水質(zhì)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

水質(zhì)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案上海正偉數(shù)字技術(shù)授權(quán)網(wǎng)絡(luò)免費(fèi)發(fā)布一、概述環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)工作的重要組成局部，是環(huán)境管理的根底和技術(shù)支持。隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化的迅速開展，環(huán)境保護(hù)也相應(yīng)大力開展起來。這樣就迫切需要加快全國(guó)環(huán)境管理根底能力的建設(shè)，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法管理水平。排污口水環(huán)境實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制在我國(guó)剛剛起步，歐美一些興旺國(guó)家在這方面已趨向成熟，例如美國(guó)等一些工業(yè)興旺國(guó)家，幾乎在每個(gè)排污口都安裝了有關(guān)監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)污水處理設(shè)施的運(yùn)行情況以及排污流量、PH值、DO、電導(dǎo)、燭度、溫度等值進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，在監(jiān)控中心可以隨時(shí)知道排污口染物的排放情況。在韓國(guó)已有50％的企業(yè)做到了對(duì)以下四項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控：污水處理設(shè)備運(yùn)行情況、流量、PH值和溶氧。我國(guó)目前大局部地區(qū)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是以化學(xué)化為主。即人工定期〔或不定期〕的現(xiàn)場(chǎng)采樣、化驗(yàn)、水質(zhì)分析。這樣工作量大且具有隨機(jī)性，不能準(zhǔn)確反映整個(gè)水量水質(zhì)的變化過程，因而不能做到為水環(huán)境評(píng)價(jià)和環(huán)境治理的可靠依據(jù)。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)開展過程中出現(xiàn)越來越多的水環(huán)境污染問題，近年來國(guó)家已充分重視和加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染的治理。為了配合這項(xiàng)工作，改良水環(huán)境監(jiān)測(cè)手段和方法已顯得尤為重要。上海正偉數(shù)字技術(shù)在充分調(diào)研、考察、征詢客戶意見等根底上，研制開發(fā)了集自動(dòng)化、即時(shí)化、智能化于一體的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水質(zhì)量無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)排污口污水的PH值、DO、溫度、電導(dǎo)和排污流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過GPRS/CDMA無線終端將數(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(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，隨時(shí)得到即時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端無人值守。二、系統(tǒng)組成、工作原理系統(tǒng)主要是由一個(gè)監(jiān)測(cè)中心，假設(shè)干個(gè)固定監(jiān)測(cè)站和專用GPRS/CDMA無線終端組成。監(jiān)測(cè)中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制指揮，各監(jiān)測(cè)站收集各種污染參數(shù)，兩者間的控制信號(hào)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA無線終端傳送完成。監(jiān)測(cè)中心既是各監(jiān)測(cè)站的指揮中心，又是監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聚集、處理的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。各監(jiān)測(cè)站可設(shè)置為自動(dòng)向監(jiān)測(cè)中心發(fā)送信息；也可設(shè)置為平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，在收到監(jiān)測(cè)中心的指令后才開始啟開工作，將信息發(fā)送給監(jiān)控中心。各監(jiān)測(cè)站有數(shù)據(jù)采集。命令識(shí)別、數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。監(jiān)測(cè)中心由功能較齊全的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)等組成。各監(jiān)測(cè)站由各種采集參數(shù)的探頭、PAC可編程自動(dòng)控制器和GPRS/CDMA無線終端組成。三、系統(tǒng)方案說明：在水質(zhì)系統(tǒng)中，常常需要對(duì)眾多的排污口污水的PH值、DO、溫度、電導(dǎo)和排污流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大局部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端效勞器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)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)，通過線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測(cè)設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)送到多個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：系統(tǒng)方案組成水質(zhì)監(jiān)控中心監(jiān)控中心效勞器通過ADSL或撥號(hào)接入Internet，或申請(qǐng)配置專線，通過光纖、DDN等數(shù)據(jù)專線直接和移動(dòng)中心機(jī)房的GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)連接。監(jiān)控中心效勞器上安裝相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括監(jiān)控中心效勞器、數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器兩個(gè)局部。1、監(jiān)控中心效勞器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理分析、業(yè)務(wù)管理等功能；2、數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份；具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，監(jiān)控中心效勞器、數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器可以安裝在一臺(tái)效勞器中，也可以安裝在不同效勞器中。軟件系統(tǒng)特點(diǎn)：1、純JAVA系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用JAVA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性、平安性、兼容性、可擴(kuò)展性；2、先進(jìn)的B/S結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)使用先進(jìn)的B/S結(jié)構(gòu)，用戶只需要使用瀏覽器就可以通過環(huán)保內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)完成污染源管理和污染源監(jiān)控功能。