關(guān)于環(huán)保監(jiān)測(cè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)探析

張世杰

摘要：這是對(duì)所有類型的在線監(jiān)測(cè)和一個(gè)高性能的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)資源。它可以是一個(gè)工具，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控及時(shí)交付數(shù)據(jù)監(jiān)控中心：同時(shí)接收，執(zhí)行由控制中心發(fā)出的各種指令，遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控，過(guò)度報(bào)警。環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)是通過(guò)一個(gè)模擬信號(hào)接口連接，與流量計(jì)，COD，PH計(jì)，氨，氯，CO氣表等儀表數(shù)字信號(hào)接口，以便監(jiān)視更方便，的儀器，以滿足各級(jí)環(huán)保國(guó)家控制的地區(qū)，省，市控制污染控制和在線監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：環(huán)保監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；無(wú)線傳輸；HJ/T212協(xié)議

人類繼續(xù)污染物排放到環(huán)境中，如果物質(zhì)超過(guò)環(huán)境的排放凈化能力，對(duì)于環(huán)境質(zhì)量將是不利的變化，危害人體健康和生存。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是人工現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室分析儀器主要有監(jiān)測(cè)頻率低，采樣誤差，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散，不能反映變化中的污染等缺陷的情況下，難以有效地滿足政府和企業(yè)環(huán)境管理的IT需求。今天，在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境已經(jīng)成為獲得數(shù)據(jù)的連續(xù)性相關(guān)的和及時(shí)的監(jiān)測(cè)的有效手段。只是數(shù)據(jù)采集的數(shù)分鐘后，環(huán)境污染信息可以被發(fā)送到服務(wù)器環(huán)境分析中心。一旦觀察到的突變發(fā)生在一定濃度的污染物，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門可以立即采取適當(dāng)?shù)拇胧唧w的取樣分析?？梢?jiàn)。環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將運(yùn)輸?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)是它能夠快速，準(zhǔn)確地獲得環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以確定目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境狀況和趨勢(shì)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端部分。主終端被監(jiān)測(cè)儀器，以便獲得數(shù)據(jù)為每個(gè)站點(diǎn)，上傳和保存原始數(shù)據(jù)。包括：系統(tǒng)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。服?wù)器中心信息分析和處理系統(tǒng)。包括：數(shù)據(jù)接收，綜合分析，系統(tǒng)維護(hù)和公布四個(gè)模塊的數(shù)據(jù)。通信協(xié)議。終端和信息分析和通信的處理系統(tǒng)之間的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集是完全符合HJ/T212-2005“污染在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)（監(jiān)視）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)”。

GPRS＼CDMA無(wú)線環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

（1）良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)和處理能力。和短消息服務(wù)，由于GPRS/CDMA具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延。系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取，處理多個(gè)，各種數(shù)據(jù)的所有監(jiān)控點(diǎn)可以無(wú)需時(shí)鐘巡邏監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行同步可以很好的滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)囊蟆?/p>

（2）遠(yuǎn)程設(shè)備控制：由于GPRS/CDMA雙向傳輸系統(tǒng)的結(jié)果?？刂浦行目梢苑聪?qū)崿F(xiàn)對(duì)儀器校準(zhǔn)，狀態(tài)報(bào)告，開(kāi)關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)，控制等功能的時(shí)間。

（3）低建設(shè)成本：充分利用現(xiàn)有的GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，即開(kāi)啟設(shè)備的安裝，而采用超短波通信都需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還與配套設(shè)施，如天線的金屬框架。

（4）安裝簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟的GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，投入運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)單。安裝和調(diào)試工作。超短波通信能力，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試，天線架設(shè)模板，天線方向角調(diào)試等。

（5）覆蓋面廣：建筑環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍，拓展無(wú)限，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和區(qū)域性接入需求。由于大量的全市范圍內(nèi)分布的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，地域分散一些監(jiān)測(cè)點(diǎn)。超短波通信，覆蓋范圍只有30多公里；使用GPRS/CDMA模式，理論上在無(wú)線GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。顯示器就可以實(shí)現(xiàn)。

（6）數(shù)據(jù)傳輸速率：GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)理論上在約40-80Kbps傳輸高達(dá)171.2/372Kbps，實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸速率速率，并且當(dāng)前一般超短波數(shù)字無(wú)線傳輸速率大多2 4kbit/s或更低。

