基于GPRS 的無線監(jiān)測系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案
本文提出了一種基于GPRS 的無線監(jiān)測系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS 技術的基本知識，描述了GPRS 無線傳輸應用于環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。
一、背景介紹
城市污水處理設施建設已提到了城市基礎設施建設的突出位置，使城市污水處理設施建設進入了一個新的發(fā)展階段。但目前全國各地對污染源和排污河渠的水質(zhì)監(jiān)測仍停留在手工監(jiān)測階段，難以反映企業(yè)及城市污水排放連續(xù)變化的情況。在水資源污染方面不斷加強治理，但因為環(huán)境保護意識的淡薄及利益的驅使等諸多因素，隨意偷排污水和非達標排污，造成環(huán)境嚴重污染的情況時有發(fā)生，因此在監(jiān)測監(jiān)管方面提供一個有效，實用，先進的監(jiān)控系統(tǒng)和解決方法，建立污水處理在線監(jiān)測系統(tǒng)顯得極為迫切，提高水質(zhì)監(jiān)測能力，勢在必行。
二、本系統(tǒng)方案優(yōu)勢
在污水治理監(jiān)測項目中，所涉及的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)，很多必需無人值守設備或監(jiān)測點，受到地形、氣候、監(jiān)測范圍等因素影響，不適合用有線通信和無線數(shù)傳電臺等數(shù)據(jù)傳輸方式， 而且它們還具有移動性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點，而移動GPRS網(wǎng)絡具備如下特點：
1、建設周期短，成本低：
GPRS無線網(wǎng)絡可為系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建在線監(jiān)測系統(tǒng)，無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。
2、實時性強：
由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
3、可對環(huán)保設備進行遠程控制：
通過GPRS雙向通訊方式還可實現(xiàn)對環(huán)保設備進行遠程控制，進行參數(shù)調(diào)整，開關等控制作用。
4、集抄范圍廣：
GPRS覆蓋范圍廣，在無線GPRS網(wǎng)絡的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對設備的控制和管理。而且，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大：
環(huán)保數(shù)據(jù)中心要和每一個數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于數(shù)據(jù)采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個數(shù)據(jù)采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡傳送速率理論上可171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
7、通信費用低：采用包月計費方式，運營成本低。
8、系統(tǒng)易于擴展和維護。
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，因此監(jiān)測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數(shù)據(jù)通信。
三、系統(tǒng)組成
1、本系統(tǒng)是由污水排放監(jiān)測點、監(jiān)測中心站組成的污水監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對企業(yè)廢水和城市污水的自動采樣、流量的在線監(jiān)測和主要污染因子的在線監(jiān)測；實時掌握企業(yè)及城市污水排放情況及污染物排放總量，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸；由監(jiān)測點對水質(zhì)參數(shù)自動采集、處理、保存和遠程通訊傳輸，監(jiān)測中心站的計算機控制中心進行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至環(huán)保局，由環(huán)保局對企業(yè)進行監(jiān)督管理。
2、污水處理監(jiān)測點利用各種傳感器或專用儀表，采集與污水處理有關的物理，化學參數(shù)。如污水處理設備運行狀況，工業(yè)用水排放污水流量，污水PH值，污水的相對濁度等。各種數(shù)據(jù)從監(jiān)測儀的通信口傳送到東方訊GPRS DTU，由東方訊GPRS DTU把數(shù)據(jù)打成TCP/IP 包，發(fā)送到東方訊GPRS DTU中設定的具有固定IP地址或者域名的監(jiān)控中心站數(shù)據(jù)中心服務器端口上。
3、監(jiān)控中心站計算機系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和報表系統(tǒng)組成，主要完成的功能有數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)處理，報表統(tǒng)計分析等。
數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，報表系統(tǒng)作為主要的人機交互界面，收監(jiān)測點傳輸來的信息和其他污染源的監(jiān)測信息；負責對監(jiān)測信息分類，篩選和綜合分析；完成對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，運算，處理，能自動生成各種報表；具有存儲，顯示，記錄，打印，統(tǒng)計等功能，而且還可以向監(jiān)測點發(fā)送有關查詢命令和控制信息。
4、各監(jiān)測點的東方訊GPRS DTU上電后自動撥到GPRS網(wǎng)絡，和預先設定的IP地址或者域名建立TCP鏈路，這樣監(jiān)控中心和各個監(jiān)測點間就實現(xiàn)了雙向傳輸數(shù)據(jù)。
四、 系統(tǒng)安全性
以上方式是通過Internet(CMNET)實現(xiàn)的，這樣用戶的實現(xiàn)成本比較低。如需要高可靠性數(shù)據(jù)傳輸。中國移動為這種應用提供了直接接入GPRS網(wǎng)絡的方式。數(shù)據(jù)中心服務器通過專線方式接入GPRS移動基站，并獲得一個固定的IP地址。監(jiān)測點數(shù)據(jù)無需路由到Internet網(wǎng)絡，監(jiān)測點DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡具有實時性好，安全性高的特點，但接入費用相對較高。
五、 總結
該系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測方式相比，實現(xiàn)了水排放量及理化參數(shù)量數(shù)據(jù)的自動提取和隨機抽取、污水處理設備運轉情況的自動提取監(jiān)控和非正常情況下的報警、污水排放主要理化指標超標自動報警、排污費的自動計費、數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表自動生成。同時該系統(tǒng)運行費用低，系統(tǒng)容易擴展，留有數(shù)據(jù)接口，通過配置或改變不同的傳感器，系統(tǒng)也適用于大氣和噪音監(jiān)測，與有線MODEM、無線數(shù)傳電臺數(shù)據(jù)傳輸相比，該系統(tǒng)在技術上更具先進性。
從經(jīng)濟效益和社會效益來說，過去對企業(yè)的惡意偷排和閑置排污設備運行等不法行為難以察覺、難以監(jiān)管、近乎束手無策，這是個全國性的難題。本系統(tǒng)對污水偷排、污水主要理化指標超標排放、污水處理設備閑置，均能及時發(fā)現(xiàn)并自動報警。系統(tǒng)造價不高，不需要太多的投資，企業(yè)能夠承受，便于大規(guī)模推廣。
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