使用BS結(jié)構(gòu)不僅極大的方便了環(huán)保部門相關(guān)人員的使用，而且為環(huán)保局未來向公眾公公布環(huán)境數(shù)據(jù)提供了方便。3、管理決策支持：基于完整的、實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，智能的決策支持系統(tǒng)可以為管理者提供豐富的決策支持信息，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的有效管理。4、功能擴(kuò)展性：整個(gè)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的開放性和可伸縮性，可以方便的與各類數(shù)據(jù)分析軟件連接，為環(huán)保局和其他政府部門共享信息提供了方便。GPRS/CDMA無線傳輸終端水質(zhì)監(jiān)控儀器通過RS232串口直接與正偉環(huán)保專用GPRS/CDMA無線傳輸數(shù)傳設(shè)備〔智能型GPRS/CDMA調(diào)制解調(diào)器〕連接，并由其建立無線數(shù)據(jù)連接與監(jiān)控中心進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。水質(zhì)監(jiān)控儀器包括污水流量計(jì)、COD〔含氧量〕/BOD〔生物耗氧量〕、PH探頭等測(cè)量?jī)x可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)控地點(diǎn)的需求選擇對(duì)應(yīng)測(cè)量?jī)x器。系統(tǒng)功能實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)企業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的排污量、設(shè)備運(yùn)行等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以人性化的界面顯示有關(guān)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收方式有兩種，一種是監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信控制器定時(shí)向中心返回監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)〔一般按1個(gè)小時(shí)返回，也可以通過用戶設(shè)置〕；一種是通過中心向監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信控制器發(fā)送查詢指令，監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信控制器返回當(dāng)前監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；報(bào)警處理當(dāng)監(jiān)測(cè)到排污超標(biāo)、檢測(cè)設(shè)施非正常關(guān)閉等事故時(shí)，軟件能自動(dòng)識(shí)別事故類型，并及時(shí)向環(huán)境監(jiān)理部門發(fā)送報(bào)警信息，使環(huán)境監(jiān)理部門能夠以最快的速度及時(shí)對(duì)企業(yè)的違規(guī)行為進(jìn)行糾正、制止，從而保證了環(huán)境監(jiān)理信息傳遞的順暢、完整；統(tǒng)計(jì)分析a)對(duì)所選擇污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析，以曲線圖、直方圖和表格等形式進(jìn)行顯示?？蛇x擇行業(yè)、區(qū)域、時(shí)間段等條件。包括污染源分析、污染源比照分析、綜合分析、綜合比照分析和監(jiān)理報(bào)告資料分析等；b)污染源分析可根據(jù)條件對(duì)污染物排放量和污水排放量進(jìn)行分析；c)污染源比照分析可根據(jù)條件對(duì)某一污染源進(jìn)行按月分析和按年分析；d)綜合分析可根據(jù)條件對(duì)污染物、污染類型〔水〕和治理設(shè)備〔運(yùn)行時(shí)間〕進(jìn)行分析；e)綜合比照分析可根據(jù)條件對(duì)污染物、污染類型〔水〕和治理設(shè)備〔運(yùn)行時(shí)間〕進(jìn)行按月分析和按年分析；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)本設(shè)備能自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄、存儲(chǔ)、傳送數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集各類環(huán)保測(cè)量?jī)x器的輸出信號(hào)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過無線遠(yuǎn)程發(fā)送至環(huán)保監(jiān)控中心，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存在本機(jī)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。參數(shù)設(shè)置1、可按照設(shè)置的時(shí)段采集一組數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)發(fā)送至環(huán)保監(jiān)控中心。GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)是全球分布最廣的無線網(wǎng)絡(luò)，使用GPRS/CDMA的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)時(shí)、無線、遠(yuǎn)程、誤碼率極低、安裝簡(jiǎn)便無需布線等特點(diǎn)。2、可按照設(shè)置的時(shí)段采集一組數(shù)據(jù)，并保存在本機(jī)內(nèi)部大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；3、可以通過串行接口對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)每個(gè)通道的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行物理量的換算對(duì)應(yīng)，從而使終端保存或發(fā)送的數(shù)據(jù)都是符合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)；4、可通過串行接口訪問機(jī)內(nèi)大容量存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。將終端保存數(shù)據(jù)保存到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備分析備案；5、可按照條件設(shè)置系統(tǒng)各通道的報(bào)警條件，觸發(fā)報(bào)警，并可實(shí)時(shí)將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心。四、無線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)中國(guó)移動(dòng)或者中國(guó)聯(lián)通GPRS/CDMA系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)或聯(lián)通通信公司的GPRS/CDMA業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測(cè)采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)采集點(diǎn)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)本錢的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。經(jīng)過比擬分析，我們選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS/CDMA系統(tǒng)作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。

