淺談基于無(wú)線(xiàn)通訊GPRS技術(shù)在污水處理監控系統

眾所周知，以往在環(huán)保數據檢測方面出現了許多的解決方案，其中比較有代表性的基于PSTN電話(huà)線(xiàn)和基于GSM短消息傳輸方案。但是在實(shí)際使用的過(guò)程中，由于電話(huà)線(xiàn)傳輸的不穩定性以及容易受環(huán)境的影響（雷擊）以致整個(gè)系統往往不能正常運行，GSM方案雖然已經(jīng)解決了環(huán)境的影響，但是它天生的數據傳輸吞吐量小，以及數據傳輸時(shí)延，不能做到實(shí)時(shí)在線(xiàn)，也不能滿(mǎn)足環(huán)保檢測的需要�；�于GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在環(huán)保檢測上的應用方案應運而生。
一、 系統傳輸網(wǎng)絡(luò )——GPRS無(wú)線(xiàn)高速傳輸網(wǎng)絡(luò )
GPRS—General Packet Radio Service，通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。通俗的講，GPRS是一項高速數據處理的技術(shù)，方法是以“分組”的形式傳送數據到用戶(hù)，具有“實(shí)時(shí)在線(xiàn)、按量計費、快捷登錄、自如切換、高速傳輸”等優(yōu)點(diǎn)。
•數據傳輸距離無(wú)限制，面向全國，只要有電信網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地方就能夠實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸。
•采用可靠的TCP/IP通訊協(xié)議，數據傳輸安全可靠。
•采用室內安裝，不受環(huán)境因素的影響。
•設備安裝簡(jiǎn)單，沒(méi)有維護工作。
•不存在通訊的干擾問(wèn)題，通訊的數據在INTERNET上傳輸。
•基于INTERNET的數據傳輸，為遠程辦公鋪設捷徑。
   •由于采用無(wú)線(xiàn)GPRS技術(shù)通訊，所以在環(huán)保監測部門(mén)需要有一臺靜態(tài)IP的服務(wù)器。
二、污染源監控系統的結構分析
2．1 污染源實(shí)時(shí)監控系統包括三部分：
1、 監控現場(chǎng)的黑匣子
該系統負責對現場(chǎng)所有的檢測儀表COD、PH、流量計等進(jìn)行管理，采集污染源數據，存儲歷史數據、傳輸實(shí)時(shí)數據和歷史數據，反控現場(chǎng)的監測儀表和其他設備，在整個(gè)系統中扮演著(zhù)重要的角色。
2、 基于GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的傳輸網(wǎng)絡(luò )
    運行于具有靜態(tài)IP地址的數據通訊服務(wù)器上，負責和現場(chǎng)所有污染源保持實(shí)時(shí)通訊的解析程序和現場(chǎng)的每一個(gè)通訊點(diǎn)組成點(diǎn)對多點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò )。
3、監控中心
監控中心是一個(gè)軟件集合，包括污染源數據查詢(xún)系統、污染源實(shí)時(shí)控制系統、基于B/S結構的數據瀏覽器。
2．2 系統拓撲結構（見(jiàn)下圖）：

2．3 污染源數據查詢(xún)系統：
   本系統具有強大的信息處理功能，系統將得到的實(shí)時(shí)數據保存到數據庫服務(wù)器，然后對數據進(jìn)行各種處理。
1、分析統計打印報表。系統對得到的數據進(jìn)行分析處理，得到各種監控指標，包括PH值、COD/TOC值、流量和設備運行狀態(tài)等的日報、月報、季報和年報，以及報警信息和設備運行狀態(tài)報表。這些報表可以取代手工報表，成為執法的參考和依據。
2、分析形成各種圖表。系統對數據進(jìn)行分析處理，得到各種圖表，圖表的類(lèi)型包括柱形圖、折線(xiàn)圖、餅圖、點(diǎn)圖等，圖表可以形象直觀(guān)地反映整體和未來(lái)的趨勢。
3、 強大的信息查詢(xún)功能。系統提供查詢(xún)、打印各種信息的功能。查詢(xún)的內容包括設備的安裝和工作情況，各被監視廠(chǎng)家的基本情況，各種排放數據指標情況，超標報警情況以及各中隊執法人員情況等。
2. 4 數據自動(dòng)采集：
允許用戶(hù)自行設定采集時(shí)間，系統會(huì )根據用戶(hù)設定的時(shí)間，在相應時(shí)間內創(chuàng )建采集任務(wù)，把需要的企業(yè)污染源數據采集入數據庫。
