基于GPRS的工业废气无线监控系统应用方案

　　 摘要：本文提供了一种基于CDMA网络的工业废气无线监控系统设计原理和实现方案，简要介绍了CDMA技术的基本知识，描述了CDMA无线传输应用于供应废气无线监控系统的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果.
　　关键词：CDMA；DTU；Internet；废气；
第一部分 系统概述
　　环境监测是环境保护工作的重要组成部分,是环境管理的基础和技术支持,随着我国工业化和城市化的迅速发展,环境保护也相应大力发展起来,这样就迫切需要加快全国环境管理基础能力的建设,提高环境监测能力和环境监督执法现代水平。我国空气污染的情况相当严重，是全球三大酸雨区之一，1999年全国S02排放总量为1848万吨，居世界第一。在1999年监测的335个城市中，40.5%的城市超过了空气质量三级标准，处于中度或严重污染状态，1999年全球污染最严重的10个城市我国占7个，英国公布的空气污染最严重的20个城市中，我国占16个，所以对大气环境的监测与治理是一件刻不容缓的任务。 我国目前绝大部分地区依然采用人工采样和实验室分析为主的大气监测手段，这种方式不能及时、准确地监测到污染物的实时排放情况，使得环境管理人员很难在短时间内摸清所有污染区的实际情况，使有些企业得以偷排、漏排污染物。另外对各种突发性污染源及污染现场，也不能做到即时准确的监测和处理。针对以上情况我公司研发出无线数据传输终端（CM6550P CDMA DTU）配合工业废气无线监测系统软件，可对污染物浓度进行实时无线监测。通过我司无线DTU将数据传送到监控中心和环境管理部门。工作人员可以在监控中心或办公室进行监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。该设备可灵活应用各点采集数据的无线传输；可快速、准确、定时的向中心控制系统提供有力的实测数据。

第二部分 系统组成
　　本系统由带系统软件的主站、带CM6550P CDMA DTU传输终端的采集器和若干个固定监测站组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站采集各种污染参数，两者间的控制信息和监测数据通过无线DTU完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理和存贮的数据库。各监测站可设置为自动定时向监测中心发送信息，也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监测中心，各监测站有数据采集，命令识别，数据发送的功能。 网络拓展图：

一、监测中心由功能比较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等和与各监测站系统的无线数传系统组成。

其中监测中心有如下功能：
a) 实时功能：遥测、遥控功能；遥测包括有定时巡测和随机点测；
b) 数据处理功能：数据管理和存储、数据显示、事故报警；
c) 管理功能：打印功能、参数管理、其中参数管理包括查询修改通道连接状态参数设置等功能；
d) 图形功能：绘制各种参数曲线，图形检索修改再生等；
e) 组态功能：再调度主站设置监测站属性、数量、站号各路编号、定义、上下限值，以便组成开放式系统，以利扩展互换。
二、终端由高性能、长寿命的电化学传感器和独立的测量模块组成的综合烟气分析仪及厦门才茂无线数传产品CM6550P CDMA DTU组成。

监测站的功能为：
a) 模块化设计：根据用户的需要设置相应的监测参数，独立的测量模块对传感器进行自动校准，仪器自动进行交叉干扰修正；
b) 水收集器：尘过滤器和传感器滤膜多层保护，自动空气清洗和自动停机保护功能有效保护了整个测量系统，自动排水器自动排除凝结水；
c) 命令认别功能：可以自行设定采样、数据采集周期，也可以在接收到监控中心的指令后自动启动开关，测得监测数据；
d) 数据发送功能：把所监测到的数据通过无线数传DTU发送出去。
三、系统技术指标 1、监测中心 有线的宽带网络 Window98/NT软件平台 支持TCP/IP NetBEUI网络协议 支持自定义通讯协议 组态型工控软件（中心通信软件）
2、监测站 综合烟气测试仪
 标准探针：350mm X 8mm，3m烟气导管（根据用户需要设置）
各种电化学传感器

