基于GPRS的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)應用方案

　　 摘要：本文提供了一種基于CDMA網(wǎng)絡的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了CDMA技術的基本知識，描述了CDMA無線傳輸應用于供應廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
　　關鍵詞：CDMA；DTU；Internet；廢氣；
第一部分 系統(tǒng)概述
　　環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護工作的重要組成部分,是環(huán)境管理的基礎和技術支持,隨著我國工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展,環(huán)境保護也相應大力發(fā)展起來,這樣就迫切需要加快全國環(huán)境管理基礎能力的建設,提高環(huán)境監(jiān)測能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法現(xiàn)代水平。我國空氣污染的情況相當嚴重，是全球三大酸雨區(qū)之一，1999年全國S02排放總量為1848萬噸，居世界第一。在1999年監(jiān)測的335個城市中，40.5%的城市超過了空氣質(zhì)量三級標準，處于中度或嚴重污染狀態(tài)，1999年全球污染最嚴重的10個城市我國占7個，英國公布的空氣污染最嚴重的20個城市中，我國占16個，所以對大氣環(huán)境的監(jiān)測與治理是一件刻不容緩的任務。 我國目前絕大部分地區(qū)依然采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監(jiān)測手段，這種方式不能及時、準確地監(jiān)測到污染物的實時排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時間內(nèi)摸清所有污染區(qū)的實際情況，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對各種突發(fā)性污染源及污染現(xiàn)場，也不能做到即時準確的監(jiān)測和處理。針對以上情況我公司研發(fā)出無線數(shù)據(jù)傳輸終端（CM6550P CDMA DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可對污染物濃度進行實時無線監(jiān)測。通過我司無線DTU將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心和環(huán)境管理部門。工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進行監(jiān)測，隨時得到即時數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)遠端無人值守。該設備可靈活應用各點采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；可快速、準確、定時的向中心控制系統(tǒng)提供有力的實測數(shù)據(jù)。

第二部分 系統(tǒng)組成
　　本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶CM6550P CDMA DTU傳輸終端的采集器和若干個固定監(jiān)測站組成。監(jiān)測中心對各個監(jiān)測站進行控制指揮，各監(jiān)測站采集各種污染參數(shù)，兩者間的控制信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線DTU完成。監(jiān)測中心既是各監(jiān)測站的指揮中心，又是監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯集、處理和存貯的數(shù)據(jù)庫。各監(jiān)測站可設置為自動定時向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設置為平時處于待機狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才開始啟動工作，將信息發(fā)送給監(jiān)測中心，各監(jiān)測站有數(shù)據(jù)采集，命令識別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。 網(wǎng)絡拓展圖：

一、監(jiān)測中心由功能比較齊全的計算機外圍設備如顯示器、打印機、繪圖機等和與各監(jiān)測站系統(tǒng)的無線數(shù)傳系統(tǒng)組成。

其中監(jiān)測中心有如下功能：
a) 實時功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時巡測和隨機點測；
b) 數(shù)據(jù)處理功能：數(shù)據(jù)管理和存儲、數(shù)據(jù)顯示、事故報警；
c) 管理功能：打印功能、參數(shù)管理、其中參數(shù)管理包括查詢修改通道連接狀態(tài)參數(shù)設置等功能；
d) 圖形功能：繪制各種參數(shù)曲線，圖形檢索修改再生等；
e) 組態(tài)功能：再調(diào)度主站設置監(jiān)測站屬性、數(shù)量、站號各路編號、定義、上下限值，以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴展互換。
二、終端由高性能、長壽命的電化學傳感器和獨立的測量模塊組成的綜合煙氣分析儀及廈門才茂無線數(shù)傳產(chǎn)品CM6550P CDMA DTU組成。

