闡述智能環(huán)保數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)解決方案

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一、概述

環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)。隨著市民環(huán)境意識的加強(qiáng)，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞，要求環(huán)境保護(hù)工作透明化;上級主管部門也需要數(shù)量大、種類多、更新快的信息。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個應(yīng)引起重視的問題：如何建立起實用性強(qiáng)、覆蓋面廣、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求。

在環(huán)保系統(tǒng)中，往往需要對眾多的污染排放點進(jìn)行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過CDMA1x無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過CDMA1x網(wǎng)絡(luò)及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。

文中講的GPRS與CDMA1x無線網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)原理一致，在本文中不對GPRS做詳細(xì)介紹。二、項目需求

環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個由污染源排放監(jiān)測點和監(jiān)測中心組成的污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進(jìn)行自動采樣、對主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測;把握城市污染源排放狀況及污染源排放總量，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測中心;由監(jiān)測中心的計算機(jī)進(jìn)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)保局對污染源進(jìn)行監(jiān)視管理。

目前，各污染源排放監(jiān)測點安裝污染源監(jiān)測儀，對污染源進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測中心接收監(jiān)測點傳輸?shù)谋O(jiān)測信息;并負(fù)責(zé)對監(jiān)測信息進(jìn)行分類、篩選和綜合分析。環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進(jìn)行分析、調(diào)研，及時做出管理決策，增加管理力度。

目前，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點之間的數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN

電話線傳輸。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時，由于每次撥號都需要等待，速度慢，而且費(fèi)用也較高。同時，由于各監(jiān)控點分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個別點還地處偏僻，因此需申請好多電話線，而且有些監(jiān)控點有線線路難以到達(dá)。

CDMA1x具有速度快、使用費(fèi)用低的特點，其傳輸速度可達(dá)304kb/s。與有線通訊方式相比，采用CDMA1x無線通信方式則顯得十分靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展簡單、運(yùn)行費(fèi)用低投，維護(hù)簡單、性價比高等優(yōu)點。因此，可以采用CDMA1x無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題。三、方案優(yōu)點

中國聯(lián)通CDMA1x系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在中國聯(lián)通CDMA1x業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)保信息采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝便利、維護(hù)簡單。經(jīng)過比較分析，選擇中國聯(lián)通CDMA1x系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。

中國聯(lián)通CDMA1x無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：1、實時性強(qiáng)

與短消息服務(wù)比較，由于CDMA1x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、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(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。

2、可對各監(jiān)測點儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制

通過CDMA1x雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如：時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級。3、建設(shè)成本少低

由于采用CDMA1x公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝好設(shè)備就可以，建設(shè)成本低;

4、監(jiān)控范圍廣

構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)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。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。5、具有良好的可擴(kuò)展性。

由于目前CDMA1x網(wǎng)絡(luò)已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。6、系統(tǒng)的傳輸容量大：

環(huán)保中心站要和每一個環(huán)保信息采集點實現(xiàn)實時連接。由于環(huán)保信息采集點數(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CDMA1x技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。7、數(shù)據(jù)傳送速率高：

每個環(huán)保信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。CDMA1x網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)304kbit/s，目前CDMA1x實際數(shù)據(jù)傳輸速率在80Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。8、通信費(fèi)用低：

采用包月計費(fèi)方式，運(yùn)營成本低。四、解決方案介紹

由于CDMA1x通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個數(shù)據(jù)采集點采用CDMA1x模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。1、系統(tǒng)組成

環(huán)保信息采集點：現(xiàn)場監(jiān)控點通過數(shù)據(jù)采集模塊自動采集污染源信息，通過RS232接口與CDMA1x透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過CDMA1x透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到CDMA1x網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控中心：服務(wù)器申請配置固定IP地址，采用移動通信公司提供的DDN專線，與CDMA1x網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)環(huán)保信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到CDMA1x網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

CDMA1x移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場監(jiān)控點采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CDMA1x網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的CDMA1x無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。2、系統(tǒng)方案

各監(jiān)控點使用CDMA1x透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動CDMA1x網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控

中心相連。各污染源數(shù)據(jù)采集點使用移動通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時監(jiān)控中心對各點進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理。各信息采集點運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)。

凡環(huán)保局授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：

1）環(huán)保信息采集點必需使用移動統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與環(huán)保站數(shù)據(jù)通信功能。

2）終端設(shè)備使用提供的CDMA1x移動數(shù)據(jù)通信終端。3）用戶登記：符合省級環(huán)保局的規(guī)定。3、設(shè)備特性

系統(tǒng)采用ATC60A系列CDMA1x無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端或H7921CDMAVPN路由器。產(chǎn)品基于中國移動的CDMA1x網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232接口可直接與計算機(jī)、RTU、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)304Kbps，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。1）支持800/1900MHz。

2）接口：RS232、RS485、RS422。

3）系統(tǒng)理論傳輸速率304Kbps，實際傳輸速率80Kbps。4）支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統(tǒng)。5）支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。6）支持VPN安全功能。7）安裝靈活、使用便利、可靠。4、安全措施

由于環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特別性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不休止運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動CDMA1x網(wǎng)，采用VPN方式成

本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過服務(wù)器的認(rèn)證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。

對于安全性要求十分高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。

1）VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵。

2）用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分派的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號無法