一、方案背景
隨著生活水平的提高，百姓對于生活環(huán)境的關注度也越來越高，但很多人對于空氣質(zhì)量的關注還停留在對自己家里的空氣質(zhì)量，比如裝修污染。一提到“公共場所空氣質(zhì)量檢測”，大多數(shù)人就知之甚少了。近年來,隨著大家對宜居城市關注度的提高,政府部門開始逐漸加大對城市公共場所環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和執(zhí)法力度。在當前數(shù)字化、信息化空前發(fā)展的時代，陳舊的環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測方式已經(jīng)不能滿足衛(wèi)生監(jiān)督和社會的需求，取而代之的必然是更加先進的技術和更加科學的手段。隨著計算機技術、數(shù)字網(wǎng)絡技術、無線數(shù)據(jù)通信技術的高速發(fā)展，環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測迎來了一個新時代。建立一張覆蓋全市公共場所的衛(wèi)生監(jiān)控網(wǎng)，把所有分散監(jiān)測點統(tǒng)一在線監(jiān)控起來，市民能夠實時獲取與生活息息相關的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，在今天看來已經(jīng)不是夢想，而是現(xiàn)實可行的。
衛(wèi)生行政部門面對數(shù)量眾多的商場、醫(yī)院、影院、候車室等公共場所的衛(wèi)生監(jiān)督保障工作，突顯出傳統(tǒng)的執(zhí)法方式過程煩瑣、工作效率不高等問題。在工作多、任務重、人員少的情況下，通過改變傳統(tǒng)工作模式和方法、引進現(xiàn)代的管理理念和先進的科學技術，能使衛(wèi)生監(jiān)督部門擁有更充足的執(zhí)法力量和更豐富的服務手段投入到保障城市環(huán)境衛(wèi)生的工作中，從而更好的體現(xiàn)城市衛(wèi)生監(jiān)督的良好形象。
二、方案概述
城市公共場所空氣質(zhì)量遠程監(jiān)測系統(tǒng)有三部分組成系：
1、 前端無線數(shù)據(jù)采集終端、傳感器等硬件部分。
2、 數(shù)據(jù)監(jiān)測中心平臺。
3、 數(shù)據(jù)顯示平臺（計算機WEB瀏覽、LED液晶屏顯示、手機實時查詢等）。
由前端部分來完成對衛(wèi)生監(jiān)測因子的含量的監(jiān)測與匯總、轉換、傳輸?shù)裙ぷ鳎O(jiān)測因子包括一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等，這些監(jiān)測因子由前端獨立監(jiān)測儀器使用不同的方法進行測量獲得一個非常準確的測量數(shù)據(jù)，此結果通過數(shù)據(jù)處理轉換后經(jīng)由GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端向在線監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺傳輸數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、過濾、存儲、處理、統(tǒng)計分析并提供實時數(shù)據(jù)查詢等任務，由此三部分使整個系統(tǒng)達到:安全、可靠、準確、實時、全面、快速、高效的將真實的被監(jiān)管單位的公共場所室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生信息展現(xiàn)在監(jiān)督人員的面前。
三、系統(tǒng)組成
前端數(shù)據(jù)采集傳輸設備：
1、 RS6021 GPRS數(shù)據(jù)采集終端
2、 各類傳感器（溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、一氧化碳傳感器的等）服務器或PC機）稱為主站，主站通過GPRS網(wǎng)絡與瑞申RS5011電力遠程抄表終端連接。主站要配置一個固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口
數(shù)據(jù)中心監(jiān)測平臺：
1、 數(shù)據(jù)庫
2、 服務器應用軟件
3、 WEB客戶端
四、功能介紹
RS6021 GPRS數(shù)據(jù)采集終端：
（1）、基本原理:
通過RS—485總線將數(shù)字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構成現(xiàn)場監(jiān)控單元。瑞申無線測控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊。可現(xiàn)場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數(shù)據(jù)，然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)實時發(fā)送到遠程數(shù)據(jù)庫服務器，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。 通過該系統(tǒng)，即使在遠離觀測現(xiàn)場的異地，也能方便地對各種環(huán)境要素如溫濕度、CO2等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實現(xiàn)了遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠程采集、實時監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實現(xiàn)遠程手機報警。
（2）、功能特點：
◎配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出、脈沖信號輸入等；
◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入PLC等各種設備；
◎采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；
◎采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌入式處理器；
◎用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；