（根据用户需要设置不同的监测参数、精度、范围）
厦门才茂CDMA DTU无线数传组件
 产品概述

　　CM6550P/CM6550EP CDMA DTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统RTOS为软件支撑平台，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠系统，数据终端实现TCP透明传输，设备永远在线，并且支持多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户，产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。公司产品已广泛应用于金融，水利，环保，电力，邮政，气象等行业。
无线参数
1、支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT无线网络
2、支持13K QCELP音频编解码
3、支持数据、短信
 硬件系统
4、CPU：工业级高性能ARM9嵌入式处理器，带内存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
5、FLASH：8MB，可扩充到32MB
6、SDRAM：64MB，可扩充到256MB
7、接口：
UART: CM6550P: 1个RS232串口。（根据需要，可支持RS422/RS485）， 串口速率： 110bps ~ 230400bps 数据位支持： 8位 或 7位 奇偶校验位： 无 或 奇数校验 或 偶数校验 停止位： 1位 或 2位 流控： 无 或 RTS/CTS CM6550EP: 1个RS485接口。（根据需要，可支持RS232/422） 串口速率： 110bps ~ 230400bps 数据位支持： 8位 或 7位 奇偶校验位： 无 或 奇数校验 或 偶数校验 停止位： 1位 或 2位 流控： 无 或 RTS/CTS
控制口： RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1) 指示灯：具有电源、通信及在线指示灯。 天线接口：标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧。 UIM卡接口：3V/5V标准的推杆式用户卡接口。 电源接口：标准的3芯火车头电源插座。 语音接口：标准的耳机麦克风接口。
8、供电：
外接电源：DC 9V 500mA
宽电压供电：DC 5-32V 通信电流：350mA 待机电流：35mA
9、尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天线及固定件）
10、 其他参数:
工作环境温度 -25~+65ºC 储存温度 -40~+85ºC 相对湿度 95%(无凝结)
 软件功能
1. TCP/UDP透明数据传输；支持多种工作模式。心跳包技术。
2. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）功能，确保系统稳定可靠
5. 支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）
6. 支持数据中心动态域名和IP地址访问
7. 支持DNS动态获取，防止DNS服务器异常导致的设备当机。
8. 支持双数据中心备份
9. 支持多数据中心同时接受数据
10. 支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接。
11. 支持短消息备份及告警。
12. 多重软硬件看门狗
13. 数据包传输状态报告。
14. 标准的AT命令界面
15. 可以用做普通拨号MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持远程配置，远程控制
18. 通过串口软件升级
19. 同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统
 产品特性
1. 三层系统保护： 在原来两级（软件保护+CPU内置看门狗保护，外置硬件看门狗保护）系统保护的基础上，增加一级系统监测保护SWP（System Watch Protect），彻底解决了业内”假在线”，”假死机”，”当机”等疑难问题。
2. 超大缓存： 可以提供16M的客户传输数据缓存，解决因网络瓶颈导致的数据丢失
3. 高速处理CPU： 采用极高速ARM9的工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换，规避因CPU处理速度慢而导致的数据重传和丢失等问题
4. DNS自动获取：自动获取DNS，不再需要人工配置输入DNS，规避了因为选择的DNS服务器异常，导致DTU设备当机的严重现象！
5. 完善的协议栈： 新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，原来系统采用的是轻量级TCP/IP(LPIP)协议栈，协议栈是有裁剪的，新系统采用了完善的TCP/IP协议栈，网络通信性能优异。
6. EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用，系统稳定可靠。
7. 支持多中心：客户数据可以同时往客户指定的监控中心发送，最大支持发送中心达256个
8. RTU全面支持： 新款设备在数据位、停止位、校验位、流控上，能全面支持业内的所有型号的RTU.解决了原来无法支持7位数据和2位停止位的问题。
四、结论 该系统结构简单，测量动态范围广，测量精度高，可靠性好，实时性好，成本低，可广泛用于电力、煤炭、石油、天然气、钢铁、化工、石化、轻工、纺织、医药等行业的工业污染源，为国家控制和治理环境大气污染提供决策依据，提高了空气质量监测管理水平。