基于CDMA的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案
一、背景介紹
以前我國絕大部分地區(qū)采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監(jiān)測手段，這種方式不能及時、準確地監(jiān)測到污染物的實時排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時間內(nèi)摸清所有污染區(qū)的實際情況，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對各種突發(fā)性 污染源及污染現(xiàn)場，也不能做到即時準確的監(jiān)測和處理。針對以上情況我公司研發(fā)出無線數(shù)傳（CDMA DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可對污染物濃度進行實時無線監(jiān)測。通過無線數(shù)傳將數(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)控中心或辦公室進行監(jiān)測，隨時得到即時數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)遠端無人值守。
二、同類方案對比
煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)除了各種采樣、監(jiān)控和管理的軟、硬件以外，最重要的一個部分就是從數(shù)據(jù)現(xiàn)場至管理中心的通信傳輸。該系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)的需求：
1、目前煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)現(xiàn)場至管理中心的通信方式是以基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通信為主。
2、累計的數(shù)據(jù)傳輸量不大，但要求在系統(tǒng)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)時，傳輸?shù)难訒r和丟包率越低越好，以確保信息上報及控制指令下發(fā)的及時性。
3、因煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)現(xiàn)場的設(shè)備如監(jiān)測設(shè)備等發(fā)送控制信息，為保證設(shè)備的安全運行，該系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的安全性要求很高，必須通過專網(wǎng)的方式實現(xiàn)，并保證和其他網(wǎng)絡(luò)的有效隔離，以免因網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的事故。
4、煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)中需要監(jiān)控和管理的設(shè)備很多，因此要求通信網(wǎng)絡(luò)要有足夠的網(wǎng)絡(luò)容量，以滿足監(jiān)控點不斷增加的情況。
5、通信傳輸部分投資要小，開通要快，布點靈活，維護簡單。
三、本方案優(yōu)勢
在以上的分析中我們可以明顯看到傳統(tǒng)的方式和網(wǎng)絡(luò)連接方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)低投入高效益的需求，并且已經(jīng)阻礙企業(yè)的大膽決策了。網(wǎng)絡(luò)改造迫在眉睫，但是如果采用CDMA無線方式傳輸數(shù)據(jù)則有情況就大不一樣了，具有以下優(yōu)勢：
1、安全保密性高。一方面與傳統(tǒng)有線傳輸方式相比較，無線傳輸僅僅指的是從用戶端到CDMA基站，而從基站到用戶數(shù)據(jù)中心都是通過有線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。另一方面，由于CDMA所采用的無線通信技術(shù)也決定了較其他無線通信方式具有更大的安全保障。
2、資費便宜，計費合理。CDMA應(yīng)用套餐方式，由于沒有大數(shù)據(jù)量的傳輸，所以沒有必要采用資費很高的專線（DDN等）。而CDMA可以根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量進行計費。在CDMA網(wǎng)中，沒有數(shù)據(jù)傳輸時是不被計費的。所以營業(yè)網(wǎng)點不需要頻繁建立連接，當然也不必支付傳輸空閑時的專線費用，而客戶再也不用不耐煩地等待電話撥號登錄的過程。
3、設(shè)備投資低。傳統(tǒng)的DDN等專線，需要購買專線Modem，撥號方式則需要購買Modem Pool 、普通Modem、ISDN Modem等設(shè)備。而采用CDMA無線方式只需要購買無線數(shù)傳即可，投資要小得多。
4、新增和改變網(wǎng)點方便。如果采用了CDMA方式，用戶可隨意改變自己的營業(yè)網(wǎng)點，而無須擔心線路的維護或在移動時導致的通訊中斷。新增新的營業(yè)點時也無需進行布線，埋線等牽涉多方的工作。
5、線路穩(wěn)定，永不掉線。CDMA采用的分組技術(shù)，所以能夠最好地支持頻繁的或少量突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
6、網(wǎng)絡(luò)接入速度快。CDMA登錄網(wǎng)絡(luò)的時間時很短暫，相對撥號方式的1、2分鐘，它只需要5-6秒，而且一旦連接，則時刻在線，因此可以提供與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。
