基於GPRS DTU 汙染（rǎn）源自動監控係統方案

一、背景概述

    隨著工業化生產的發展，人（rén）類賴以生存的環境正遭受前所未有的挑戰，由（yóu）於我們生產（chǎn）時向空氣中排放的氣態汙（wū）染物如硫氧化物、氮氧化物使得我們呼吸的空氣日趨汙濁；長期以來，對於工業汙染源的監督管理、環保執法缺乏有效的監督手段，超標排放和偷排現象時有發生，環（huán）境監（jiān）察（chá）工作（zuò）任務重、難度大、壓力更大。工業汙水的大量任意排放，水資（zī）源受到嚴重的汙染（rǎn）；城市（shì）噪音汙染日（rì）益嚴重等對（duì）人類（lèi）健康和生態環境都帶來了極大的危（wēi）害。“保護環境，淨化（huà）地球”成了一件亟待解（jiě）決的頭等大事，是關係（xì）到子孫後代刻不容緩的大事。使用GPRS DTU 進行汙染源監測。人類需要發展，但是（shì）發展的前提是（shì）不損傷我們賴以生存的環境。因此如何保護我們賴以生存的環境是人類（lèi）必須關注的首要大事。

二、係統設（shè）計（jì）原則

    本係統遵照國家、省政（zhèng）府（fǔ）、環保主管部門的法令法規（guī），依據環保行業標準和電氣技術規範，結合（hé）國內外（wài）同類監測係統的運行（háng）經（jīng）驗，進（jìn）行係統設計。  

1 先進性與成熟性（xìng）  係統方案設計在確保其技術先進性，盡（jìn）可能滿足今（jīn）後科技發展和應用需（xū）求發展（zhǎn）要求的同（tóng）時，考慮到（dào）本係（xì）統是實用項目而非理論研究項目，在設備選型、平台設計、實現方法等方麵，充分注重係統的成熟性、穩定性、可用性及性能（néng）價格比。  

2 擴展性（xìng）  係統功能的可擴展性，是應用係統方案規劃與設計的（de）重要方麵，由於環保監測係統，是由多個參數的汙染源監測（cè）係統組成的複合係統，若在（zài）總體方案設計時，沒有充分考慮各項功能的擴展需求（qiú），在今後各類項目逐步建設過程中，勢（shì）必造（zào）成大量的前（qián）期投資浪費，也將極大地影響整（zhěng）個環保工程的整體效益。  本係統方（fāng）案設計充分考慮到擴充、升級（jí）的需要，在軟硬（yìng）件的設計中預留接口，並使用模（mó）塊化設計，使係統具有方便的容量、技（jì）術升級能力，以及係統再整合能力，可以與其（qí）他用戶係統及職（zhí）能部門進行接口連接，擴大係（xì）統（tǒng）的應用範圍。  3 可靠性  汙染源監測現場，均為（wéi）工業生產（chǎn）環境（jìng），現場環境惡劣，各（gè）類（lèi）幹擾信號較強，為此，係統設（shè）計按（àn）照工業生產環（huán）境電氣係統的（de）抗幹擾（rǎo）要求進行。  

係（xì）統監測的對（duì）象，包（bāo）括煙塵（chén）、煙氣、汙水等，均為腐蝕性、耗損性物質，對現（xiàn）場（chǎng）電子設備尤（yóu）具有很強的破壞性，本係統（tǒng）配置的現場電子設備均可適應（yīng）抗腐蝕、防塵要求，屬工業級產品。

4 開放性  係統設計遵循開放式原（yuán）則，能夠支持多種硬件設備和網（wǎng）絡係統，特別是對未來的各（gè）種新型聯網模式的兼容，保障本次投資的長期有效。同時提供開放式的係統接口，便於支持係（xì）統的再（zài）整合和二次（cì）開發。  