2．5 GPRS2000系列黑匣子介紹：
環(huán)境監測數據采集設備是為環(huán)保監測管理部門(mén)對有關(guān)的廠(chǎng)礦企業(yè)生產(chǎn)污水排放水質(zhì)及污水 處理而設計，它提供了一種便于集中管理和實(shí)時(shí)監控的有效管理辦法。
功能描述：

GPRS2000系列具有強大的現場(chǎng)調試功能，通過(guò)鍵盤(pán)和數碼顯示，企業(yè)用戶(hù)和監理人員能夠隨時(shí)調出檢測因子數據、流量值、累計流量等數據。強大的存儲功能，存儲大至三個(gè)月的檢測數據，不但為環(huán)保執法提供了有力的依據，而且一旦由于局端因為停電、放假等原因沒(méi)能及時(shí)上傳的數據，可以重新傳上來(lái)，保證數據不會(huì )丟失，增強了數據的安全性
2．6信息的網(wǎng)絡(luò )共享：     
系統采用C/S和B/S相結合的方式，便于實(shí)現系統控制和信息共享。C/S結構可以實(shí)現強大的控制功能和在環(huán)保局內部局域之間信息共享，B/S結構既可以在環(huán)保局內部局域之間方便實(shí)現信息共享，也可以通過(guò)因特網(wǎng)在大范圍內實(shí)現共享，當然這是在保證安全的前提下。
因系統將分散在不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據、歷史數據、視頻信息即時(shí)采集并保存在監控中心的服務(wù)器中，使得環(huán)保局各有關(guān)部門(mén)都可以從內部局域網(wǎng)中隨時(shí)查詢(xún)或輸出所需要的各種數據資料、報表、報警信息等，非常方便快捷。根據部門(mén)職能及行政權限的不同，對使用人員設置口令和訪(fǎng)問(wèn)權限。
2．7服務(wù)器端數據交換中心：
該系統運行于具有靜態(tài)IP的數據通訊服務(wù)器上，是整個(gè)系統的數據交換中心，采用多線(xiàn)程技術(shù)設計，能夠同步和無(wú)線(xiàn)采集終端保持通訊，運行平臺兼容Win98/2000/NT,用戶(hù)可以以客戶(hù)方式登陸服務(wù)器，實(shí)現對整個(gè)污染源系統的監控。這樣就可以實(shí)現在不同的地方、不同的上網(wǎng)方式、多客戶(hù)控制整個(gè)系統。
2．8監控中心：
    對于一套完整的環(huán)保監控系統來(lái)講，應該包括3G環(huán)境監控指揮子系統、環(huán)保監控子系統、煙氣黑度監控子系統、網(wǎng)上排污申報子系統、綜合業(yè)務(wù)查詢(xún)等子系統。每個(gè)子系統相對獨立運行，所以系統的功能可以根據客戶(hù)的要求進(jìn)行裁減、組合。
三、污染源監控系統功能：
3.1實(shí)時(shí)數據傳送
污染源現場(chǎng)的數據可以實(shí)時(shí)傳送到環(huán)保局監控中心，監控中心也可以隨時(shí)發(fā)指令及時(shí)啟動(dòng)COD采樣，采樣結束后立即把新的采樣數據回傳到環(huán)保局監控中心。在監控中心可以方便地設定COD每天采樣的次數，每天取流量和PH計數據的次數，系統可以做到全天候24小時(shí)處于實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控狀態(tài)。
3.2數據存儲功能
前端的智能數據采集器具有數據存儲功能，可以存儲一個(gè)月以上的數據，這樣如果局端因為停電、放假等原因沒(méi)能及時(shí)上傳的數據，可以重新傳上來(lái)，保證數據不會(huì )丟失，增強了數據的安全性。數據存儲采用循環(huán)方式，存儲的永遠是最近一個(gè)月的數據。
3.3報警功能
1、報警事件
●COD超標事件
●PH超標事件
●流量異常事件
●設備運行故障事件
●掉電事件和其他報警事件
2、報警方式
(1) 報警監視：利用內部局域網(wǎng)監視所有報警信息，并顯示報警單位名稱(chēng)、報警事件、超標排放指標值等；報警數據以紅色超亮顯示，并以閃爍方式在GIS（地理信息系統）的地圖上顯示報警污染源的地點(diǎn)和位置，并可以發(fā)出警告聲。
(2) GSM短消息：在系統無(wú)人值守時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)軟件設定，將報警信息通過(guò)GSM短消息，向值班人員或相應的科室管理人員發(fā)送信息，短消息的內容包括：報警單位名稱(chēng)、報警類(lèi)型、日期時(shí)間以及超標數值等。
