??? 環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)作為國(guó)家環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門(mén)，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)。隨著市民環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的人開(kāi)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(jí)主管部門(mén)也需要數(shù)量大、種類(lèi)多、更新快的信息。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)提出了一個(gè)應(yīng)引起重視的問(wèn)題：如何建立起實(shí)用性強(qiáng)、覆蓋面廣、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息的需求。
　　在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對(duì)眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)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(guò)電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門(mén)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(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測(cè)部門(mén)，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(mén)的工作效率。
　　
　　一、項(xiàng)目需求
　　某省現(xiàn)已有18個(gè)城市的環(huán)境監(jiān)測(cè)站及各縣區(qū)監(jiān)測(cè)站納入省級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，三級(jí)以上環(huán)境監(jiān)測(cè)站共182個(gè)，監(jiān)測(cè)主要對(duì)象是工業(yè)"三廢"的排放及治理情況及大氣環(huán)境、水環(huán)境、噪聲環(huán)境等。包括：監(jiān)測(cè)15個(gè)城市的空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，10條主要水系、6個(gè)主要湖庫(kù)、5個(gè)近岸港灣及18個(gè)城市飲用水源的水質(zhì)現(xiàn)狀,9個(gè)城市的噪聲污染現(xiàn)狀，并通過(guò)綜合指數(shù)等方法進(jìn)行趨勢(shì)分析，最后得出環(huán)境質(zhì)量結(jié)論。
　　省環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)" title="數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)">數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)由污染源排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)中心" title="監(jiān)測(cè)中心">監(jiān)測(cè)中心組成的污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)污染源進(jìn)行自動(dòng)采樣、對(duì)主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)绞…h(huán)保監(jiān)測(cè)中心；由監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測(cè)信息傳至省環(huán)保局，由省環(huán)保局對(duì)污染源進(jìn)行監(jiān)督管理。
　　 目前，各污染源排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝污染源監(jiān)測(cè)儀，對(duì)污染源進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)中心接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)信息；并負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分類(lèi)、篩選和綜合分析。省環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心，對(duì)從監(jiān)測(cè)中心站獲得的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分析、調(diào)研，及時(shí)作出管理決策，增加管理力度。
　　目前，省環(huán)保監(jiān)測(cè)中心(站)與各采集點(diǎn)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(shí)，由于每次撥號(hào)都需要等待，速度慢，而且費(fèi)用也較高。同時(shí)，由于各監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個(gè)別點(diǎn)還地處偏僻，因此需申請(qǐng)很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)有線線路難以到達(dá)。
　　 GPRS具有速度快、使用費(fèi)用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達(dá)115.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS無(wú)線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、運(yùn)行費(fèi)用低投，維護(hù)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已采用GPRS無(wú)線傳輸與PSTN相結(jié)合的方式解決污染源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題。 新建的監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用GPRS方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，老的監(jiān)測(cè)點(diǎn)逐漸改造，以提高實(shí)時(shí)性和降低通信費(fèi)用。
　　當(dāng)然，用GPRS或PSTN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸僅僅是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的功能之一，它僅僅解決了數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，而數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示及部分設(shè)備的啟?？刂苿t需要“環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀”來(lái)完成。
　　
　　二．環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀的組成
　　北京鼎升力創(chuàng)研發(fā)生產(chǎn)的“環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀”包含以下幾個(gè)部分：
　　 1．8.4”TFT液晶屏、5線電阻式觸摸屏
　　 2．低功耗、嵌入式X86 CPU
　　 3．4個(gè)RS-232/RS-485串口、1個(gè)USB接口、1個(gè)100M網(wǎng)口
　　 4．1塊GPRS通訊模塊
　　 5．4路光隔離D/I、5路繼電器D/O、8路16位A/D
　　 6．運(yùn)行Windows XPE嵌入式操作系統(tǒng)
　　 此儀器可通過(guò)GPRS、PSTN及Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
　　
　　三、方案優(yōu)點(diǎn)
　　中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建環(huán)保信息采集" title="信息采集">信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息采集點(diǎn)的無(wú)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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)比較分析，我們選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS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(tái)。
　　 GPRS無(wú)線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
　　 1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：
　　與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，無(wú)需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)/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(guò)GPRS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(kāi)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)成本少低：
　　由于采用GPRS公網(wǎng)平臺(tái)，無(wú)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(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)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(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點(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)性：