5 可維護性  係統設計中包含完整的維（wéi）護和故障處理子係統，能夠及時報告並（bìng）處理係統中各個部分存在的問題，並可進行遠程維護和更新。  

6 經濟性  係統的設計要充分的考慮市場經濟原則，既有利於滿足用戶對服務的需求，又有利於降低（dī）係統（tǒng）的投資成（chéng）本。係統在（zài）設備選型過程中主要依據是滿足係統要求，具備優良品質的性能價格比最優產品，盡量（liàng）降低成本。

三、方案設計簡介          

      汙染源在線監測係統（tǒng）是（shì）環保監測與環（huán）境預警的（de）信息平台。係統采用先進的無線網絡，涵蓋（gài）水質監（jiān）測、煙氣自（zì）動監測、空氣質量監測、環境噪聲監測以及視頻監測等多（duō）種（zhǒng）環境在線監（jiān）測應用;係統以汙染（rǎn）源在線監測為基礎，充分（fèn）貫徹（chè）總量管理、總量（liàng）控製的原則（zé），包含了環境監理（lǐ）信息係（xì）統的許多（duō）重（chóng）要（yào）功（gōng）能，充分滿足（zú）各級環保部門環境信（xìn）息網絡的建設要求，支持（chí）各級環保部門的環境監理與環境監測（cè）工（gōng）作，滿足不同層（céng）級用戶的管理需求。          

      整（zhěng）個係統充分體現總量控製的原則，為管理提供（gòng）依據，為決策提供支（zhī）持，各種的統計分析報表和圖（tú）表上都能分類（lèi）匯總得到每種汙染物的排放量，根據汙染物的核定排汙（wū）總量可以直（zhí）觀的對比分析，跟蹤每種汙染物（wù）的排放總量（liàng）的發展變化趨勢曲線，得出是否超過核定值（zhí）的結論，同時結合目前企業的狀況以及曆史同期數據的比對分析，對於（yú）排放（fàng）總量趨勢發展將要超過核定值（zhí）的狀況給予預（yù）警（jǐng），充分（fèn）體現管理企業，為企業（yè）服務的宗旨。匯（huì）總統計區域內所有汙染物排放總量，掌握和量化汙染物的排放趨勢，為區域內控製（zhì）汙（wū）染物排（pái）放總量（liàng）提供技（jì）術支持（chí），為環保部門現場執法（fǎ）和排汙收費提供依據。

四、汙染源在線自動監控係統建設（shè）目標（biāo） 

 ★ 基於汙染源在線自動監控(監（jiān）測)係統數據傳輸標準 ，實現現場監測站（zhàn）與環保局中心站的標準數據傳輸；

★ 環保局中心站在線動態增加現場監測站的能力；  

★ 現場監測站的曆史數據存儲與上傳能力 環保局中心站（zhàn）的曆史數（shù）據召喚與解（jiě）析、插入存儲能力（lì）。此兩種能力解決了現場斷線後，環保局中（zhōng）心站的數據完整性問題； 

★ 環保局中心站對數（shù）據存儲的長時間、高精度(ms級)、多點並發及壓縮能力等功能要求；   ★ 環保（bǎo）局中（zhōng）心站的B／S體係結構，降低客戶端軟件安裝（zhuāng）配置的複雜度。 係統拓撲圖  汙（wū）染源（yuán）在線自動監控係統從底層向上可分為汙染源現場監測站、傳輸網絡和環保局中心站3 個層次（cì）   

1） 現場監（jiān）測站位於各個汙染源現場監測點，又可分為現場（chǎng）儀（yí）表、現場（chǎng）通信網絡、數據采集（jí）傳輸服務器、無線（xiàn）傳輸終端等組成，主（zhǔ）要完（wán）成數據的采集和處理、GPRS終端組網，完成數據采集、分析（xī）、GPRS網絡接入、無線透明傳輸鏈（liàn）路建立等（děng）工（gōng）作。

