無線數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備

環(huán)保監(jiān)測(cè)無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)內(nèi)容摘要:這是針對(duì)各類污染源在線監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)出的一款高性能無線數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備。可實(shí)現(xiàn)對(duì)一次儀表的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到監(jiān)控中心；同時(shí)能夠接收、執(zhí)行監(jiān)控中心發(fā)出的各種指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、超標(biāo)報(bào)警。環(huán)保監(jiān)測(cè)無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)通過模擬信號(hào)接口數(shù)字信號(hào)接口與流量計(jì)、COD、PH儀、氨氮、余氯、煙氣測(cè)量?jī)x等多種儀器連接,使得對(duì)一次儀表監(jiān)控更加方便快捷，滿足環(huán)保領(lǐng)域各級(jí)國(guó)控、省控及市控污染源在線監(jiān)測(cè)的要求，完全符合町/T212-2005《污染源在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)（監(jiān)控）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》。關(guān)鍵詞：環(huán)保監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；無線傳輸；HJ/T212協(xié)議人類不斷的向環(huán)境排放污染物質(zhì)，如果排放的物質(zhì)超過了環(huán)境的自凈能力，環(huán)境質(zhì)量就會(huì)發(fā)生不良變化，危害人類健康和生存。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作主要以人工現(xiàn)場(chǎng)采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。雖然在實(shí)驗(yàn)室中分析手段完備，但實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)存在監(jiān)測(cè)頻次低、采樣誤差大、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散、不能及時(shí)反映污染變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)進(jìn)行有效環(huán)境管理的需求。如今環(huán)境在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為有關(guān)部門及時(shí)獲得連續(xù)性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效手段。只需經(jīng)過幾分鐘的數(shù)據(jù)采集，污染源的環(huán)境狀況信息就可發(fā)送到環(huán)境分析中心的服務(wù)器中。一旦觀察到有某種污染物的濃度發(fā)生異變，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門就可以立刻采取相應(yīng)的措施，取樣具體分析。可見，環(huán)保監(jiān)測(cè)無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)便在于可快速而準(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)境狀況和發(fā)展趨勢(shì)。一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1、 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端部分（圖1）該終端主要是為了獲取現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)、上傳并保存原始數(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?。圖1現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端結(jié)構(gòu)示意圖（1） 系統(tǒng)設(shè)置主要設(shè)置該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相關(guān)信息，包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)名稱、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、監(jiān)測(cè)的污染源名稱及量程單位等，這是整個(gè)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)。（2） 數(shù)據(jù)顯示將從各個(gè)監(jiān)測(cè)儀器讀取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯示在LCD液晶屏的同一界面上，方便查看當(dāng)前各個(gè)污染源的狀況。（3） 數(shù)據(jù)查詢能夠讀取到所連接的監(jiān)測(cè)儀器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、小時(shí)均值、日均值和月均值，還能顯示污染物的小時(shí)總量、日總量、月總量。（4） 數(shù)據(jù)傳輸基于GSM全球無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控不受地域限制；保證連續(xù)、快速、可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，與信息分析處理系統(tǒng)之間的通訊完全符合HJ/T212協(xié)議[1]要求。2、 服務(wù)器中心信息分析處理系統(tǒng)主要包括：數(shù)據(jù)接收，綜合查詢分析，系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)發(fā)布四大模塊。二、 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端硬件設(shè)計(jì)1、主控結(jié)構(gòu)（圖2）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[2]，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)。