　　由于目前GSM/GPRS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(shí)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(duì)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(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于環(huán)保信息采集點(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)環(huán)保信息采集點(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" title="傳輸速率">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)成本低。
　　
　　四、解決方案介紹
　　由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。
　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)組成
　　 1、環(huán)保信息采集點(diǎn)：
　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過(guò)GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM絡(luò)。
　　 2、監(jiān)控中心：
　　服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址，采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專(zhuān)線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專(zhuān)線可提供較高的帶寬，當(dāng)環(huán)保信息采集點(diǎn)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GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
　　
　　 3、GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：
　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對(duì)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(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)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。
　?。ǘ┫到y(tǒng)方案
　　各監(jiān)控點(diǎn)使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過(guò)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各污染源數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)。
　　凡省環(huán)保局授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
　　 1、環(huán)保信息采集點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的STK卡，用戶(hù)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)備使用北京鼎升力創(chuàng)技術(shù)有限公司提供的GPRS DTU移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。
　　 3、用戶(hù)登記：符合省級(jí)環(huán)保局的規(guī)定。
　?。ㄈ┊a(chǎn)品特性
　　系統(tǒng)采用GPRS DTU無(wú)線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232/RS-485接口可直接與計(jì)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)171Kbps，具有遠(yuǎn)程診斷、測(cè)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900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。
　　 2、接口： RS232、RS485、TTL。
　　 3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。
　　 4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng)。
　　 5、透明數(shù)據(jù)傳輸：GPRS DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶(hù)的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道；
　　 6、自動(dòng)撥號(hào)連接：GPRU DTU可配置上電自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)支持用戶(hù)端發(fā)起命令連接或遠(yuǎn)程喚醒連接；
　　 7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接時(shí)可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道；
　　 8、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
　　 9、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動(dòng)重?fù)芄δ埽?
　　 10、提供主副IP及動(dòng)態(tài)域名解析；
　　 11、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶(hù)可設(shè)定；
　　 12、數(shù)據(jù)通信幀長(zhǎng)度用戶(hù)可設(shè)定；
　　 13、支持VPN安全功能。
　　 14、安裝靈活、使用方便、可靠。
　?。ㄋ模┌踩胧?
　　由于環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特殊性，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(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)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(wèn)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。數(shù)據(jù)中心可通過(guò)公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專(zhuān)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(guò)VPN方式，客戶(hù)端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過(guò)Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)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(zhuān)線接入到移動(dòng)公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對(duì)于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專(zhuān)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(zhuān)網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的客戶(hù)端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶(hù)通過(guò)接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專(zhuān)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(guò)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(duì)用戶(hù)SIM卡手機(jī)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(hù)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(hào)才能訪問(wèn)專(zhuān)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(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。
　　 3、對(duì)于特定用戶(hù)，可通過(guò)數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶(hù)ID和密碼， 其他沒(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的用戶(hù)ID和密碼的用戶(hù)將無(wú)法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
　　 4、數(shù)據(jù)加密：通過(guò)VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù)。
　　 5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。
　　
　　五、結(jié)論
　　采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費(fèi)用比較高約800~1500元/月。采用GPRS無(wú)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，按流量計(jì)算0.03元K，而包月制20元/月有1024 kBytes流量，可滿足省環(huán)保局目前環(huán)保數(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)于環(huán)保局等用戶(hù)來(lái)說(shuō)，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)環(huán)保觀測(cè)站和環(huán)保信息采集點(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(hù)原有投資，適合于環(huán)保采集工作的特點(diǎn)。
　　采用GPRS構(gòu)建環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足環(huán)保信息采集的需求，而且，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶(hù)，隨著用戶(hù)數(shù)量的增加，移動(dòng)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)用同步發(fā)展的要求。