2） 傳輸網（wǎng）絡負（fù）責將汙染源現場監測站（zhàn）的（de）數據傳輸到環保局中心站，屬於傳輸介質；  

3） 環保局中心站它通過網絡傳輸層和現場層相互通訊，交換（huàn）數（shù）據、指令下達，以實現對現場層的集（jí）中遠程監控，並且（qiě）可以通過其軟（ruǎn）件接（jiē）口與視頻係統、GIS係統進行無（wú）縫結合。

五、現場監測（cè）站                 

現場通信網（wǎng）絡（luò）負責將儀（yí）表采集到的數據匯總到數據采集傳輸（shū）服（fú）務器。標準（zhǔn）RS232/485 電氣接口（kǒu）。數據采集傳輸服務器（qì）負責對實（shí）時數據進行匯總、分析、存儲 並負責與傳輸模塊CM3160P通訊。                

傳輸（shū）模塊CM3160P實現數據采（cǎi）集服務器與環保局（jú）中心站的無線組網，從而實現數據采集服務器與環保局中心站之間的數據交互。              

傳輸終端還提供主備數據中（zhōng）心和多數據中心（xīn）鏈（liàn）接方式和多種激活方式、支持APN組網等功能，是可以做到數據安全可靠（kào）的傳（chuán）輸，同（tóng）時也是（shì）整個係統的關鍵部分。  

六、環保局中心站

1環保中心實時數據庫          

環保中心實時數據庫負責匯集來自各現場監測站的實時數據，為客戶端提供（gòng）實時（shí）、可靠、安全的數據，並且給中心的關係（xì）數據庫提供有效的數據。實（shí）時數據庫（kù）是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可（kě）靠性強、跨網絡係（xì）統的（de）開放（fàng）式實時數據庫係統，產品為完全（quán）的分布式（shì）結構，可任意組建應用模式；支持C/S和B/S應用（yòng）；它可以（yǐ）提供（gòng）豐富的企業級信息係統客戶端應用和工具（jù）；大容量支（zhī）持企業級應用（yòng），內部實現高數據壓縮率，可實（shí）現曆史數據的海（hǎi）量存儲，靈活的擴展結構可滿足（zú）各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。                  

環保局中心（xīn）站（zhàn）由實時數據庫、關係數據庫、Web服務器（qì）和實現各種查詢（xún）、分析功能的（de）客戶端（duān）軟件（jiàn）構成（chéng）。

2客戶端軟（ruǎn）件          

客戶端全麵監測企業汙染物排放狀況，將企業現場的實時畫麵傳送到環保局。   

◆實（shí）時監控管（guǎn）理           

實現汙染源可視化管理實現了對汙染源的全麵、實時、網絡化的監測體係。隻需觀察屏幕上各個企業的圖（tú）標樣式或顏色即可了（le）解所有（yǒu）企業各個汙染物排放口的設備運行情況；同時還可以通過表格和曲（qǔ）線瀏覽企業汙染物排放的（de）詳（xiáng）細監（jiān）測數據。這使得工作人員在同一個用戶界麵即可將所有企業所有排汙口的設備運行狀況、汙染物排放（fàng）濃度、流量（liàng）、排放量等信息盡收眼底。

◆ 強大（dà）的報警與預警功能           

以（yǐ）聲音、圖標顏色變化、表格中數值（zhí）的顏色（sè）、手機短（duǎn）信（向預先設定的手機上發送相應的報警信息）等形（xíng）式提供（gòng）多樣化的報警功能。精確地給出具體的超標數（shù）值，超標時間，超標排放（fàng）量、超標排放介質量，為強化監理工作提供了詳實（shí）可靠（kào）的依（yī）據。   