圖2主控結(jié)構(gòu)2、電源部分（圖3）系統(tǒng)選擇220V交流電輸入模式供電，再由開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為12V直流，12V直流為系統(tǒng)總電源,再由各個(gè)轉(zhuǎn)換芯片為各部分電路供電。備電電源模塊采用12V5Ah的蓄電池，在外部電源切掉的情況下，可持續(xù)工作40小時(shí)左右，并且將掉電和上電狀態(tài)上傳給終端供用戶及時(shí)進(jìn)行處理。圖3電源結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模擬量通道共11路，每路模擬通道可通過軟件或硬件跳線的方式提供兩種信號(hào)輸入方式（4-20mA、0-5V）。所有輸入信號(hào)均通過12位A/D轉(zhuǎn)換器每15秒/30秒掃描一次；數(shù)字量通道共5路（4路RS-232, 1路RS-485）,按照modbus協(xié)議進(jìn)行通訊；開關(guān)量輸入通道共8路，可以讀取繼電器的工作狀態(tài)以監(jiān)測(cè)接入設(shè)施的工作狀態(tài)；開關(guān)量輸出通道共4路用來控制相應(yīng)儀器的電子開關(guān)或繼電器的開閉，來完成自動(dòng)控制儀器的功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分選用可編程閃速存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，達(dá)到4M左右。4、 按鍵和顯示部分（圖4）數(shù)字鍵部分包括0-9，負(fù)號(hào)跟小數(shù)點(diǎn)，用來輸入數(shù)據(jù)；光標(biāo)控制部分包括4個(gè)箭頭鍵：其中兩個(gè)垂直移動(dòng)鍵和兩個(gè)水平移動(dòng)鍵，顯示菜單時(shí)，垂直光標(biāo)鍵進(jìn)行選擇條目，水平光標(biāo)鍵進(jìn)行選擇類別。除此回車鍵執(zhí)行進(jìn)入子菜單/確定，退出鍵執(zhí)行返回上一級(jí)菜單，BK執(zhí)行退格功能。這些按鍵可以實(shí)現(xiàn)全部菜單操作。LCD顯示模塊可以用市面常用的250*64模塊，串行通信是基于SPI總線，節(jié)省IO口，性價(jià)比很高。20個(gè)按鍵竺HMCU『I總線°CD模塊圖4顯示結(jié)構(gòu)5、 GPRS無線傳輸部分（圖5）本系統(tǒng)采用了Motorola公司高性能工業(yè)級(jí)GPRS模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧,這種模塊與UART連接。通過軟件實(shí)現(xiàn)AT命令，可以控制GPRS連網(wǎng)，發(fā)送短信,語音通話等，支持固定IP或動(dòng)態(tài)域名尋址；支持多數(shù)據(jù)中心，自動(dòng)切換；通訊則完全按照HJ/T212協(xié)議進(jìn)行傳輸。 Tx

MCU~~3RS模塊圖5無線傳輸結(jié)構(gòu)三、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)接收，綜合查詢分析，系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)發(fā)布四大模塊。其中數(shù)據(jù)接收是系統(tǒng)的核心，它連接著現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端，將采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)OracelOG，更新監(jiān)控站點(diǎn)的在線情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)完整性的判斷，發(fā)送補(bǔ)取數(shù)據(jù)指令，最大限度保證數(shù)據(jù)的傳輸率;綜合查詢分析是將各個(gè)監(jiān)測(cè)終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過特定的計(jì)算，生成管理人員可以參考的數(shù)值，并將這些數(shù)值分類匯總，形成小時(shí)均值、日均值和月均值的報(bào)表,以便直觀的反映各企業(yè)的排污情況。系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)包括污染源信息維護(hù)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目類型維護(hù)與管理門戶等功能。數(shù)據(jù)發(fā)布模塊是最終展示在用戶面前的數(shù)據(jù)形式，分為行政區(qū)域，地理信息系統(tǒng)，自定義分組，查詢分析，組態(tài)視圖五個(gè)部分，集中形象的把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以不同方式展示給客戶，用戶只需打開瀏覽器即可查看。主要功能有：顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的目前連網(wǎng)狀態(tài)。可以通過internet網(wǎng)絡(luò)來查看各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的污染源實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)，以及各污染源的排污設(shè)備狀態(tài)，監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)等；可以設(shè)定污染源上限下限值,超出范圍,可收到報(bào)警信息。根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)，參考相關(guān)污染源參數(shù)，計(jì)算和統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)匯總信息生產(chǎn)各種報(bào)表?？梢詫?duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的所有相關(guān)信息進(jìn)行管理與維護(hù)。用戶根據(jù)自己擁有的功能權(quán)限與站點(diǎn)權(quán)限來查看數(shù)據(jù)，有效的防止了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的泄漏和人為破壞。參考文獻(xiàn)