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摘要：本文提供了一種基于GPRS網絡的環境監測系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無線傳輸應用于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、覆蓋范圍廣泛、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臺，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，不受地域制約等優點。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、系統功能特點
1．系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污染源的數據時間小于5秒，真正做到在線實時采集。
2．系統采用區/縣、市、省、國家四級聯網結構，地方各級均可通過軟件與國家聯網，也可通過本系統軟件直接與國家聯網，并可把數據存入國家信息中心數據倉庫。
3．系統軟件與監理部門工作緊密結合，不但可以自動調取安裝有在線傳輸系統的單位的數據，還有人工錄入界面，方便大量暫時沒有安裝在線設備的單位的污染源資料的錄入（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．系統軟件采用B/S（Browse/Server）模式，各工作站不必進行任何的配置，通過環保局的計算機局域網，各部門可用瀏覽器方便地調用及錄入各部門相關的信息，其所需的報表、曲線的數據可以直接打印輸出，而且本系統提供完整的辦公流程，進行網上辦公。如果你出差到外地或在家中，你也可用授權密碼進行遠程訪問，真正做到24小時隨時隨地了解本部門的工作動態及在線監測數據。
5．本系統的數據存儲方式與傳統的不同。以前環保系統主要是采用黑匣子在企業前端存儲數據，這是由當時的系統非實時性造成的（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。本系統由于采用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），這樣前端整體造價降低且減少了環節，提高了系統可靠性。而數據由于實時采集回環保局中心計算機數據庫中保存，安全可靠，且調用方便。本系統軟件可隨時檢索調出多個企業的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時才能顯示，平時只能顯示日曲線。
6．本系統高度自動化，可無人值守，污染源超標排放可自動報警并打印。
7．本系統可顯示監測點污染物的10分鐘、日、月、年等排放曲線,并可與其污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歷史同期比較（縱向比較）、同類型企業同時段比較（橫向比較）等等，并可生成各種報表（包括橫向、縱向比較數據及應收\實收費數據計算）并打印。
8．本系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．本系統留有與煙塵黑度監控系統的數據接口，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面進行自動綜合分析。
10．系統采用模塊化設計，組合靈活方便。
三、系統技術參數
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分鐘（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，可監控污控設備運行狀態，可接各種COD、TOC等在線儀器設備。
四、系統模塊
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，以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用于金融，水利，環保，電力，郵政，氣象等行業。
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技術規范
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數據、語音、短信和傳真
二、硬件系統
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標準的推桿式用戶卡接口。
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，確保系統穩定可靠
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命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統）
2.GIS地理信息系統模塊
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，可直接連接污水、煙塵監測傳感器，可監控污控設施運行狀態。
(2)煙（粉）塵排放在線監測器用于對煙(粉)塵污染源排放總量/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于對污水流量的測量，安裝在污水明渠中。
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瀏覽功能，數據圖表，手工錄入，預留煙塵黑度系統接口，可對黑度值生成圖表分析，可與國家局聯網。另外可增加以太網數據轉換終端，收費管理應用模塊，辦公室管理應用模塊等等。
(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臺軟件。
六、功能與框圖
1、數據傳輸方面的比較
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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分鐘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，不受外部因素的制約 |
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在系統規劃時，對現場進行電測，可避免外界的無線電干擾。 |
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系統故障點不易判斷，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制 |
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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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系統采用區/縣、市、省、國家四級聯網結構，地方各級均可與國家聯網，并可把數據存入國家信息中心數據倉庫 |
系統采用區/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面設計，真正滿足不同科室的業務需要，操作簡單 |
工作界面在一起，沒有真正做到按業務需要設計界面，操作不易 |
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配置GIS地理信息系統軟件，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理車GPS調度指揮系統 |
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系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，并可做備份，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系統的數據接口，對企業的煙塵污染可通過煙塵黑度、煙塵排放濃度/排放總量、除塵設施運行狀態等多方面進行自動綜合分析 |
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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.接超聲波探測器即污水流量計;接澳洲產EMS6型監測器即煙（粉）塵在線監測儀;接污染處理設施又是一臺設備運行狀態監測儀;接原有各種在線監測儀表又相當于黑匣子和適配器。 |
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由一臺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 環境監測現在越來越受到各國領導人的重視，中國這幾年環境受到了國家領導的極大重視，采利用現代通信技術和計算機技術以及環境監測技術結合在一起，可以實現環境監測的實時性、準確性和應用性等方面都多方面優勢。
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