上海正偉基于GPRS&CDMA網絡的環保監控系統

環境監測部門作為國家環境保護系統的技術部門，是環境管理工作的重要基礎。隨著市民環境意識的增強，越來越多的人開始關心所處環境質量的好壞，要求環境保護工作透明化；上級主管部門也需要數量大、種類多、更新快的信息。所有這一切，給環境監測部門提出了一個引起重視的問題：如何建立起實用性強、覆蓋面廣、靈活性好的環保數據采集系統，滿足各方面對環境監測信息的需求？GPRS/CDMA/EDGE無線網絡的快速發展為環境監測提供了很好的解決方案。

GPRS/CDMA/EDGE無線網絡簡介

GPRS簡介

GPRS(General Packet Radio Service：通用無線分組業務)，其實質上是作為第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信(3G)的過渡的中間技術，最早由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)規范實現的內容之一，其從根本上說是仍是基于GSM的移動分組數據業務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。

GPRS是在現有的GSM網絡基礎上疊加的一個新的網絡，同時在網絡設備上增加一些硬件設備，并對原軟件升級，形成了一個新的網絡邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項無線高速數據傳輸技術，它以分組交換技術為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速數據業務，包括收發E-mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等。

CDMA簡介

　　CDMA(Code Division Multiple Access：碼分多址)，它是在擴頻通信技術上發展起來的一種新的無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現數據傳輸。

　　CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS95是CDMAONE系列標準中最先發布的標準，真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS95A，這一標準支持8K編碼話音服務。在ITU向各國征求第三代移動通信無線候選技術時，IS95由于剛取得商用成功，美國TR45標準委員會沒有將很多精力放在第三代標準的研究上，而是正在努力完成IS95B的標準。

　　在ITU的要求下，在當年提出了CDMA2000的第三代標準，即CDMA2000 1X和3X(1X代表其載波一倍于IS95A的帶寬，3X代表其載波三倍于IS95A的帶寬)，3X又分為下行直接擴譜和三載波兩種方式，后來直接擴譜CDMA2000部分與WCDMA進行了融合，所以實際上目前的CDMA2000就只包括CDMA2000 1X和三載波方式3X。

　　CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS95，低于2Mbit/s)，可支持308kbit/s的數據傳輸、網絡部份引入分組交換，支持移動IP業務。是在現有CDMA IS95系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為CDMA用戶提供分組IP形式的數據業務。

　　GPRS系統使用現有的GSM無線網絡。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源，只是在現有的GSM網絡基礎上增加了一些硬件設備和軟件升級。因此，實現GSM升級至GPRS非常容易，且中國移動借助原GSM網絡，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國移動GPRS網絡已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區，網絡遍及240多個城市。

CDMA基于擴頻技術，占用的是全新的800M頻段（GSM占用的是900M頻段），所以不能在原GSM設備上直接升級。目前，中國聯通通過二期工程建設，對CDMA網絡進行了網絡優化和提升，網絡從IS95升級為CDMA1X網絡；同時建成覆蓋全國31個省(自治區、直轄市)的無線數據網。

EDGE簡介

EDGE的英文全稱為Enhanced Data rate for GSM Evolution，中文含義為改進數據率GSM服務。該技術主要在于能夠使用寬帶服務，能夠讓使用800、900、1800、1900MHz頻段的網絡提供第三代移動通信網絡的部分功能，并且能大大改進目前在GSM和TDMA/136上提供的標準化服務。該技術可以提供384kbps的廣域數據通信服務和大約2Mbps的局域數據通信服務，這樣可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。

EDGE的概念是Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出的，同年，ETSI批準了EDGE的可行性研究，這對以后EDGE的發展鋪平了道路。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時隙結構，但它也能夠用于其他的蜂窩通信系統。EDGE可以被視為一個提供高比特率、并且因此促進蜂窩移動系統向第三代功能演進的、有效的通用無線接口技術。在此基礎上，統一無線通信論壇（UWCC）評估了用于TDMA/136的EDGE技術，并且于1998年1月批準了該技術。

EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現有的網絡運營商可以最大限度地利用現有的無線網絡設備，在第三代移動網絡商業化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業務。由于EDGE是一種介于現有的第二代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術。EDGE同樣充分利用了現有的GSM資源，保護了對GSM作出的投資，目前已有的大部分設備都可以繼續在EDGE中使用。

EDGE能提供三組業務：

EGPRS業務：最大速率≥384kbps 48kbps/BP；

T-ECSD業務：透明增強型電路交換業務，最高速率≥32kpbs/Bp；

NT-ECSD：非透明增強型電路交換業務，最高速率≥28.8kbps。

基于無線網絡環境保護監控系統介紹

在環保系統中，常常需要對眾多的污染排放點進行實時監測，大部分監測數據需要實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環境較惡劣的地區，通過電話線傳送數據往往事倍功半，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網絡進行數據傳輸，成為環保部門選擇的通信手段之一。污染源監測設備可將采集到的污染數據和告警信息通過GPRS/CDMA/EDGE無線網絡同時發送到多個環保監測部門，實現對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環保部門的工作效率。

系統組成部分

無線網絡環境保護監控系統主要由三大部分組成：環保監控終端系統、無線數據傳輸網絡平臺、環保監控管理中心系統。

環保監控終端系統：由各種水質污染監測儀、大氣污染監測儀、噪聲污染監測儀及無線傳輸終端設備等組成。

無線數據傳輸網絡平臺：目前國內的無線公網，如GPRS、CDMA1X或者EDGE網絡平臺。

環保監控管理中心系統： 網絡通訊服務器、實時數據庫服務器及用戶控制操作界面等。

物理連接結構

環保監測終端設備通過RS232/RS485/RS422/TTL或以太網接口與無線傳輸終端進行物理連接。

環保監控管理中心通過ISP（Internet服務提供商）專線/光纖/無線等方式接入到IP網絡。

工作原理

數據主動上報方式

環保監測終端系統將實時采集到的水、大氣、噪聲等信息通過物理接口進入到無線傳輸終端，無線傳輸終端將監測信息封裝成TCP/IP包，并發送到指定的多個環保監控管理中心IP地址上，環保監控管理中心收到監測信息后，存入數據庫并在軟件界面上實時顯示監測站點情況；

中心問答方式

環保監控管理中心通過用戶應用軟件對在線環保監測終端設備下發采集數據命令進行數據的收集與環保監測終端設備控制等，對超標和惡意排放可以進行遠程控制。

數據主動上報方式與中心問答方式在應用中可以并存，為整個系統實現了遙測，遙信、遙控等功能。

系統優勢

投資小、組網方便快捷、多個環保監測部門可以同時對監測站點進行監控、數據實時性好、系統維護簡單等。

應用領域

工業“三廢”的排放控制、污水處理廠的監督與管理、城市生活環境污染控制、近岸海洋污染控制等。