正偉基于GPRS&CDMA網(wǎng)絡的環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)

引言

環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護系統(tǒng)的技術部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎。隨著市民環(huán)境意識的增強，越來越多的人開始關心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞，要求環(huán)境保護工作透明化；上級主管部門也需要數(shù)量大、種類多、更新快的信息。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個引起重視的問題：如何建立起實用性強、覆蓋面廣、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求？GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡的快速發(fā)展為環(huán)境監(jiān)測提供了很好的解決方案。

GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡簡介

GPRS簡介

GPRS(General Packet Radio Service：通用無線分組業(yè)務)，其實質(zhì)上是作為第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信(3G)的過渡的中間技術，最早由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，其從根本上說是仍是基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。

GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡基礎上疊加的一個新的網(wǎng)絡，同時在網(wǎng)絡設備上增加一些硬件設備，并對原軟件升級，形成了一個新的網(wǎng)絡邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項無線高速數(shù)據(jù)傳輸技術，它以分組交換技術為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務，包括收發(fā)E-mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等。

CDMA簡介

　　CDMA(Code Division Multiple Access：碼分多址)，它是在擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種新的無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

　　CDMA技術的標準化經(jīng)歷了幾個階段。IS95是CDMAONE系列標準中最先發(fā)布的標準，真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS95A，這一標準支持8K編碼話音服務。在ITU向各國征求第三代移動通信無線候選技術時，IS95由于剛?cè)〉蒙逃贸晒Γ绹?FONT face="Times New Roman">TR45標準委員會沒有將很多精力放在第三代標準的研究上，而是正在努力完成IS95B的標準。

　　在ITU的要求下，在當年提出了CDMA2000的第三代標準，即CDMA2000 1X和3X(1X代表其載波一倍于IS95A的帶寬，3X代表其載波三倍于IS95A的帶寬)，3X又分為下行直接擴譜和三載波兩種方式，后來直接擴譜CDMA2000部分與WCDMA進行了融合，所以實際上目前的CDMA2000就只包括CDMA2000 1X和三載波方式3X。

　　CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS95，低于2Mbit/s)，可支持308kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡部份引入分組交換，支持移動IP業(yè)務。是在現(xiàn)有CDMA IS95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務，目的是為CDMA用戶提供分組IP形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　GPRS系統(tǒng)使用現(xiàn)有的GSM無線網(wǎng)絡。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源，只是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡基礎上增加了一些硬件設備和軟件升級。因此，實現(xiàn)GSM升級至GPRS非常容易，且中國移動借助原GSM網(wǎng)絡，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國移動GPRS網(wǎng)絡已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡遍及240多個城市。

CDMA基于擴頻技術，占用的是全新的800M頻段（GSM占用的是900M頻段），所以不能在原GSM設備上直接升級。目前，中國聯(lián)通通過二期工程建設，對CDMA網(wǎng)絡進行了網(wǎng)絡優(yōu)化和提升，網(wǎng)絡從IS95升級為CDMA1X網(wǎng)絡；同時建成覆蓋全國31個省(自治區(qū)、直轄市)的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)。

EDGE簡介

EDGE的英文全稱為Enhanced Data rate for GSM Evolution，中文含義為改進數(shù)據(jù)率GSM服務。該技術主要在于能夠使用寬帶服務，能夠讓使用800、900、1800、1900MHz頻段的網(wǎng)絡提供第三代移動通信網(wǎng)絡的部分功能，并且能大大改進目前在GSM和TDMA/136上提供的標準化服務。該技術可以提供384kbps的廣域數(shù)據(jù)通信服務和大約2Mbps的局域數(shù)據(jù)通信服務，這樣可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。

