環(huán)保無(wú)線(xiàn)數據采集系統是一個(gè)由污染源排放監測點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)通訊設備和監測中心組成的污染源監測系統。該系統可對污染源進(jìn)行自動(dòng)采樣、對主要污染因子進(jìn)行在線(xiàn)監測；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監測數據自動(dòng)傳輸到環(huán)保監測中心；由監測中心的計算機進(jìn)行數據匯總、整理和綜合分析；監測信息傳至環(huán)保局，由環(huán)保局對污染源進(jìn)行監督管理。
對從監測中心站獲得的監測信息進(jìn)行分析、調研，及時(shí)作出管理決策，增加管理力度
在環(huán)保數據采集系統中，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，大部分監測數據需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)傳送數據往往事倍功半。通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，將成為環(huán)保部門(mén)選擇的重要通信手段。污染源監測設備可將采集到的污染數據和告警信息通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監測部門(mén)，實(shí)現對排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，可以大大提高環(huán)保部門(mén)的工作效率。
二、系統特點(diǎn)
GPRS\CDMA無(wú)線(xiàn)監控系統具備如下特點(diǎn)：
1、良好的實(shí)時(shí)響應與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS/CDMA具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性，系統無(wú)時(shí)延，系統能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)/所有監測點(diǎn)的各種數據，無(wú)需輪巡就可以同步監測點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、遠程儀器設備控制：由于采用GPRS/CDMA雙向傳輸系統，監控中心可以反向實(shí)現對儀器設備的時(shí)間校正、狀態(tài)報告、開(kāi)關(guān)以及其他監測、控制等功能；
3、建設成本低：可充分利用現有GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )，設備安裝即接通，而采用超短波通信時(shí)需要充分考慮現場(chǎng)環(huán)境，還需要配備天線(xiàn)鐵架等附屬設備。
4、安裝調試簡(jiǎn)單，建設周期短：利用現有成熟GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )，系統投入運行時(shí)基本不需要調試，安裝簡(jiǎn)捷。采用超短波通信時(shí)安裝調試工作量大，要先進(jìn)行現場(chǎng)信號測試，天線(xiàn)鐵架架設，天線(xiàn)方向角度調試等工作。
5、覆蓋范圍廣。構建環(huán)保無(wú)線(xiàn)數據采集系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。 由于采集點(diǎn)數量眾多，分布在全市范圍內，部分采集點(diǎn)位于偏僻地區，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用GPRS/CDMA方式，理論上在無(wú)線(xiàn)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍之內，都可以實(shí)現監控。
6、數據傳輸速率高。GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )傳送速率理論上可達171.2/372kbit/s，實(shí)際應用時(shí)數據傳輸速率在40-80Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電臺傳送速率多為2.4kbit/s或更低。
7、系統的傳輸容量大。監控中心站要和每一個(gè)管網(wǎng)監控點(diǎn)實(shí)現實(shí)時(shí)連接。由于管網(wǎng)監控點(diǎn)數量眾多，系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要，而GPRS/CDMA技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。
8、通信費用低，可按時(shí)間和流量進(jìn)行收費
9、系統易于擴展和維護。
三、系統組成
環(huán)保數據采集無(wú)線(xiàn)傳輸系統由數據采集終端、GPRS/CDMA DTU和數據檢測中心組成，數據采集設備通過(guò)標準的RS232/RS485串口和GPRS/CDMA DTU連接，GPRS/CDMA DTU接收到采集的數據通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送到數據檢測中心，監控中心通過(guò)接入Internet或移動(dòng)運營(yíng)商專(zhuān)網(wǎng)接收數據進(jìn)行分析處理，數據檢測中心也可以通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送控制命令對數據采集終端設備進(jìn)行控制。
