS DTU實物圖
一、無線參數
1、 支持EGSM900/GSM1800無線網絡
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 編碼方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技術規範
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數據、語音、短信和傳真
二、硬件係統
1、 CPU:工業級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業內最高級CPU)
2、 FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業內最大內存容量)
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：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/5V標準的推杆式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
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:
工作環境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)
三、軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保係統穩定可靠
4. 支持虛擬數據專用網（APN）
5. 透明數據傳輸與協議轉換，支持多種工作模式
6. 支持數據中心動態域名和IP地址訪問
7. 支持雙數據中心備份
8. 支持多數據中心
9. 支持主從模式
10. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數據包傳輸狀態報告。
14. 標準的AT命令界麵
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控製
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX和WINDOWS操作係統）
2.GIS地理信息係統模塊
3.監控指揮中心管理模塊
4.數據錄入模塊
5.新聞發布模塊
6.數據瀏覽分析模塊
五、 建議選用設備說明
A、前端
(1) GPRS無線數據終端 采用廈門才茂通信技術有限公司提供的CM3150P GPRS DTU，安裝在企業監控點的設備。可接其他公司生產的二次儀表，可直接連接汙水、煙塵監測傳感器，可監控汙控設施運行狀態。
(2)煙（粉）塵排放在線監測器用於對煙(粉)塵汙染源排放總量/排放濃度實時在線監測，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於對汙水流量的測量，安裝在汙水明渠中。
B、中心
(1)中心標準版（網絡版）軟件含無線數據采集，GIS查詢定位標示（建庫信息錄入除外），帶WEB瀏(liu)覽(lan)功(gong)能(neng)，數(shu)據(ju)圖(tu)表(biao)，手(shou)工(gong)錄(lu)入(ru)，預(yu)留(liu)煙(yan)塵(chen)黑(hei)度(du)係(xi)統(tong)接(jie)口(kou)，可(ke)對(dui)黑(hei)度(du)值(zhi)生(sheng)成(cheng)圖(tu)表(biao)分(fen)析(xi)，可(ke)與(yu)國(guo)家(jia)局(ju)聯(lian)網(wang)。另(ling)外(wai)可(ke)增(zeng)加(jia)以(yi)太(tai)網(wang)數(shu)據(ju)轉(zhuan)換(huan)終(zhong)端(duan)，收(shou)費(fei)管(guan)理(li)應(ying)用(yong)模(mo)塊(kuai)，辦(ban)公(gong)室(shi)管(guan)理(li)應(ying)用(yong)模(mo)塊(kuai)等(deng)等(deng)。
(2)其它軟件及硬件設備服務器、電腦、打印機等相關計算機設備和平台軟件。
六、功能與框圖
1、數據傳輸方麵的比較
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以無線數傳為主，可兼容電話線、GSM、寬帶網等多種傳輸方式 |
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對企業每個端站的數據采集速度≤5秒，每10分鍾對全部企業進行一遍輪詢，真正做到高速在線采集 |
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采用無線數傳專網為主要傳輸手段，采用超強糾錯技術，誤碼率極低，數據可靠、快速，不受外部因素的製約 |
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在係統規劃時，對現場進行電測，可避免外界的無線電幹擾。 |
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係統故障點不易判斷，且如果為電話線路故障，還需通過電信部門解決 |
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電話易被企業職工盜打，影響網絡正常通信，且增加通信費用，造成通信費用不易控製 |
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每個企業端站需安裝一部電話，環保局中心亦需安裝若幹電話（電話初裝費約310元/部，基本月租18元/部/月，電話通信使用費若幹）。運行費用較高。 |
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係統采用區/縣、市、省、國家四級聯網結構，地方各級均可與國家聯網，並可把數據存入國家信息中心數據倉庫 |
係統采用區/縣、市、省、國家四級聯網結構，地方各級均可與國家聯網 |
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根據不同科室進行界麵設計，真正滿足不同科室的業務需要，操作簡單 |
工作界麵在一起，沒有真正做到按業務需要設計界麵，操作不易 |
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配置GIS地理信息係統軟件，可方便地在電子地圖上查找（人工或自動）汙染源的信息，而且方便今後擴充監理車GPS調度指揮係統 |
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係統提供完整的辦公流程，進行網上辦公。可做到24小時隨時隨地了解本部門的工作動態及在線監測數據。 |
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數據實時存儲在環保局中心服務器數據庫中，並可做備份，數據安全性高，使用方便 |
數據主要存儲在企業端站中，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控係統的數據接口，對企業的煙塵汙染可通過煙塵黑度、煙塵排放濃度/排放總量、除塵設施運行狀態等多方麵進行自動綜合分析 |
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軟件設計中不但考慮到數據傳輸的實時性和安全性，更考慮到數據的使用，即如何利用采集到的數據為環保工作服務 |
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RS232接口,可靈活組合.接超聲波探測器即汙水流量計;接澳洲產EMS6型監測器即煙（粉）塵在線監測儀;接汙染處理設施又是一台設備運行狀態監測儀;接原有各種在線監測儀表又相當於黑匣子和適配器。 |
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由一台設備代替了二次儀表、黑匣子、適配器等眾多設備，減少了故障點 |
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數據實時傳送回環保局，主要存儲在中心服務器中，數據安全可靠，企業前端設備保留最近15天的數據 |
數據存儲在企業的黑匣子中，一旦黑匣子損壞，企業數據將丟失，而黑匣子較服務器出現故障的概率要高得多 |
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總 結 環huan境jing監jian測ce現xian在zai越yue來lai越yue受shou到dao各ge國guo領ling導dao人ren的de重zhong視shi，中zhong國guo這zhe幾ji年nian環huan境jing受shou到dao了le國guo家jia領ling導dao的de極ji大da重zhong視shi，采cai利li用yong現xian代dai通tong信xin技ji術shu和he計ji算suan機ji技ji術shu以yi及ji環huan境jing監jian測ce技ji術shu結jie合he在zai一yi起qi，可ke以yi實shi現xian環huan境jing監jian測ce的de實shi時shi性xing、準確性和應用性等方麵都多方麵優勢。
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