◎內(nèi)設工業(yè)時鐘，精確計時；
◎自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；
◎內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；
◎通訊協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶免開發(fā)；
◎板載工業(yè)級GPRS傳輸模塊 ；
◎提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；
◎工業(yè)級設計，穩(wěn)定可靠，堅固耐用；
（3）、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術特點：
GPRS是通用分組無線業(yè)務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種承載業(yè)務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨占電路交換模式，采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達到了100%，在邊遠地區(qū)也達到了80%以上，實際應用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合遠程監(jiān)測行業(yè)的通信需求，完全取代過去傳統(tǒng)的有線、MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等通信方式。
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸具備如下特點：
3-1、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點同時進行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。
3-2、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
3-3、監(jiān)控范圍廣：
GPRS網(wǎng)絡已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡覆蓋是最好的。
3-4、系統(tǒng)建設成本低：
由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網(wǎng)絡維護費用。
3-5、系統(tǒng)運營成本低：
采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網(wǎng)絡可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
3-6、可對各監(jiān)測點儀器設備進行遠程控制：
通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態(tài)報告、開關等控制功能，并可進行系統(tǒng)遠程在線升級。
3-7、系統(tǒng)的傳輸容量，擴容性能好：
能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監(jiān)測中心可輕松支持幾千個現(xiàn)場采集點的通信接入。
數(shù)據(jù)中心應用平臺：
(1)、管理員操作要求：
1-1.可自主添加、刪除、修改傳感器，設置傳感器的名字；
1-2.可添加、刪除、修改傳感器組，每個組可包含多個傳感器，每個傳感器可屬于多個組；
1-3.可添加、刪除、修改用戶，每個用戶對應一個手機號碼，手機號即用戶名，每個用戶可對應多個傳感器組；
(2)、用戶操作要求：
2-1.用戶只可訪問自己對應傳感器組里的傳感器數(shù)值；
2-2.用戶可通過三種方式進行操作：
2-2-1.WWW：用戶通過手機號和密碼（用戶如果忘記密碼，可通過短信形式找回）登錄后進行操作；
2-2-2.WAP：WAP網(wǎng)站對手機號進行鑒權，手機號通過鑒權后用戶進行操作；
2-2-3.SMS：用戶通過短信指令操作；
2-3.用戶可通過WWW或WAP設置傳感器正常范圍數(shù)值上下限（譬如上限為30度，下限為20度）、預警級別（支持多個預警級別，譬如A級、B級、C級，對應不同程度）及其對應正常范圍的浮動值（支持固定值或相對百分比，譬如下限浮動值為18度或者-10%，上限浮動值為33度或者+10%）；
2-4.用戶可通過WWW、WAP、SMS查詢某個傳感器的數(shù)值；
2-5.用戶可通過WWW、WAP、SMS定制某個傳感器的預警信息；
(3)、系統(tǒng)拓撲圖
3-1.傳感器通過GPRS模塊將數(shù)值定時傳送到接口服務器；
3-2.接口服務器將各傳感器數(shù)值存儲到數(shù)據(jù)庫服務器；
3-3.WWW/WAP應用服務器為用戶提供WWW/WAP訪問，并從數(shù)據(jù)庫服務器獲取數(shù)據(jù)反饋給用戶；
3-4.短信應用服務器通過ISMG獲取上下行短信，從數(shù)據(jù)庫服務器獲取數(shù)據(jù)，為用戶提供短信點播傳感器數(shù)值、短信定制預警信息服務；
3-5.以上服務器在應用初期可合并在一個物理服務器；
3-6.如果短信應用服務器無法通過ISMG上下行短信，可考慮采用SMS Modem代替。
五、方案實施案例
為保證某城市公共場所的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，該市衛(wèi)生監(jiān)督機構在部分商場、醫(yī)院、圖書館安裝了先進的室內(nèi)空氣質(zhì)量實時在線監(jiān)控系統(tǒng)，全市設有192個監(jiān)控點。全天24小時實時動態(tài)采集空氣中一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，采集器每5分鐘發(fā)回一次數(shù)據(jù)，一旦采集點上述指標超標，系統(tǒng)就會自動報警，并通過短信通知駐點保障人員和場館相關人員采取措施。
服務器申請配置固定IP地址（如動態(tài)IP地址可采樣域名解析的方式，適合監(jiān)控點較少的情況），與GPRS網(wǎng)絡相連。當環(huán)境監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求。
監(jiān)控中心服務器接收到GPRS網(wǎng)絡終端傳來的連接申請先進行認證，認證通過后接受傳來的數(shù)據(jù)并進行處理。
