环保数据无线采集系统

关键字：环保 gprs cdma 设备 需求

环境监测部门作为国家环境保护系统的技术部门，是环境管理工作的重要基础。随着市民环境意识的增强，越来越多的人开始关心所处环境质量的好坏，要求环境保护工作透明化；上级主管部门也需要数量大、种类多、更新快的信息。所有这一切，给环境监测部门提出了一个应引起重视的问题：如何建立起实用性强、覆盖面广、灵活性好的环保数据采集系统，满足各方面对环境监测信息的需求。

在环保系统中，常常需要对众多的污染排放点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。通过GPRS或CDMA无线网络进行数据传输，成为环保部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS或CDMA网络及时发送到环保监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。

环保数据采集系统是一个由污染源排放监测点和监测中心组成的污染源监测系统。该系统可对污染源进行自动采样、对主要污染因子进行在线监测；掌握城市污染源排放情况及污染源排放总量，监测数据自动传输到环保监测中心；由监测中心的计算机进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息传至环保局，环保局作为系统的决策中心，对从监测中心站获得的监测信息进行分析、调研，及时作出管理决策，增加管理力度。

目前，省环保监测站与各采集点之间的数据通信主要采用手工抄录或PSTN电话线传输。采用电话线传输数据时，由于每次拨号都需要等待，速度慢，而且费用也较高。同时，由于各监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此需申请很多电话线，而且有些监控点有线线路难以到达。

GPRS或CDMA具有速度快、使用费用低的特点，其传输速度可达171.2kb/s。与有线通讯方式相比，采用GPRS或CDMA无线通信方式则显得非常灵活，它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低，维护简单、性价比高等优点。因此，可以采用GPRS或CDMA无线传输方式解决污染源监测数据的实时传输问题。

中国移动可提供广域的无线IP连接。基于GPRS、CDMA业务平台上构建环保信息采集传输系统，实现环保信息采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

GPRS、CDMA无线环保污染源在线监控系统具备如下特点：

1、实时性强：

北京东方讯公司的无线数传设备具有实时在线特性，无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、建设成本少低：
由于采用公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低；

3、监控范围广：

构建环保信息采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于环保信息采集点数量众多，分布在全省范围内，部分环保信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。

4、具有良好的可扩展性。

由于目前公用网络已覆盖省内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足环保信息采集传输系统对覆盖范围的要求。

5、系统的传输容量大：

环保中心站要和每一个环保信息采集点实现实时连接。由于环保信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS、CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

6、数据传送速率高：

每个环保信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，CDMA 的理论带宽可达153.6Kbps，

但实际带宽在北京，上行和上行最高能到100Kbps 左右，平均在60~80Kbps 左右,完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

8、通信费用低：

采用包月计费方式，运营成本低。

由于GPRS、CDMA通信是基于IP地址的数据分组通信网络，监测中心计算机主机配置固定的IP地址，各个数据采集点采用北京东方讯数传设备DTU和该主机进行通信。

（一）系统组成

现场监控点通过数据采集模块自动采集污染源信息，通过RS232或485接口与北京东方讯数传设备DTU相连，数据透明传输，各监控点使用通过GPRS、CDMA网络与监控中心相连。各污染源数据采集点支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的环保信息数据。

（二）系统应用连接图

1．组建网络。

a.在实际应用中如果采集点不是很多而且采集点又很分散并且数据量大的情况下，可以采取中心对多点的网络应用。用户需要在中心服务器安装相应的服务软件方可进行中心对多点的网络应用。整个无线网络服务系统中，用户在不需要了解TCP/IP、UDP 协议，不用更改程序的情况下即可实现原有串口设备的无线网络连接，而且组网简洁可靠，可以节省您宝贵的时间和已有投资，可用于长距离通信或控制。在此情况下，数传多少不受限制，组网灵活，可以保证串口通讯的稳定，避免重要数据丢失。但这种方式后期的运营费较贵。

实际应用图（1）如下：

图（1）

b.在实际应用中如果采集点比较集中，而且采集点相对又比较多并且数据量不大的情况下可以采取分组的方式，每组共用一个无线数传，在每个组合中数据采集设备和无线数传之间的通讯是485总线，在这种情况下组网方便，后期的运营费较少，可以保证数据量小的情况下不丢失，并且能大量减少数传设备节省成本，但每组数据采集设备最好不超过30台，数据采集设备和无线数传之间的连线不能太远。由于485是半双工的方式，在满足全双工的通讯方式的情况下效率低下。

实际应用如图（2）

图（2）

c.在实际应用中如果采集点比较集中，而且采集点相对又比较多的情况下也可以采取如下分组的方式。在这种情况下，采用的是采集设备先和串口服务器设备（NC20）连接，在每组中串口服务器设备（NC20）和具有多个RJ45接口的交换机连接，然后交换机在和无线路由器连接。在通讯过程中串口服务器设备（NC20）把数据采集设备需要发送的数据进行转换以便利用以太网进行传送，也可以把从以太网接收来的数据进行转换利用串口发送给数据采集设备。下图中RC10为无线路由器，由于无线路由器只有一个RJ45接口，所以还得需要一个交换机扩展成多个RJ45接口。在这个方案中NC20可以根据现场施工和技术的要求来灵活安排它和数据采集设备以及交换机的距离。由于使用NC20设备避免了由于图（2）中采用的485这种半双工的通讯方式所带来的不足，而且后期的运营费较低,由于使用的是NC20,整个方案成本比图（1）低，但比图（2）高。

图（3）

（三）产品特性

1、接口：RS232、RS485、RS422。

2、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。

3、支持透明数据传输与协议转换。

4、支持VPN安全功能。

5、安装灵活、使用方便、可靠。

采用GPRS、CDMA构建环保数据采集系统，不仅能很好地满足环保信息采集的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。