1、環(huán)保信息采集端
場(chǎng)監控點(diǎn)通過(guò)數據采集模塊自動(dòng)采集污染源信息，通過(guò)RS232接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，通過(guò)GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到數據檢測中心。
2、GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn) DTU
1)什么是GPRS/CDMA DTU
DTU是指數據終端設備（Data Terminal unit),可以理解為下位GPRS/CDMA發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，傳輸數據的鏈路兩端肯定存在DTU.在它的作用下對所傳信息進(jìn)行格式轉換和數據整理校驗。
GPRS/CDMA DTU全稱(chēng)GPRS數據傳輸單元，在國內目前實(shí)際上對GPRS/CDMA DTU具有更加明確的約定：GPRS/CDMA DTU是專(zhuān)門(mén)用于將串口數據通過(guò)GPRS/CDMA 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳送的無(wú)線(xiàn)設備。
2）GPRS/CDMA功能及特點(diǎn)
◆內部集成TCP/IP協(xié)議棧
GPRS/CDMA DTU內部封裝了PPP撥號協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無(wú)線(xiàn)GPRS/CDMA MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網(wǎng)以及TCP/IP數據通信的功能。
◆提供串口數據雙向轉換功能
GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS/CDMA DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說(shuō)GPRS/CDMA DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進(jìn)行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS/CDMA DTU可以和各種使用串口通信的用戶(hù)設備進(jìn)行連接，而且不需要對用戶(hù)設備作改動(dòng)。
◆支持自動(dòng)心跳，保持永久在線(xiàn)
GPRS/CDMA通信網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設備永久在線(xiàn)，因此典型的GPRS/CDMA DTU在設計上都支持永久在線(xiàn)功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號、采用心跳包保持永久在線(xiàn)（當長(cháng)時(shí)間沒(méi)有數據通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開(kāi)DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開(kāi)之前發(fā)送一個(gè)小數據包，以保持連接不被斷開(kāi)）、支持斷線(xiàn)自動(dòng)重連、自動(dòng)重撥號等特點(diǎn)。
◆支持參數配置，永久保存
GPRS/CDMA DTU作為一種通信設備，其應用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應用中，數據中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS/CDMA DTU都應支持參數配置，并且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動(dòng)按照設置好的參數進(jìn)行工作。
◆支持用戶(hù)串口參數設置
不同用戶(hù)設備的串口參數有所不同，DTU連接用戶(hù)設備的串口時(shí)，要根據用戶(hù)設備串口的實(shí)際參數對DTU端進(jìn)行相應設置，保證用戶(hù)設備的正常通信和可靠數據傳輸。
◆符合工業(yè)化設計適應惡劣環(huán)境能力更強
◆ RS232 串口速率高達230400 bps
◆ 支持RS232 三線(xiàn)標準或九線(xiàn)標準
◆ 內置TCP/IP 協(xié)議棧，支持TCP/UDP 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議
◆ 數據終端永遠在線(xiàn)
◆ 掉線(xiàn)自動(dòng)重撥功能
◆ 通過(guò)超級終端類(lèi)似于A(yíng)T 指令方式或專(zhuān)用設置程序來(lái)設置通信參數
◆ 設備之間透明傳輸/非通明傳輸
◆ 支持靜態(tài)IP 或域名方式連接遠程主機
◆ 供電：+5V，可根據客戶(hù)需要定制寬電壓輸入
◆ 耗電：待機狀態(tài)230~330mA；上網(wǎng)狀態(tài)450~460mA；傳輸狀態(tài)460~470mA
◆ 工作溫度：-30℃ ~ +70℃
◆ 儲存溫度：-40℃ ~ +85℃
◆ 支持RS232/RS485/RS422串口進(jìn)行通訊
3、數據檢測中心