(3) 電子郵件：系統可以將報警信息以電子郵件的方式發(fā)送到相關(guān)管理人員的電子郵箱中。
3、報警的級別
根據報警事件的嚴重程度和輕重緩急，將報警事件分為：一般報警、報警和嚴重報警三個(gè)級別。執法工作人員可以根據報警的級別進(jìn)行不同的處理。
3.4分析統計與查詢(xún)
本系統具有強大的信息處理功能，系統將得到的實(shí)時(shí)數據保存到數據庫服務(wù)器，然后對數據進(jìn)行各種處理。
1、分析統計打印報表。系統對得到的數據進(jìn)行分析處理，得到各種監控指標，包括PH值、COD/TOC值、流量和設備運行狀態(tài)等的日報、月報、季報和年報，以及報警信息和設備運行狀態(tài)報表。這些報表可以取代手工報表，成為執法的參考和依據。
2、分析形成各種圖表。系統對數據進(jìn)行分析處理，得到各種圖表，圖表的類(lèi)型包括柱形圖、折線(xiàn)圖、餅圖、點(diǎn)圖等，圖表可以形象直觀(guān)地反映整體和未來(lái)的趨勢。
3、強大的信息查詢(xún)功能。系統提供查詢(xún)、打印各種信息的功能。查詢(xún)的內容包括設備的安裝和工作情況，各被監視廠(chǎng)家的基本情況，各種排放數據指標情況，超標報警情況以及各中隊執法人員情況等。
3.5信息的網(wǎng)絡(luò )共享
系統采用C/S和B/S相結合的方式，便于實(shí)現系統控制和信息共享。C/S結構可以實(shí)現強大的控制功能和在環(huán)保局內部局域之間信息共享，B/S結構既可以在環(huán)保局內部局域之間方便實(shí)現信息共享，也可以通過(guò)因特網(wǎng)在大范圍內實(shí)現共享，當然這是在保證安全的前提下。
因系統將分散在不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據、歷史數據、視頻信息即時(shí)采集并保存在監控中心的服務(wù)器中，使得環(huán)保局各有關(guān)部門(mén)都可以從內部局域網(wǎng)中隨時(shí)查詢(xún)或輸出所需要的各種數據資料、報表、報警信息等，非常方便快捷。根據部門(mén)職能及行政權限的不同，對使用人員設置口令和訪(fǎng)問(wèn)權限。
3.6反控功能
主要是針對需要采樣分析后得出數據的在線(xiàn)分析儀器如COD/TOC等。當系統操作人員需要對某一污染源進(jìn)行采樣分析時(shí)，無(wú)需到現場(chǎng)，只需通過(guò)軟件系統發(fā)送一條或多條控制指令，并通過(guò)GSM短信的方式發(fā)送至污染源現場(chǎng)，當排放現場(chǎng)收到命令后，即執行COD/TOC采樣分析，采樣結束后，將分析結果即時(shí)發(fā)送至監控中心的數據庫服務(wù)器中，反控方式也可以分為以下兩種：
1、中心監控室反控
也就是在中心監控室，通過(guò)軟件對企業(yè)端監控設備進(jìn)行控制�？刂瓢�括及時(shí)啟動(dòng)COD采樣，設定COD采樣次數，設定取流量計數據次數。
2、手機反控
具有手機反控權限的環(huán)保局管理人員，可以利用自己的手機對前端監控設備進(jìn)行控制。手機反控是用手機發(fā)短信的方式，短信的格式必須符合規定要求，只有那些具有反控權限的手機，才能進(jìn)行反控，系統對反控權限進(jìn)行嚴格控制，能夠保證安全性。
3.7故障自診
整個(gè)系統接入了大量的儀表，這些儀表的維護和管理就變成一項頭疼的事，本系統提供輔助診斷的功能。系統在運行過(guò)程中可以自動(dòng)診斷故障點(diǎn)，包括是一次儀表的非正常工作狀態(tài)、誤碼的自動(dòng)糾錯功能等，并可以通過(guò)軟件設定故障報警/故障查詢(xún)等功能。
四、.系統的安全性、擴展性、兼容性與升級
4．1安全性
    采用自主的通訊協(xié)議設計，經(jīng)TCP打包，保證數據傳輸內容的安全。
    對登陸用戶(hù)采取用戶(hù)名和密碼的管理，并設置相應的權限，為系統的安全運行提供保障。
    采用本地數據庫架構設計，有效降低數據庫運行的風(fēng)險。
4．2擴展性     
     軟件采用模塊化結構設計，軟件自身都預留有與系統的接口，一旦需要增加軟件的功能，在不需要修改原系統功能的情況下，直接增加相應的軟件模塊即可。
4．3兼容性
     系統的運行平臺兼容WIN98/2000/XP/NT。
4．4升級
     提供無(wú)償的3年軟件免費升級。
5.1 12369舉報系統
