基于GPRS的工業廢氣無線監控系統應用方案

　　 摘要：本文提供了一種基于CDMA網絡的工業廢氣無線監控系統設計原理和實現方案，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控系統的實現方法。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 系統概述
　　環境監測是環境保護工作的重要組成部分,是環境管理的基礎和技術支持,隨著我國工業化和城市化的迅速發展,環境保護也相應大力發展起來,這樣就迫切需要加快全國環境管理基礎能力的建設,提高環境監測能力和環境監督執法現代水平。我國空氣污染的情況相當嚴重，是全球三大酸雨區之一，1999年全國S02排放總量為1848萬噸，居世界第一。在1999年監測的335個城市中，40.5%的城市超過了空氣質量三級標準，處于中度或嚴重污染狀態，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，所以對大氣環境的監測與治理是一件刻不容緩的任務。 我國目前絕大部分地區依然采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監測手段，這種方式不能及時、準確地監測到污染物的實時排放情況，使得環境管理人員很難在短時間內摸清所有污染區的實際情況，使有些企業得以偷排、漏排污染物。另外對各種突發性污染源及污染現場，也不能做到即時準確的監測和處理。針對以上情況我公司研發出無線數據傳輸終端（CM6550P CDMA DTU）配合工業廢氣無線監測系統軟件，可對污染物濃度進行實時無線監測。通過我司無線DTU將數據傳送到監控中心和環境管理部門。工作人員可以在監控中心或辦公室進行監測，隨時得到即時數據報告，實現遠端無人值守。該設備可靈活應用各點采集數據的無線傳輸；可快速、準確、定時的向中心控制系統提供有力的實測數據。

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

一、監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、繪圖機等和與各監測站系統的無線數傳系統組成。

其中監測中心有如下功能：
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) 數據處理功能：數據管理和存儲、數據顯示、事故報警；
c) 管理功能：打印功能、參數管理、其中參數管理包括查詢修改通道連接狀態參數設置等功能；
d) 圖形功能：繪制各種參數曲線，圖形檢索修改再生等；
e) 組態功能：再調度主站設置監測站屬性、數量、站號各路編號、定義、上下限值，以便組成開放式系統，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傳產品CM6550P CDMA DTU組成。

監測站的功能為：
a) 模塊化設計：根據用戶的需要設置相應的監測參數，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，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、數據采集周期，也可以在接收到監控中心的指令后自動啟動開關，測得監測數據；
d) 數據發送功能：把所監測到的數據通過無線數傳DTU發送出去。
三、系統技術指標 1、監測中心 有線的寬帶網絡 Window98/NT軟件平臺 支持TCP/IP NetBEUI網絡協議 支持自定義通訊協議 組態型工控軟件（中心通信軟件）
2、監測站 綜合煙氣測試儀
 標準探針：350mm X 8mm，3m煙氣導管（根據用戶需要設置）
各種電化學傳感器

（根據用戶需要設置不同的監測參數、精度、范圍）
廈門才茂CDMA DTU無線數傳組件
 產品概述

　　CM6550P/CM6550EP CDMA DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作系統RTOS為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用戶提供高速，穩定可靠系統，數據終端實現TCP透明傳輸，設備永遠在線，并且支持多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用于金融，水利，環保，電力，郵政，氣象等行業。
無線參數
1、支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT無線網絡
2、支持13K QCELP音頻編解碼
3、支持數據、短信
 硬件系統
4、CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內存管理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。（根據需要，可支持RS422/RS485）， 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數據位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗 或 偶數校驗 停止位： 1位 或 2位 流控： 無 或 RTS/CTS CM6550EP: 1個RS485接口。（根據需要，可支持RS232/422） 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數據位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗 或 偶數校驗 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:
工作環境溫度 -25~+65ºC 儲存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結)
 軟件功能
1. TCP/UDP透明數據傳輸；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，確保系統穩定可靠
5. 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
6. 支持數據中心動態域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數據中心備份
9. 支持多數據中心同時接受數據
10. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數據包傳輸狀態報告。
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
 產品特性
1. 三層系統保護： 在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗保護，外置硬件看門狗保護）系統保護的基礎上，增加一級系統監測保護SWP（System Watch Protect），徹底解決了業內”假在線”，”假死機”，”當機”等疑難問題。
2. 超大緩存： 可以提供16M的客戶傳輸數據緩存，解決因網絡瓶頸導致的數據丟失
3. 高速處理CPU： 采用極高速ARM9的工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換，規避因CPU處理速度慢而導致的數據重傳和丟失等問題
4. DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS，規避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現象！
5. 完善的協議棧： 新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，原來系統采用的是輕量級TCP/IP(LPIP)協議棧，協議棧是有裁剪的，新系統采用了完善的TCP/IP協議棧，網絡通信性能優異。
6. EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用，系統穩定可靠。
7. 支持多中心：客戶數據可以同時往客戶指定的監控中心發送，最大支持發送中心達256個
8. RTU全面支持： 新款設備在數據位、停止位、校驗位、流控上，能全面支持業內的所有型號的RTU.解決了原來無法支持7位數據和2位停止位的問題。
四、結論 該系統結構簡單，測量動態范圍廣，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、醫藥等行業的工業污染源，為國家控制和治理環境大氣污染提供決策依據，提高了空氣質量監測管理水平。