（7）系統(tǒng)的傳輸容量大：控制中心與各站監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于大量的監(jiān)控點(diǎn)，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸和GPRS/CDMA技術(shù)能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸突發(fā)的需要。

（8）通信費(fèi)用低，根據(jù)時(shí)間和流量費(fèi)，系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維護(hù)。

2 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端硬件設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端是基于微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主芯片采用的是的Atmel的32位微處理器AT91SAM7X256，可處理從各種傳感器和分析儀采集的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)由4部分組成，即電源、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、鍵盤顯示、GPRS無(wú)線傳輸。

2.1 電源部分

系統(tǒng)選擇220V交流電源輸入模式，然后通過(guò)切換功率轉(zhuǎn)換成12V的直流電源作為一個(gè)整體系統(tǒng)，然后通過(guò)各種轉(zhuǎn)換芯片的電路的一部分。備用電源模塊12V5Ah電池，在來(lái)自外部的電力供給的情況下切斷，并持續(xù)約40小時(shí)，并且掉電和上電狀態(tài)為用戶上傳到終端中的時(shí)間進(jìn)行處理。

2.2 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)

模擬通道1 1道，每一個(gè)模擬通道通過(guò)軟件提供兩種信號(hào)輸入（4-20mA的。0-5V）或提供硬件跳線的方式。通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器每15秒/30秒，掃描一次所有的輸入信號(hào)；5路數(shù)字通道，根據(jù)MODBUS通訊協(xié)議；數(shù)字量輸入通道8路，你可以讀取繼電器狀態(tài)工作訪問(wèn)監(jiān)控設(shè)施工作狀態(tài)；開(kāi)關(guān)量輸出通道4通道儀器控制各電子開(kāi)關(guān)或繼電器的開(kāi)閉，來(lái)完成儀器的自動(dòng)控制功能。的可編程閃存AT45DB321D，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量時(shí)，選擇至約4M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部。

3 服務(wù)器中心信息分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

包括在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接收，綜合分析，系統(tǒng)維護(hù)和公布四個(gè)模塊數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。其中接收到的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)，其連接現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端，所收集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)Orace10G，更新監(jiān)視地點(diǎn)是在線的。以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性的判斷，在發(fā)送了取指令數(shù)據(jù)的核心，最大保證數(shù)據(jù)傳輸速率集成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析是個(gè)人監(jiān)控終端/通過(guò)特定的計(jì)算歷史數(shù)據(jù)，管理者可以生成參考價(jià)值。而這些價(jià)值小計(jì)。形態(tài)小時(shí)均值，日均值和月平均報(bào)告直接反映每個(gè)企業(yè)情況污水。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)維護(hù)包括信息維護(hù)，監(jiān)控，維護(hù)和管理門戶項(xiàng)目類型功能的來(lái)源。數(shù)據(jù)發(fā)布模塊是在表單的用戶數(shù)據(jù)前面的極致展現(xiàn)分為行政區(qū)域，地理信息系統(tǒng)，白定義分組，查詢和分析，五個(gè)部分配置來(lái)看，在不同的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的圖像的方式展現(xiàn)給客戶，用戶只需打開(kāi)瀏覽器來(lái)查看。

4 總結(jié)

環(huán)境的無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是污染監(jiān)測(cè)污染排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)，無(wú)線通信設(shè)備和監(jiān)控中心組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動(dòng)采樣源在線監(jiān)控的主要污染因子：掌握城市總污染物排放和污染物排放，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測(cè)中心：計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，整理和綜合分析：監(jiān)測(cè)信息傳送到環(huán)保局，污染源環(huán)保局監(jiān)督管理。從監(jiān)控監(jiān)測(cè)中心站分析，研究，及時(shí)的管理決策中獲得的信息，提高環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)管理工作，它往往是必要的污染排放點(diǎn)的許多實(shí)時(shí)監(jiān)控，最需要發(fā)送的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理后端服務(wù)器進(jìn)行處理的中心。由于監(jiān)視點(diǎn)擴(kuò)散和分布廣，并在環(huán)境更惡劣的地區(qū)大多設(shè)置，通過(guò)電話線的數(shù)據(jù)的傳輸經(jīng)常是不太有效。通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，將成為通信選擇環(huán)保部門的一個(gè)重要手段。污染監(jiān)測(cè)設(shè)備，可采集到的污染數(shù)據(jù)，并通過(guò)及時(shí)送到環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的GPRS/CDMA無(wú)線聯(lián)網(wǎng)報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)了污水管理單位或個(gè)人及時(shí)，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。