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GPRS环保污染源无线监控系统
唐山蓝迪通信科技有限公司
LAND communication Technology Ltd.
一、 设计思想：
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、种类发多、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。
二、 系统组成
监控中心： 服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当环保信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。
监控中心服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。
通信网络：中国移动公司GPRS无线网络。
测控终端：GPRS无线RTU
计量设备：现场环境监测仪，如COD、DOC、PH仪、氨氮、余氯、烟气测量仪等。
GPRS测控终端（RTU）
由蓝迪通信科技公司自主开发，是该系统的核心部分之一。其主要功能：
1）通过变送器及传感器将现场数据采样、A/D转换、逻辑判断、数据编码、 数据处理和协议打包、存储并向通信单元传输操作;
2）接受通信单元发来的信息和控制操作，处理并执行控制中心对采集参数的设置或机构操作；
3）流量计数据通信协议的编码和解码
4）供电方式可采用市电220V供电、电池供电、太阳能供电几种方式。
（1） 技术原理：
LAND无线RTU是集成了模拟信号采集、过程IO控制和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，是小规模过程信号实施无线测控的最佳手段。
LAND无线RTU内部具有一个高性能的微处理器，可以完成模拟信号的采集、量值转换和滤波处理等，数据的存储周期和上报周期可以根据用户环境的要求而调整，多点组网的方式非常灵活，既可以选择简单方便的GSM短消息方式，也可以选择高效实时的GPRS/CDMA网络方式。监控中心的建立也是非常容易，目前流行的组态软件都可以直接接入，同时我公司也可以提供基于互联网WEB发布的测控系统，可以满足大多数用户的需求。
（2） 功能及特点：
① 配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等；
② 支持一路RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入流量计等各种设备；
③ 采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本；
④ 采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器；
⑤ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定；
⑥ 内设工业时钟，精确计时；
⑦ 自动定时上报和事件触发上报功能；
⑧ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索；
⑨ 通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发；
⑩ 板载GSM/GPRS传输模块，方便用户选择GSM、GPRS组网方式；
⑪ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组态软件及其它软件连接；
⑫ 工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；
（3） GPRS测控终端（RTU）内部结构
（4） GPRS测控终端（RTU）组网原理图
RTU的通讯方式可以根据实际情况选择SMS/GPRS/CDMA网络，其他的工作参数如量程、开关量输入模式、存储周期、上报周期等可以通讯RTU初始化软件予以设置。具体使用参照手册进行即可。
GPRS网络
（1）GPRS通信的特点
GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。
GPRS通信方式更适合于无线监测系统的通信业务。在监控中有大量的数据需要工作人员及时的采集、记录，如果这些数据都要人工采集、记录的话势必给工作人员巨大的工作量，而且效率不高，于是我公司根据实际工作情况设计了一套完整的解决方案，可以实现各站点累计流量、瞬时流量、压力、温度、流体密度、仪表内部时间的监测，并且通过增加现场仪表可以采集更多的数据。采集的参数可以通过报表输出或者以趋势曲线的方式显示、打印，以便管理部门及时发现异常情况，管理和服务好用户。
（2）GPRS无线传输数据有以下优势：
1、安装简单方便。GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。
2、设备投资价格低。随着通信技术的发展，接收传送数据的GPRS模块已经比数传电台便宜的多。
3、通信资费便宜。目前各地移动公司对GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。
4、链路稳定可靠，永不掉线。
5、GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。
6、覆盖较好，相比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，），其网络覆盖是最好的。
7、接入时间短，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接。
8、支持IP协议和X.25协议以及VPN组网
4、监控管理中心（管理服务器+COD监控系统管理软件）
调度控制中心部分：
在调度控制中心安装远程GPRS数据接入服务器、数据库服务器、WEB数据发布服务器各一台。并利用现有的办公局域网、INTERNET环境形成一套综合的数据业务平台。
1、监控中心软件：
2、系统结构图：
三、 方案优点
1、实时性强：与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、可对各监测点仪器设备进行远程控制：通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
3、建设成本少低：由于采用GPRS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；
4、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。
5、具有良好的可扩性： 由于目前GSM/GPRS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。
6、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技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
7、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，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。
四、 结论
对于环保局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当环保观测站和环保信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于环保采集工作的特点。
因此, 采用GPRS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。
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