工業廢氣無線監控系統應用方案

CDMA 技術簡介

CDMA是(Code Division Multiple Access)即碼分多址技術,是近年來用于數字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術。
隨著CDMA1X 業務的不斷深入發展，除了個人用戶的普通上網應用外，行業用戶對利用 CDMA1X 組建專用虛擬網的需求也日益增加，統分體現CDMA1X 無線數據業務的優勢，向用戶提供差異性服務，切實滿足用戶的移動工作需求。聯通將VPDN與CDMA1X 無線上網技術結合起來，推出了基于CDMA1X的VPDN業務。
通過這種業務方案，用戶可以組建基于CDMA1X的VPDN網，可以通過各種CDMA1X業務設備入企業內部網絡，方便，安全地實現各種數據傳輸應用。
CDMA1X數據傳輸的優點在于:
（1）速度快：CDMA1X的上網速率最高可達到153.6Kbps 能夠提供平均30Kbps的上行速率，
70Kbps的下行速率。
（2）穩定性高：CDMA系統切換時的基站覆蓋采用“單獨覆蓋—雙覆蓋—單獨覆蓋”。
（3）組網方便：不需要布線，設點，組網不受限制。
（4）保密性高：每次通信時共有4.4萬億種可能的排列，要想破解密碼或竊聽簡直不可想象。

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GFSCK32-C 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GFSCK32-C 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。

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無線傳輸設備GFSCK32-G 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
Window2003 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）

GFSCK32-G CDMA DTU
*1. 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。
*2. 支持 RSA，RC4 加密算法
*3. 支持虛擬數據專用網（APDN）
*4. 透明數據傳輸與協議轉換，支持多種工作模式
*5. 支持數據中心動態域名和 IP 地址訪問
*6. 支持雙數據中心備份
*7. 支持多數據中心
*8. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
*9. 支持短消息備份及告警。
10. 多重軟硬件看門狗數據包傳輸狀態報告。
11. 標準的 AT 命令界面
12. 可以用做普通撥號 MODEM
13. 支持 telnet 功能。
14. 支持遠程配置，遠程控制
15. 通過串口軟件升級
16. 同時支持 LINUX 和 WINDOWS 操作系統
17. 同時支持 RS232/RS485 串口。串口速率 110~230400bits/s。
*18. 支持 IS-95 A/B 和 CDMA2000 1xRTT 無線網絡

第三部分 組網實施


方案一：中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。
此種方案向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。DTU直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

方案二：中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。
客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，DTU先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

方案三：中心無線路由器接入，此方案在中心無寬帶條件接入的情況下采用，依靠現有的無線網絡，通過無線路由器撥號作為數據中心的接入。

中心采用無線路由器，采用DNS解析方式，穩定性較差。

中心采用無線路由器，申請固定IP，穩定性好，推薦此方式。

中心采用無線路由器，申請APN專線，穩定性較好，此方式為最佳。


方案四：中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP
* 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。
* 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。
* 用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路
由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證
用戶內部安全。
* 用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
* 移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

總結

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。