才茂通信基于無線2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案
摘要：本文提供了一種基于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡要介紹 了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本知識(shí)，描述了無線傳輸應(yīng)用于供應(yīng)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：2G/3G/4G DTU；工業(yè)廢氣；無線網(wǎng)絡(luò)
一、系統(tǒng)概述
環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護(hù)工作的重要組成部分,是環(huán)境管理的基礎(chǔ)和技術(shù)支持,隨著我 國工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展,環(huán)境保護(hù)也相應(yīng)大力發(fā)展起來,這樣就迫切需要加快全 國環(huán)境管理基礎(chǔ)能力的建設(shè),提高環(huán)境監(jiān)測能力和環(huán)境監(jiān)督現(xiàn)代水平。我國空氣污 染的情況相當(dāng)嚴(yán)重，是*三大酸雨區(qū)之一，1999年全國S02排放總量為1848萬噸，居 世界。在1999年監(jiān)測的335個(gè)城市中，40.5%的城市超過了空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，處于 中度或嚴(yán)重污染狀態(tài)，1999年*污染嚴(yán)重的10個(gè)城市我國占7個(gè)，英國公布的空氣 污染嚴(yán)重的20個(gè)城市中，我國占16個(gè)，所以對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測與治理是一件刻不容緩 的任務(wù)。
我國目前絕大部分地區(qū)依然采用人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析為主的大氣監(jiān)測手段，這種 方式不能及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測到污染物的實(shí)時(shí)排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時(shí)間 內(nèi)摸清所有污染區(qū)的實(shí)際情況，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對(duì)各種突發(fā)性 污染源及污染現(xiàn)場，也不能做到即時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測和處理。針對(duì)以上情況我公司研發(fā)出無 線數(shù)據(jù)傳輸終端（2G/3G/4G DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可對(duì)污染物濃 度進(jìn)行實(shí)時(shí)無線監(jiān)測。通過我司無線DTU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(jìn)行監(jiān)測，隨時(shí)得到即時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端無人值守。 該設(shè)備可靈活應(yīng)用各點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；可快速、準(zhǔn)確、定時(shí)的向中心控制系統(tǒng)提 供有力的實(shí)測數(shù)據(jù)。
二、系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶2G/3G/4G DTU 傳輸終端的采集器和若干個(gè)
固定監(jiān)測站組成。監(jiān)測中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測站進(jìn)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(dòng)定時(shí)向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設(shè)置為平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才開始啟動(dòng)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(shí)別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。
（1）、監(jiān)測中心由功能比較齊全的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)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(shí)時(shí)功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時(shí)巡測和隨機(jī)點(diǎn)測；
- 數(shù)據(jù)處理功能：數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、事故報(bào)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(hào)各路編號(hào)、定義、上下限值， 以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴(kuò)展互換。
（2）、終端由高性能、長壽命的電化學(xué)傳感器和獨(dú)立的測量模塊組成的綜合煙氣分析儀及廈門才茂無線數(shù)傳產(chǎn)品 2G/3G/4G DTU 組成。
三、監(jiān)測站的功能
1、模塊化設(shè)計(jì)：根據(jù)用戶的需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)，獨(dú)立的測量模塊對(duì)傳感器進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，儀器自動(dòng)進(jìn)行交叉干擾修正；
2、水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護(hù)，自動(dòng)空氣清洗和自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能有限保護(hù)了整個(gè)測量系統(tǒng)，自動(dòng)排水器自動(dòng)排除凝結(jié)水；
3、可以自行設(shè)計(jì)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(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，測得監(jiān)測數(shù)據(jù)；
4、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DTU發(fā)送出去。
四、才茂DTU無線數(shù)傳終端介紹
DTU(Data Transfer Unit),全稱數(shù)據(jù)傳輸單元,為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、TCP/UDP 透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)級(jí)無線終端設(shè)備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級(jí)ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構(gòu)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP 協(xié)議棧，為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應(yīng)用。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，DTU 產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。
4.1、才茂DTU功能的優(yōu)勢(shì)
1)豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場不同接口需求。
2）完善的網(wǎng)絡(luò)支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求。
3）三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
5）*工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。
6）通信模塊均采用工業(yè)級(jí)無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證
7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機(jī)”、“當(dāng)機(jī)”等疑難問題。
8)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號(hào)內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
9)DNS自動(dòng)獲?。鹤詣?dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常而導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。
10）完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率*降低。
- EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
- 支持短信遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制；支持短消息告警；
- 智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；
- 支持批量配置功能；
六、結(jié)論
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量動(dòng)態(tài)范圍廣，測量精度高，可靠性好，實(shí)時(shí)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(yī)藥等行業(yè)的工業(yè)污染源，為國家控制和治理環(huán)境大氣污染提供決策依據(jù)，提高了空氣質(zhì)量監(jiān)測管理水平。