數據檢測中心接入Internet或無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商專(zhuān)網(wǎng)接收數據或向采集端發(fā)送控制命令，監測中心接收監測點(diǎn)傳輸的監測信息，并負責對監測信息進(jìn)行分類(lèi)、篩選和綜合分析、調研，及時(shí)作出管理決策，增加管理力度
四、安全可靠性
1、專(zhuān)網(wǎng)接入方案
服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供DDN專(zhuān)線(xiàn)或電信提供VPDN專(zhuān)線(xiàn), 申請配置固定IP址，與GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )相連。DDN/VPDN專(zhuān)線(xiàn)可提供較高帶寬，當環(huán)保信息采集點(diǎn)數量增加，中心不用擴容即可滿(mǎn)足需求，可實(shí)現大容量數據采集應用。
監控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)數據后先進(jìn)行AAA認證，后傳送到監控中心計算機主機，系統軟件對數據進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數據處理，這樣進(jìn)一步增強了系統數據通信安全性能。
2、用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )側的安全防火墻
防火墻技術(shù)是目前用來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )安全措施的一種主要手段，主要是用來(lái)拒絕非法用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)，阻止非法用戶(hù)存取敏感數據，同時(shí)允許合法用戶(hù)順利訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )資源。防火墻實(shí)際上是一種訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，在某個(gè)機構的內部網(wǎng)絡(luò )和不安全網(wǎng)絡(luò )之間設置障礙，阻止對信息資源的非法訪(fǎng)問(wèn)，也可以使用防火墻阻止保密信息從受保護網(wǎng)絡(luò )上的非法輸出。
實(shí)現防火墻的主要技術(shù)有：數據包過(guò)濾，應用網(wǎng)關(guān)和代理服務(wù)等。包過(guò)濾（Packet Filter）技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò )層中對數據包實(shí)施有選擇的通過(guò)。依據系統內事先設定的過(guò)濾邏輯，檢查數據流中每個(gè)數據包后，根據數據包的源地址、目的地址、TCP/UDP源端口號、TCP/UDP目的端口號及數據包頭中的各種標志位等因素來(lái)確定是否允許數據包通過(guò)，其核心是安全策略即過(guò)濾算法的設計。應用網(wǎng)關(guān)（Application Gateway）技術(shù)是建立在網(wǎng)絡(luò )應用層上的協(xié)議過(guò)濾，它針對特別的網(wǎng)絡(luò )應用服務(wù)協(xié)議即數據過(guò)濾協(xié)議，并且能夠對數據包分析并形成相關(guān)的報告。應用網(wǎng)關(guān)可以嚴格控制某些易于登錄和控制的所有的輸出輸入通信環(huán)境，以防有價(jià)值的程序和數據被竊取。它的另一個(gè)功能是對通過(guò)的信息進(jìn)行記錄，如什么樣的用戶(hù)在什么時(shí)間連接了什么站點(diǎn)。在實(shí)際工作中，應用網(wǎng)關(guān)一般使用專(zhuān)用工作站系統。代理服務(wù)器（Proxy Server）作用在應用層，用來(lái)提供應用層服務(wù)的控制，起到內部網(wǎng)絡(luò )向外部網(wǎng)絡(luò )申請服務(wù)時(shí)中間轉接作用。內部網(wǎng)絡(luò )只接受代理提出的服務(wù)請求，拒絕外部網(wǎng)絡(luò )其它節點(diǎn)的直接請求。
3、用戶(hù)所要接入的設備
1）單位側需要一臺支持L2TP協(xié)議的路由器做為專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接設備。
2）一臺PC＋AAA認證軟件作為單位用戶(hù)帳號管理。
3）一臺ipsec vpn服務(wù)器。（可選項）
4）一臺北京東方訊科技EIC系列GPRS/CDMA DTU作為數據終端的無(wú)線(xiàn)接入設備。
五、總結
采用GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)傳輸數據通訊方法解決了遠程監測系統的通訊問(wèn)題，比起其它有線(xiàn)通訊方式有著(zhù)不可比擬的優(yōu)越性。隨著(zhù)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò )的逐漸完善和應用技術(shù)的不斷成熟，GPRS/CDMA的應用領(lǐng)域也會(huì )越來(lái)越廣闊。本文介紹的GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)傳輸系統可推廣至各種金融、水務(wù)、環(huán)保、煤氣、交通等行業(yè)應用當中去。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