◆ 數據的統（tǒng）計與分析           

將汙染源在線監測數據和報警信息進行全方位多角度的分類匯總與統計分析，充（chōng）分滿足各種統計要求。以圖標、表格、圖形等豐富多樣的形式實時展現各排汙口設備的（de）運行（háng）狀況、汙染物排（pái）放濃度、流量、排放量等信息，以及汙染物排放口的（de）發展趨勢（shì）與動態。從（cóng）多種角度和層麵來統計分析監（jiān）測（cè）數據（jù），提供全麵的報表和（hé）統計圖表。可以（yǐ）按轄（xiá）區、按行業種類、按汙染物種類等多種分類（lèi）方式，生成統計分析報表和統計圖表。

◆ 係統管理            

係（xì）統管理（lǐ）的主要功能有:用戶帳號（hào）的管理、監測元素管（guǎn）理、汙染行業管理、監測儀器管理、監測任（rèn）務管理等等。            

本係統為（wéi）了保障係統數據的安全性，對於用戶的權限將（jiāng）做細致的區分，首先用戶（hù）按其的行政級別（bié）有一個基本的權限，如市級用戶可以查詢（xún）全（quán）市汙染企業的排汙情況，區鎮級用戶可（kě）以查詢其轄區範圍內的（de）汙（wū）染企（qǐ）業的排汙情況。在此基礎上，每個用戶（hù）又根據其的工作性質得到相應的使用權限，如隻讀權限將讓用戶隻能夠查找（zhǎo）信息而不能對資料（liào）進（jìn）行任何的修改，而編輯權限將讓用戶對其所轄企業的信（xìn）息有修改等所有的權限。

3.傳輸網絡         

一類是基於TCP/IP 協議的，如通用（yòng）無線分組業務（General Packet Radio Service 縮寫GPRS）、非對稱數字用戶環路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop 縮寫ADSL）等。另一類是基於非TCP/IP 協議的，如：公共電（diàn）話（huà）交換網（Public switched telephones network 縮寫PSTN）、短消（xiāo）息數據通訊等。

七、係統主要（yào）特點 

l 靈活性好：本係（xì）統可適用於企業級、區（縣）級、地市級和（hé）省級多級（jí）係（xì）統。既可以（yǐ）在（zài）企業（yè）單獨使用，也可（kě）在“企業＋區（qū）（縣）”、“企業＋區（縣）＋地市”、 “企業＋區（縣）＋地市＋省”等網絡（luò）係統中使用（yòng）。 

l 適應能力強：係統（tǒng）中采用的通訊處理技術（shù）是係統中的關鍵技（jì）術，係統對汙染源各種類型的監測設備不僅能夠良好支持，而且配置簡單，能夠（gòu）方便快捷（jié）的將不同廠家、不同類（lèi）別的汙染源監測設備接入環保監測網（wǎng）絡。 

l 界麵友（yǒu）好、操作簡捷：係統在界麵設計過程中，力求美觀大（dà）方，功能組（zǔ）織（zhī）與布局合理，概念準確、用語（yǔ）規範，管理人員或操作人員易學（xué）易用。 

l 通訊（xùn）手段先進、經濟性好、可靠性高：係統中采用的GPRS通訊技術為中國移動（dòng）提供的一項新（xīn）的數據業務，技術先進，具有實時在線、永不掉線（xiàn）的特征，不僅通訊可靠（kào），而且運營成本低廉，非常適合於（yú）環保行業內的遠程數據傳輸。

八、總結（jié）  

將自動（dòng）控製、網絡通信、計（jì）算機以及GIS 等信息技術引（yǐn）入環境監（jiān）測領域,采用工業級的（de）GPRS DTU無線傳輸模塊、組建包括汙染源在內的（de）各環境要素在線監（jiān）測係統,實現汙染源在線監測係統（tǒng）的開發與建設,對重點汙染源進行（háng）連續（xù）實時監測,動態掌握重點汙染源（yuán）企業的排汙及（jí）超標情（qíng）況,對加強重點汙染企業、流域汙染物排放的監督、總量控（kòng）製、防止重大（dà）汙染事故的（de）發生,提高我國環境監（jiān）測信息化水（shuǐ）平以及環境決策與管理能力等都具有重大意義