7、傳輸速率高。提供高達153.6Kbps的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以開展無線INTERNET、無線多媒體、無線電子商務(wù)、視頻點播等業(yè)務(wù)。
8、網(wǎng)絡(luò)覆蓋好。由于CDMA使用是800M的頻段，它的覆蓋廣度和深度都很不錯，**聯(lián)通從2001年開始建設(shè)CDMA網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過三年共三期的建設(shè)，到2003年，CDMA網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘窟_到5000萬戶以上，網(wǎng)絡(luò)覆蓋包括西藏在內(nèi)的全國31個省、自治區(qū)、直轄市的300個以上地級市，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)覆蓋到鄉(xiāng)，中等發(fā)達地區(qū)覆蓋到縣。與此同時CDMA提供覆蓋全國99%地域范圍的可漫游、移動無線數(shù)據(jù)服務(wù)。
四、系統(tǒng)組成
1、本系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件的主站、 CDMA DTU 傳輸終端的采集器和若干個固定監(jiān)測站組成。監(jiān)測中心對各個監(jiān)測站進行控制指揮，各監(jiān)測站采集各種污染參數(shù)，兩者間的控制信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線 DTU 完成。監(jiān)測中心既是各監(jiān)測站的指揮中心，又是監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯集、處理和存貯的數(shù)據(jù)庫。各監(jiān)測站可設(shè)置為自動定時向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設(shè)置為平時處于待機狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才開始啟動工作，將信息發(fā)送給監(jiān)測中心，各監(jiān)測站有數(shù)據(jù)采集，命令識別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。
2、監(jiān)測中心由功能比較齊全的計算機外圍設(shè)備如顯示器、打印機、繪圖機等和與各監(jiān)測站系統(tǒng)的無線數(shù)傳系統(tǒng)組成。
其中監(jiān)測中心有如下功能：
實時功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時巡測和隨機點測；數(shù)據(jù)處理功能：數(shù)據(jù)管理和存儲、數(shù)據(jù)顯示、事故報警；管理功能：打印功能、參數(shù)管理、其中參數(shù)管理包括查詢修改通道連接狀態(tài)參數(shù)設(shè) 置等功能；圖形功能：繪制各種參數(shù)曲線，圖形檢索修改再生等；組態(tài)功能：再調(diào)度主站設(shè)置監(jiān)測站屬性、數(shù)量、站號各路編號、定義、上下限值， 以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴展互換；終端由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無線數(shù)傳產(chǎn)品CDMA DTU組成。
監(jiān)測站的功能為：
模塊化設(shè)計：根據(jù)用戶的需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)，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；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(tǒng)，自動排水器自動排除凝結(jié)水；命令認別功能：可以自行設(shè)定采樣、數(shù)據(jù)采集周期，也可以在接收到監(jiān)控中心 的指令后自動啟動開關(guān)，測得監(jiān)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送功能：把所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳發(fā)送出去。
3、中心所需設(shè)備
有線的寬帶網(wǎng)絡(luò)；
Window2000/XP 軟件平臺；
支持 TCP/IP NetBEUI 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；
支持自定義通訊協(xié)議；
組態(tài)軟件；
4、數(shù)據(jù)現(xiàn)場所需設(shè)備
綜合煙氣測試儀；
標準探針：350mm X 8mm，3m 煙氣導管（根據(jù)用戶需要設(shè)置）；各種電化學傳感器。
五、結(jié)論該系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測方式相比，實現(xiàn)了煙氣排放量及理化參數(shù)量數(shù)據(jù)的自動提取和實時監(jiān)測。從經(jīng)濟效益和社會效益來說，系統(tǒng)造價不高，不需要太多的投資，企業(yè)能夠承受，便于大規(guī)模推廣。
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