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    環境監測的對象具有成分復雜，隨機多變，時間、空間、量級上分布廣泛，不易準確測量等特點。因此，環境監測是包含環境監測數據正確可靠的全部活動和措施，環境監測中要求監測數據具有代表性、完整性、準確性、精密性和可比性，所有這一切，給環境監測部門提出了一個重要的問題：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。 
　　
    我們以排污監測為例，為有效防止有的企業私自排污，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，以前曾以modem方式通過電話線傳送數據，但工作的有效性卻往往事倍功半。隨著通信技術的不發展，GPRS無線網絡的不斷成熟應用，為環保部門實現監測提供了良好的選擇方式。污染源的各種監測設備可將采集到的污染監測數據和告警信息通過GPRS網絡及時發送到環保監測部門，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。
 
一、 項目概述 
 
    市環保局需對城區空氣質量實施監測并對城區內的各企業的排污口進行綜合監測管理。監測主要對象是空氣質量條件及大氣環境、水環境、噪聲環境以及工業"三廢"的排放及治理情況等。監測內容包括：監測5個城區的空氣環境質量現狀，1條主要水系、2個主要湖庫、及2個城市飲用水源和17個自備井的水質現狀以及31個河道沿線的工廠排污,43個居住小區的噪聲監測點的噪聲污染現狀，并通過綜合指數等方法進行趨勢分析，最后得出環境質量結論向市民公布。 
　　
    市環保局數據采集系統是一個由污染源排放監測點、大氣監測點、噪聲監測點和市中心監測站組成的污染綜合監測系統。該系統可對城區的空氣污染狀況進行一個量化的測定，為大氣監測提供依據。同時為保護水源，恢復生態，對沿河污染源進行自動采樣、對主要污染物進行在線監測；掌握城市污染源排放情況及水質影響情況，監測噪聲污染對居民小區的影響；由監測中心的計算機進行數據匯總、整理和綜合分析，并向公示部門提供公示結果。 
　　
    目前，各監測點安裝污染源監測儀，對污染源進行監測。監測中心接收監測點傳輸的監測信息；并負責對監測信息進行分類、篩選和綜合分析。市環保局作為系統的決策中心，對從監測中心站獲得的監測信息進行分析、調研，及時作出管理決策，協同其它單位增加管理力度。 由于各監控點分布范圍廣、數量多、距離遠，個別點還地處市郊，申請電話線費時費力，而且有些監控由于地處河道點段，有線線路難以到達。而GPRS具有速度快、使用費用低的特點，其傳輸速度可達171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網靈活、擴展容易、運行費用低投，維護簡單、性價比高等優點因此，因此采用GPRS無線傳輸方式解決污染源監測數據的實時傳輸問題成為最好的手段。
 
二、解決方案介紹 
 
    由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網絡，監測中心計算機主機需配置固定的IP地址，各個數據采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。由于配置固定IP每月均會產生一筆費用，對于暫時無法配置固定IP以及系統測點較少，沒必要配置IP的系統，昆侖公司提供一年的免費數據轉發服務，若長期使用只需每年繳納很小一部分流量使用費即可輕松享受GPRS的便利服務。
 
系統組成：
 
1、環保信息采集點：
　　
    現場監控點通過KL-7000數據采集模塊自動采集污染源信息，通過RS232接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，通過GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、數據打包后發送到GSM網絡。
　　  
2、監控中心：
　　
    服務器配置固定IP地址，采用移動通信公司提供的DDN專線或是昆侖公司的轉發服務器，與GPRS網絡相連。
　　  
    監控中心數據服務器接收到GPRS網絡傳來的數據后先進行數據存儲和轉發，傳送到監控中心計算機主機，通過系統軟件對數據進行還原顯示，并進行數據處理。
  

系統結構：

    各監控點使用昆侖海岸的GPRS透明數據傳輸終端模塊KL-7000，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。各污染源數據采集點的終端模塊使用移動通信公司統一的STK卡，同時監控中心對各點進行登記，保存相關資料以便識別和維護處理。各信息采集點運行監控系統軟件，支持24小時實時在線，也可實現定時上下線方式以節約流量，能夠實現信息采集點24小時傳送采集的環保信息數據，對于像噪聲污染這類主要監測夜間擾民的監測點可以通過定時上下線方式在節約數據流量的情況下一樣可以完成監測任務。

    現場監控點采集的數據經GSM網絡接口功能模塊對數據進行解碼處理，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。 終端所使用的KL-7000透明數據傳輸模塊，數據傳輸基于中國移動的GPRS網絡，中國移動GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建環保信息采集傳輸系統，實現環保信息采集點的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且設備安裝方便、維護簡單等特點。中國移動的GPRS系統作為環保信息采集傳輸系統的數據通信平臺具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準RS232透傳接口可直接與計算機、RTU、PLC、GPS接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，能夠滿足控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。

GPRS無線環保污染源在線監控系統具備如下特點： 

1、實時性強、兼容性好： 

    與短消息服務比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有監測點的各種數據。可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。

2、可對各監測點儀器設備進行遠程控制：

    通過GPRS雙向系統還可實現對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態報告、開關等控制功能，并可進行系統遠程在線升級。

3、建設成本少低：

    由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低；

4、監控范圍廣： 

    構建環保信息采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于環保信息采集點數量眾多，分布在全省范圍內，部分環保信息采集點位于偏僻地區，而且地理位置分散。

5、具有良好的可擴展性。由于目前GSM/GPRS網絡已覆蓋省內絕大部分地區，基本不存在盲區，可實現大范圍的在線監控，滿足環保信息采集傳輸系統對覆蓋范圍的要求。

6、系統的傳輸容量大：

    環保中心站要和每一個環保信息采集點實現實時連接。由于環保信息采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

7、數據傳送速率高：

    每個環保信息采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。支持數據傳輸與協議轉換

8、通信費用低：

    采用包月計費方式，運營成本低

    安全措施 

    由于環保數據采集系統的特殊性，本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自系統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。

    對于安全性要求非常高的系統，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統的安全性。 

    1、VPN虛擬專網模式：企業內部網絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對 整個數據傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。

    2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

    3、對于特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數據中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入系統，系統的安全性進一步增強。

    4、數據加密：通過VPN對整個數據傳送過程進行加密保護。

    5、網絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網絡鑒權和安全防范功能，保障系統安全。

總 結

    環保局目前環保數據采集系統，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當環保觀測站和環保信息采集點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶原有投資，適合于環保采集工作的特點。