12369環(huán)保舉報熱線(xiàn)是信息產(chǎn)業(yè)部專(zhuān)門(mén)為環(huán)保部門(mén)核配的全國統一的投訴舉報特服號碼，該熱線(xiàn)由環(huán)保投訴舉報自動(dòng)受理和處理系統兩部分組成，可以實(shí)現24小時(shí)自動(dòng)受理電話(huà)錄音、傳真舉報和重大污染事故的緊急人工舉報，根據系統隨機給予的舉報號碼，舉報人還可以進(jìn)行辦理舉報情況查詢(xún)等功能。
通過(guò)該熱線(xiàn)，市民足不出戶(hù)，一個(gè)電話(huà)，就能對環(huán)境違法行為、環(huán)境污染事件、環(huán)保工作人員違法違紀行為進(jìn)行舉報，各級環(huán)保部門(mén)將按照立案快，查處快，結案快和及時(shí)回訪(fǎng)“三快一及時(shí)”的要求，對群眾反映的重點(diǎn)問(wèn)題實(shí)行專(zhuān)案專(zhuān)辦，確保人民群眾反映的各類(lèi)環(huán)境問(wèn)題得到妥善解決，努力維護廣大人民群眾的合法環(huán)境權益。而12369呼叫中心本系統是基于CTI技術(shù)的，充分利用通信網(wǎng)和計算機網(wǎng)的多項功能集成并與環(huán)保局連為一體的一個(gè)完整的綜合信息服務(wù)系統。它能有效、高速地為用戶(hù)提供多種服務(wù)。系統集語(yǔ)音技術(shù)、呼叫處理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和數據庫技術(shù)為一體，并利用語(yǔ)音、傳真、電子郵件和辦公設備于一體的交互式服務(wù)系統等多種自動(dòng)設備提供每天24小時(shí)的不間斷服務(wù)。用戶(hù)可以通過(guò)電話(huà)、傳真、撥號接入、訪(fǎng)問(wèn)Internet網(wǎng)站等多種方式進(jìn)入本系統，系統接收以上信息后在自動(dòng)語(yǔ)音導航或人工坐席的幫助下訪(fǎng)問(wèn)系統的數據庫，獲取各種咨詢(xún)服務(wù)信息或完成響應的事務(wù)處理。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5.2 3G指揮系統
“3G指揮系統” 就是結合了環(huán)境監控、環(huán)保 12369 呼叫中心、污染報警處理等的一個(gè)綜合管理系統。它采用GPS全球衛星定位系統、GSM/GPRS全球移動(dòng)通訊技術(shù)、GIS地理信息系統和計算機網(wǎng)絡(luò )通信與數據處理技術(shù)，在現有GSM/GPRS網(wǎng)的基礎上開(kāi)發(fā)出一套環(huán)保監控指揮信息系統和遠程監控通訊管理系統。
“3G指揮系統”以計算機網(wǎng)絡(luò )和數據庫為中心，將市話(huà)網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音、數據傳輸、圖像遠程監控、無(wú)線(xiàn)傳真、GPS衛星定位、因特網(wǎng)、GSM/GPRS、地理信息系統等多種技術(shù)有機結合在一起，能在短時(shí)間內多方位地獲取多種信息，自動(dòng)受理多種形式的污染報警，快速、準確地確認災情和報警地點(diǎn)，輔助決策，調派合理的出動(dòng)力量，自動(dòng)下達命令，及時(shí)為指揮員提供決策資料。系統在設計上以實(shí)戰為根據，以先進(jìn)、可靠、實(shí)用為宗旨，具有先進(jìn)性、實(shí)戰性、科學(xué)性、可靠性、易使用性、可擴充性、可伸縮性等主要特性。
5.3 GIS地理信息系統
地理信息系統(GIS)采用MapInfo公司的MapX控件嵌入Delphi 6開(kāi)發(fā)，MapX控件功能強大，使用方便。GPS車(chē)載終端使用華強HQ6006A智能車(chē)載終端，可適用于私家車(chē)、出租車(chē)、物流車(chē)、120院前急救系統和其他營(yíng)運車(chē)輛及特種車(chē)輛等。
主要功能：
全球衛星定位、防盜反劫、調度管理、車(chē)載電話(huà)。
綜上所述，隨著(zhù)國家環(huán)境保護調控政策的不斷緊縮，各級環(huán)保行政部門(mén)必將對污染源的監控、特別是對污水排放的監控更加嚴格，將GPRS技術(shù)（包括PH值、COD、氨氮、溶氧量及溫度等主要參數的監控技術(shù)）進(jìn)一步應用到污水處理遠程監控系統不失為行之有效的辦法。我們深信，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，污水排放的遠程監控技術(shù)日循成熟，從源頭上徹底解決各企事業(yè)單位亂排亂放等造成環(huán)境嚴重污染的問(wèn)題。

來(lái)源：上海依路機電設備有限公司