通用無(wú)線分組技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳 楠

（江蘇省靖江市環(huán)境監(jiān)測(cè)站江蘇靖江214500）

1 GPRS技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service,GPRS）作為一種成熟的無(wú)線通訊技術(shù)，其能為城市環(huán)境監(jiān)測(cè)提供透明的數(shù)據(jù)傳輸，直接使用網(wǎng)絡(luò)傳輸接口通道；相對(duì)來(lái)說(shuō)，GPRS技術(shù)能確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、科學(xué)性，不僅速度快，高于從前的監(jiān)測(cè)效率，在穩(wěn)度、準(zhǔn)確度與精度上也更勝一籌，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的實(shí)時(shí)在線也是監(jiān)測(cè)得以順利實(shí)施的重要保障；在所需要耗費(fèi)人力、物力及經(jīng)費(fèi)使用上，GPRS技術(shù)支持下的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)方向來(lái)看，也更為低廉，可以說(shuō)，GPRS技術(shù)是城市環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不二選擇[1]。

2 如何實(shí)現(xiàn)GPRS技術(shù)對(duì)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的支持

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

城市環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共有三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及上位機(jī)系統(tǒng)三部分。這三個(gè)部分互相獨(dú)立但是又聯(lián)系密切，他們地位平等，對(duì)城市各個(gè)地方的環(huán)境監(jiān)測(cè)反饋通過(guò)四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的交匯。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)系統(tǒng)主要是執(zhí)行樣品采集、數(shù)據(jù)分析工作，所有監(jiān)測(cè)分析儀器輸出的數(shù)據(jù)資料應(yīng)能夠換算為標(biāo)態(tài)下污染物濃度，儀器均應(yīng)具有良好的抗干擾能力，系統(tǒng)質(zhì)量過(guò)硬，故障率低，且系統(tǒng)兼容性要滿足現(xiàn)在及未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用需求，并有利于全市的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合及管理平臺(tái)的建立[2]。傳輸系統(tǒng)是所有信息得以被進(jìn)行整合的關(guān)鍵通道，因此在網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)置上，要確保其暢通性與優(yōu)質(zhì)性。比如監(jiān)控中心需要定時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)布指令，檢查其儀器參數(shù)及反饋信息，就需要良好的傳輸通道作為保障。上位機(jī)系統(tǒng)是環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最主要組成部分，也是環(huán)境監(jiān)測(cè)功能得以發(fā)揮的核心，它包括對(duì)所有數(shù)據(jù)的匯總、整理、命令發(fā)布以及對(duì)各種反饋信息的分析處理等。上機(jī)位功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編寫，根據(jù)其職責(zé)，可以分為數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)庫(kù)管理兩個(gè)部分?？傊?，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)規(guī)范（試行）》（國(guó)家環(huán)?？偩止?007年第4號(hào)）和《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 193-2005）的要求[；水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須符合《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91-2002）和《地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（征求意見(jiàn)稿）（國(guó)家環(huán)保部2010年261號(hào)）等相關(guān)要求。在實(shí)際運(yùn)作中滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)需求。系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 硬件實(shí)現(xiàn)

從監(jiān)測(cè)需求和監(jiān)測(cè)環(huán)境出發(fā)，所有監(jiān)測(cè)硬件都至少要具備以下要求：（1）工作電源：AC220V(10%)，50HZ；（2）工作環(huán)境溫度：0℃－40℃；（3）工作環(huán)境濕度：0%RH－80%RH；（4）工作方式：連續(xù)自動(dòng)，在單機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)上，即使出現(xiàn)大范圍供電障礙，各監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備也要具備停電來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)功能，確保監(jiān)測(cè)的及時(shí)性與連續(xù)性。環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)系統(tǒng)能滿足自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行正常、穩(wěn)定的環(huán)境空氣、水質(zhì)監(jiān)測(cè)要求；具有各項(xiàng)資料自動(dòng)傳輸，遠(yuǎn)程自動(dòng)和手動(dòng)控制、診斷、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制及故障顯示和排除等基本功能，在有效污染信息的捕獲率上應(yīng)達(dá)到90%以上，并且能夠結(jié)合對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響的多個(gè)要素實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器多參數(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制校準(zhǔn)，具有校準(zhǔn)性能檢驗(yàn)功能。傳輸系統(tǒng)的所有系統(tǒng)通訊協(xié)議、接口、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸必須符合《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T 212-2005），具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、無(wú)線（GPRS或CDMA）或有線（ADSL或光纖）等數(shù)據(jù)傳輸功能[3]。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件的編程設(shè)計(jì)主要集中于上機(jī)位系統(tǒng)，主要是協(xié)調(diào)各監(jiān)測(cè)任務(wù)，發(fā)布命令，實(shí)施調(diào)度，因此可以從用模塊化的軟件設(shè)計(jì)方法，例如uC／OS—II嵌入式操作系統(tǒng)，在把握各任務(wù)之間關(guān)系與重要性的基礎(chǔ)之上進(jìn)行調(diào)度，一方面實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與傳輸之間的串口通信，另一方面實(shí)現(xiàn)了與數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)通信，完全可以滿足協(xié)調(diào)、傳輸與數(shù)據(jù)庫(kù)功能。軟件平臺(tái)在運(yùn)行過(guò)程中，要加強(qiáng)各模塊監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理各類問(wèn)題故障。例如以VC++為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其采用Socket方式實(shí)現(xiàn)，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理與處理功能，方便使用。在系統(tǒng)平臺(tái)完成后，要進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，確保軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定、合理、規(guī)范、高效運(yùn)行。

2.4 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)

在硬件鏈接平臺(tái)及軟件平臺(tái)都投入使用的情況下，對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。首先是硬件部分，硬件裝置連接完成后，要對(duì)各類監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行運(yùn)行檢測(cè)，確保其功能的實(shí)現(xiàn)，尤其是戶外裝置，要做好檢測(cè)、保護(hù)與維修。其次是軟件平臺(tái)的運(yùn)行檢測(cè)，要確保運(yùn)行無(wú)漏洞，根據(jù)監(jiān)測(cè)需求及時(shí)對(duì)內(nèi)在任務(wù)模塊進(jìn)行調(diào)整，在各方測(cè)試成功之后，再接入GPRS模塊進(jìn)行測(cè)試。最后是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的檢測(cè)與實(shí)現(xiàn)，要從數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析整合、命令發(fā)布和反饋等方面綜合進(jìn)行調(diào)整、評(píng)估，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的高效與完整，能夠切實(shí)的投入使用。

3 總結(jié)

綜上所示，在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過(guò)采用GPRS技術(shù)不僅能夠有效解決多點(diǎn)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的問(wèn)題，并且通過(guò)GPRS系統(tǒng)還能夠?qū)崟r(shí)將各類環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及環(huán)境污染情況及時(shí)地反映到城市環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)而能大大的提高工作效率，為城市環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)提供新的方法。

[1]周明，黃作維.基于GPRS技術(shù)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010,18(5)：96-98.

[2]秦宇飛,白焰,張菊軍,李曉忠,鐘艷輝.垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].熱力發(fā)電,2010(10):450-452.

[3]姜彬.建立環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警體系處理環(huán)境監(jiān)測(cè)所面臨的問(wèn)題[J].價(jià)值工程，2011,30(3)：15-16