GPRS/CDMA無線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備如下優(yōu)勢(shì)：

1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：

GPRS/CDMA具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)或所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)。可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

2、可對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：

通過GPRS/CDMA雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如：時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級(jí)。

3、建設(shè)本錢少低：

由于采用GPRS/CDMA公網(wǎng)平臺(tái)，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝好設(shè)備就可以，建設(shè)本錢低。

4、監(jiān)控范圍廣：

構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于水質(zhì)信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全國(guó)范圍內(nèi)，局部水質(zhì)信息采集點(diǎn)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GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)已覆蓋國(guó)內(nèi)絕大局部地區(qū)，根本不存在盲區(qū)，可實(shí)現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足水質(zhì)信息采集傳輸系統(tǒng)對(duì)覆蓋范圍的要求。

6、系統(tǒng)的傳輸容量大：水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心站要和每一個(gè)水質(zhì)信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于水質(zhì)數(shù)據(jù)信息采集點(diǎn)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/CDMA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(gè)水質(zhì)信息采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)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。

8、通信費(fèi)用低：

采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營(yíng)本錢低。五、平安措施：由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)平安保障和穩(wěn)定性。平安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)平安防護(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(shí)不間斷運(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。以GPRS為例，數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式本錢比擬低，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(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應(yīng)用效勞器前，要經(jīng)過Radius效勞器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，平安性比擬高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)效勞質(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(dòng)公司的GGSN設(shè)備上，這種本錢高，平安性高、穩(wěn)定可靠。對(duì)于平安性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的根底上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的平安性。1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN效勞器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的客戶端軟件。采用VPN平安技術(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(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效防止非法入侵。2、用SIM卡的唯一性：對(duì)用戶SIM卡號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)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卡號(hào)才能訪問專用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通的SIM卡號(hào)無法呼叫專門的APN。3、對(duì)于特定用戶：可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的平安性進(jìn)一步增強(qiáng)。4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。5、網(wǎng)絡(luò)接入平安鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和平安防范功能，保障系統(tǒng)平安。六、系統(tǒng)本錢七、結(jié)論：采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費(fèi)用比擬高約800~1500元/月。采用GPRS/CDMA無線方式，系統(tǒng)流量費(fèi)用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量?jī)煞N收費(fèi)方式，GPRS按流量計(jì)算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)局目前水質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)量，估計(jì)日后其費(fèi)用會(huì)逐步降低。對(duì)于水質(zhì)監(jiān)測(cè)局等用戶來說，由于通信費(fèi)用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設(shè)備可以移動(dòng)，當(dāng)水質(zhì)觀測(cè)站和水質(zhì)信息采集點(diǎn)搬遷時(shí)設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資，適合于水質(zhì)信息采集工作的特點(diǎn)。采用GPRS/CDMA構(gòu)建水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足水質(zhì)信息采集監(jiān)測(cè)的需求，而且，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)或聯(lián)通通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動(dòng)或聯(lián)通通信公司的營(yíng)收也隨之增加，調(diào)動(dòng)了運(yùn)營(yíng)商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步開展的要求。公司簡(jiǎn)介上海正偉數(shù)字技術(shù)〔ShanghaiZhengweiDigitalTechnologyCorporationLimited〕，是一家注冊(cè)于上海高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的專業(yè)的技術(shù)研發(fā)型公司，公司專注于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)，專業(yè)提供嵌入式網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算系統(tǒng)領(lǐng)域的軟硬件產(chǎn)品及效勞。公司擁有資深的設(shè)計(jì)師和專業(yè)的管理者