GPRS環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用方案

    環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門顯示，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)技術特點。隨著市民環(huán)境意識的增強(qiáng)，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞貢獻，要求環(huán)境保護(hù)工作透明化;上級主管部門也需要數(shù)量大設施、種類多、更新快的信息快速增長。所有這一切要求，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個應(yīng)引起重視的問題：如何建立起實用性強(qiáng)、覆蓋面廣通過活化、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開放以來，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求。

    在環(huán)保系統(tǒng)中防控，常常需要對眾多的污染排放點進(jìn)行實時監(jiān)測組合運用，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測點分散高質量，分布范圍廣研究與應用，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半迎難而上。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸有效保障，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門更高效，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理稍有不慎，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率探索。

一、項目需求

    某省現(xiàn)已有16個城市的環(huán)境監(jiān)測站及各縣區(qū)監(jiān)測站納入省級監(jiān)測網(wǎng)全面協議，三級以上環(huán)境監(jiān)測站共102個重要作用，監(jiān)測主要對象是工業(yè)"三廢"的排放及治理情況及大氣環(huán)境、水環(huán)境講實踐、噪聲環(huán)境等增幅最大。包括：監(jiān)測14個城市的空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，12條主要水系最為顯著、7個主要湖庫競爭力、7個近岸港灣及16個城市飲用水源的水質(zhì)現(xiàn)狀,9個城市的噪聲污染現(xiàn)狀，并通過綜合指數(shù)等方法進(jìn)行趨勢分析的必然要求，最后得出環(huán)境質(zhì)量結(jié)論的過程中。

    省環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個由污染源排放監(jiān)測點和監(jiān)測中心組成的污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進(jìn)行自動采樣狀況、對主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測;掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量損耗，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)绞…h(huán)保監(jiān)測中心;由監(jiān)測中心的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析;監(jiān)測信息傳至省環(huán)保局長遠所需，由省環(huán)保局對污染源進(jìn)行監(jiān)督管理形式。

    目前，各污染源排放監(jiān)測點安裝污染源監(jiān)測儀非常完善，對污染源進(jìn)行監(jiān)測傳遞。監(jiān)測中心接收監(jiān)測點傳輸?shù)谋O(jiān)測信息;并負(fù)責(zé)對監(jiān)測信息進(jìn)行分類、篩選和綜合分析不斷完善。省環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心發揮效力，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進(jìn)行分析、調(diào)研勞動精神，及時作出管理決策穩定發展，增加管理力度。

    目前明顯，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點之間的數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸更好。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時，由于每次撥號都需要等待基礎上，速度慢安全鏈，而且費(fèi)用也較高。同時預下達，由于各監(jiān)控點分布范圍廣增持能力、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)技術創新，個別點還地處偏僻醒悟，因此需申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點有線線路難以到達(dá)生產體系。

    GPRS具有速度快新模式、使用費(fèi)用低的特點，其傳輸速度可達(dá)171.2kb/s高質量。與有線通訊方式相比應用情況，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易也逐步提升、運(yùn)行費(fèi)用低投，維護(hù)簡單成效與經驗、性價比高等優(yōu)點因此更讓我明白了，目前正考慮采用GPRS無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題。

二提供了有力支撐、方案優(yōu)點

　　中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接飛躍。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)保信息采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)積極，縮短建設(shè)周期大數據，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便經驗、維護(hù)簡單。經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺進一步意見。

　　GPRS無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：

　　1重要部署、實時性強(qiáng)： 與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實時在線特性產業，系統(tǒng)無時延高效化，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)新的動力⊥瓿傻氖虑?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。

　　2為產業發展、可對各監(jiān)測點儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制： 通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制研究成果，如：時間校正、狀態(tài)報告穩定、開關(guān)等控制功能機製性梗阻，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級。

　　3廣泛關註、建設(shè)成本少低： 由于采用GPRS公網(wǎng)平臺改造層面，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)機製，只需安裝好設(shè)備就可以，建設(shè)成本低;

　　4大面積、監(jiān)控范圍廣： 構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣發力，擴(kuò)容無限制，接入地點無限制集成應用，能滿足山區(qū)越來越重要的位置、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多開展攻關合作，分布在全省范圍內(nèi)特點，部分環(huán)保信息采集點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散情況正常。

　　5製度保障、具有良好的可擴(kuò)性： 由于目前GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)各領域，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控最新，滿足環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。

　　6自行開發、系統(tǒng)的傳輸容量大： 環(huán)保中心站要和每一個環(huán)保信息采集點實現(xiàn)實時連接模樣。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰幚矸椒?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要數據顯示。

　　7、數(shù)據(jù)傳送速率高： 每個環(huán)保信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)服務。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s實現，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求舉行。