EDGE的概念是Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出的，同年，ETSI批準了EDGE的可行性研究，這對以后EDGE的發(fā)展鋪平了道路。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時隙結(jié)構(gòu)，但它也能夠用于其他的蜂窩通信系統(tǒng)。EDGE可以被視為一個提供高比特率、并且因此促進蜂窩移動系統(tǒng)向第三代功能演進的、有效的通用無線接口技術。在此基礎上，統(tǒng)一無線通信論壇（UWCC）評估了用于TDMA/136的EDGE技術，并且于1998年1月批準了該技術。

EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現(xiàn)有的網(wǎng)絡運營商可以最大限度地利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡設備，在第三代移動網(wǎng)絡商業(yè)化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業(yè)務。由于EDGE是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網(wǎng)絡與第三代移動網(wǎng)絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術。EDGE同樣充分利用了現(xiàn)有的GSM資源，保護了對GSM作出的投資，目前已有的大部分設備都可以繼續(xù)在EDGE中使用。

EDGE能提供三組業(yè)務：

EGPRS業(yè)務：最大速率≥384kbps 48kbps/BP；

T-ECSD業(yè)務：透明增強型電路交換業(yè)務，最高速率≥32kpbs/Bp；

NT-ECSD：非透明增強型電路交換業(yè)務，最高速率≥28.8kbps。

基于無線網(wǎng)絡環(huán)境保護監(jiān)控系統(tǒng)介紹

在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多的污染排放點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡同時發(fā)送到多個環(huán)保監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。

系統(tǒng)組成部分

無線網(wǎng)絡環(huán)境保護監(jiān)控系統(tǒng)主要由三大部分組成：環(huán)保監(jiān)控終端系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡平臺、環(huán)保監(jiān)控管理中心系統(tǒng)。

環(huán)保監(jiān)控終端系統(tǒng)：由各種水質(zhì)污染監(jiān)測儀、大氣污染監(jiān)測儀、噪聲污染監(jiān)測儀及無線傳輸終端設備等組成。

無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡平臺：目前國內(nèi)的無線公網(wǎng)，如GPRS、CDMA1X或者EDGE網(wǎng)絡平臺。

環(huán)保監(jiān)控管理中心系統(tǒng)： 網(wǎng)絡通訊服務器、實時數(shù)據(jù)庫服務器及用戶控制操作界面等。

物理連接結(jié)構(gòu)

環(huán)保監(jiān)測終端設備通過RS232/RS485/RS422/TTL或以太網(wǎng)接口與無線傳輸終端進行物理連接。

環(huán)保監(jiān)控管理中心通過ISP（Internet服務提供商）專線/光纖/無線等方式接入到IP網(wǎng)絡。

工作原理

數(shù)據(jù)主動上報方式

環(huán)保監(jiān)測終端系統(tǒng)將實時采集到的水、大氣、噪聲等信息通過物理接口進入到無線傳輸終端，無線傳輸終端將監(jiān)測信息封裝成TCP/IP包，并發(fā)送到指定的多個環(huán)保監(jiān)控管理中心IP地址上，環(huán)保監(jiān)控管理中心收到監(jiān)測信息后，存入數(shù)據(jù)庫并在軟件界面上實時顯示監(jiān)測站點情況；

中心問答方式

環(huán)保監(jiān)控管理中心通過用戶應用軟件對在線環(huán)保監(jiān)測終端設備下發(fā)采集數(shù)據(jù)命令進行數(shù)據(jù)的收集與環(huán)保監(jiān)測終端設備控制等，對超標和惡意排放可以進行遠程控制。

數(shù)據(jù)主動上報方式與中心問答方式在應用中可以并存，為整個系統(tǒng)實現(xiàn)了遙測，遙信、遙控等功能。

系統(tǒng)優(yōu)勢

投資小、組網(wǎng)方便快捷、多個環(huán)保監(jiān)測部門可以同時對監(jiān)測站點進行監(jiān)控、數(shù)據(jù)實時性好、系統(tǒng)維護簡單等。

應用領域

工業(yè)“三廢”的排放控制、污水處理廠的監(jiān)督與管理、城市生活環(huán)境污染控制、近岸海洋污染控制等。