監(jiān)測站的功能為：
a) 模塊化設計：根據(jù)用戶的需要設置相應的監(jiān)測參數(shù)，獨立的測量模塊對傳感器進行自動校準，儀器自動進行交叉干擾修正；
b) 水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護，自動空氣清洗和自動停機保護功能有效保護了整個測量系統(tǒng)，自動排水器自動排除凝結水；
c) 命令認別功能：可以自行設定采樣、數(shù)據(jù)采集周期，也可以在接收到監(jiān)控中心的指令后自動啟動開關，測得監(jiān)測數(shù)據(jù)；
d) 數(shù)據(jù)發(fā)送功能：把所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳DTU發(fā)送出去。
三、系統(tǒng)技術指標 1、監(jiān)測中心 有線的寬帶網(wǎng)絡 Window98/NT軟件平臺 支持TCP/IP NetBEUI網(wǎng)絡協(xié)議 支持自定義通訊協(xié)議 組態(tài)型工控軟件（中心通信軟件）
2、監(jiān)測站 綜合煙氣測試儀
 標準探針：350mm X 8mm，3m煙氣導管（根據(jù)用戶需要設置）
各種電化學傳感器

（根據(jù)用戶需要設置不同的監(jiān)測參數(shù)、精度、范圍）
廈門才茂CDMA DTU無線數(shù)傳組件
 產(chǎn)品概述

　　CM6550P/CM6550EP CDMA DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)RTOS為軟件支撐平臺，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)TCP透明傳輸，設備永遠在線，并且支持多種協(xié)議轉換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
無線參數(shù)
1、支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT無線網(wǎng)絡
2、支持13K QCELP音頻編解碼
3、支持數(shù)據(jù)、短信
 硬件系統(tǒng)
4、CPU：工業(yè)級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內(nèi)存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
5、FLASH：8MB，可擴充到32MB
6、SDRAM：64MB，可擴充到256MB
7、接口：
UART: CM6550P: 1個RS232串口。（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485）， 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗位： 無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗 停止位： 1位 或 2位 流控： 無 或 RTS/CTS CM6550EP: 1個RS485接口。（根據(jù)需要，可支持RS232/422） 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗位： 無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗 停止位： 1位 或 2位 流控： 無 或 RTS/CTS
控制口： RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1) 指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。 天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。 UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。 電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。 語音接口：標準的耳機麥克風接口。
8、供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V 通信電流：350mA 待機電流：35mA
9、尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
10、 其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC 儲存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結)
 軟件功能
1. TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
5. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
6. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態(tài)獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9. 支持多數(shù)據(jù)中心同時接受數(shù)據(jù)
10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。
14. 標準的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
 產(chǎn)品特性
1. 三層系統(tǒng)保護： 在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗保護，外置硬件看門狗保護）系統(tǒng)保護的基礎上，增加一級系統(tǒng)監(jiān)測保護SWP（System Watch Protect），徹底解決了業(yè)內(nèi)”假在線”，”假死機”，”當機”等疑難問題。
2. 超大緩存： 可以提供16M的客戶傳輸數(shù)據(jù)緩存，解決因網(wǎng)絡瓶頸導致的數(shù)據(jù)丟失
3. 高速處理CPU： 采用極高速ARM9的工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉換，規(guī)避因CPU處理速度慢而導致的數(shù)據(jù)重傳和丟失等問題
4. DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS，規(guī)避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現(xiàn)象！
5. 完善的協(xié)議棧： 新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，原來系統(tǒng)采用的是輕量級TCP/IP(LPIP)協(xié)議棧，協(xié)議棧是有裁剪的，新系統(tǒng)采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧，網(wǎng)絡通信性能優(yōu)異。
6. EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領域環(huán)境惡劣下使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
7. 支持多中心：客戶數(shù)據(jù)可以同時往客戶指定的監(jiān)控中心發(fā)送，最大支持發(fā)送中心達256個
8. RTU全面支持： 新款設備在數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位、流控上，能全面支持業(yè)內(nèi)的所有型號的RTU.解決了原來無法支持7位數(shù)據(jù)和2位停止位的問題。
四、結論 該系統(tǒng)結構簡單，測量動態(tài)范圍廣，測量精度高，可靠性好，實時性好，成本低，可廣泛用于電力、煤炭、石油、天然氣、鋼鐵、化工、石化、輕工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)的工業(yè)污染源，為國家控制和治理環(huán)境大氣污染提供決策依據(jù)，提高了空氣質(zhì)量監(jiān)測管理水平。