　　8、通信費(fèi)用低： 采用包月計費(fèi)方式，運(yùn)營成本低習慣。

 三記得牢、解決方案介紹

    由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址覆蓋，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信服務體系。

    1、環(huán)保信息采集點：

    現(xiàn)場監(jiān)控點通過數(shù)據(jù)采集模塊自動采集污染源信息重要的作用，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連特點，通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)。

    2綠色化發展、監(jiān)控中心：

    服務(wù)器申請配置固定IP地址去創新，采用省移動通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連應用創新。由于DDN專線可提供較高的帶寬講實踐，當(dāng)環(huán)保信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求影響。監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證相關性，后傳送到監(jiān)控中心計算機(jī)主機(jī)競爭力，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示製高點項目，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

    3的過程中、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：

    現(xiàn)場監(jiān)控點采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理物聯與互聯，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸範圍和領域，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址取得了一定進展。

    (二)系統(tǒng)方案

    各監(jiān)控點使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各污染源數(shù)據(jù)采集點使用移動通信公司統(tǒng)一的STK卡有所增加，同時監(jiān)控中心對各點進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理促進進步。各信息采集點運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件供給，支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)更高要求。

    凡省環(huán)保局授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：

    1積極參與、環(huán)保信息采集點必須使用移動統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與環(huán)保站數(shù)據(jù)通信功能經驗分享。

    2探討、終端設(shè)備使用北京聚英翱翔電子有限公司提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端(JY-RTU4100或JY-RTU6640)。

    3培養、用戶登記：符合省級環(huán)保局的規(guī)定共創美好。

    (三)產(chǎn)品特性

    一、提供設(shè)備狀態(tài)指示燈高效流通，方便設(shè)備維護(hù);

    二分析、寬電壓供電范圍：5V-30V;

    三、帶RS232不難發現、RS485;

    四合規意識、內(nèi)置大容量SPI-flash(容量可選1Mbit-64Mbit)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時間本機(jī)保存(需定制);

    五、4路模擬量輸入進行部署，采集精度: 12bit

    六生產體系、傳輸支持多種協(xié)議，我公司自定協(xié)議和Modbus協(xié)議(ASCII重要作用、RTU高質量、Modbus TCP)完美支持;

    七、數(shù)據(jù)傳輸采用GSM模塊可實現(xiàn)功能：

    1)GPRS斷線自動重連;

    2)根據(jù)需要最多可同時連接6個中心服務(wù)器;

    3)支持固定IP很重要、域名解析和APN專網(wǎng)的尋址方式;

    4)支持TCP、UDP、PPP保護好、ICMP能力和水平、DNS、FTP等協(xié)議;

    5)支持的節(jié)點數(shù)充足，只要服務(wù)器資源允許註入了新的力量，理論上不限;

    6)減少布線的成本和施工的麻煩;

    7)支持短信數(shù)據(jù)傳輸、短信參數(shù)配置功能;

    8)支持電話和短信喚醒功能;

    八異常狀況、支持專用軟件進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程參數(shù)配置及維護(hù);

    九說服力、支持本地和遠(yuǎn)程固件升級;

    (四)安全措施

    由于環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性更多可能性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)深刻變革，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密分析、登錄防護(hù)至關重要、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等逐漸顯現。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障重要性，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行著力增加。 數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低系統穩定性，企業(yè)不用租用專線背景下，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件科技實力。通過VPN方式開展試點，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)齊全，安全性比較高廣泛關註，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式各項要求，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上大面積，這種成本高，安全性高優勢與挑戰、穩(wěn)定可靠集成應用。對于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式問題分析，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性迎來新的篇章。

    1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器不負眾望，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件共同學習。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離改善，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵結構重塑。

    2推廣開來、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)貢獻法治，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定密度增加，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入相對較高，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN信息化。

    3、對于特定用戶創新內容，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼全方位， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)實踐者。

    4管理、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。

    5豐富、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全服務體系。

四進展情況、結(jié)論

    采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費(fèi)用比較高約800~1500元/月特點。采用GPRS無線方式研究，系統(tǒng)流量費(fèi)用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費(fèi)方式，按流量計算0.03元K，而包月制20元/月有1024 kBytes流量去創新，可滿足省環(huán)保局目前環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)量相互配合，估計日后其費(fèi)用會逐步降低。對于環(huán)保局等用戶來說品質，由于通信費(fèi)用較低積極回應，享受到了實惠。另外深化涉外，由于接入設(shè)備可以移動全會精神，當(dāng)環(huán)保觀測站和環(huán)保信息采集點搬遷時設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資又進了一步，適合于環(huán)保采集工作的特點智能化。

    采用GPRS構(gòu)建環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足環(huán)保信息采集的需求拓展基地，而且綜合措施，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加處理，移動通信公司的營收也隨之增加攜手共進，調(diào)動了運(yùn)營商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求自然條件。