沈陽市垃圾場場區(qū)大氣污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

林剛　肖冬志

摘 要 為了連續(xù)自動監(jiān)測沈陽市垃圾場的場區(qū)空氣質(zhì)量，本文設(shè)計利用現(xiàn)代化的監(jiān)測手段，設(shè)計大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)可提供長期的連續(xù)的實時數(shù)據(jù)可用來判斷該垃圾場區(qū)空氣的污染現(xiàn)狀、污染趨勢，并能對相關(guān)部門提供有效數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 大氣環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng) 持續(xù)監(jiān)測

中圖分類號：X84；F424.1 文獻標識碼：A

本文的主要研究內(nèi)容是設(shè)計一個沈陽市垃圾場空氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個流動的大氣監(jiān)測站、一個監(jiān)測中心和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)三部分組成。是一個由監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)通信、計算機組成的網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測中心設(shè)有小型電子計算機和各種外圍設(shè)備，執(zhí)行數(shù)據(jù)收集（匯集監(jiān)測站的各項實時數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)運算（計算時平均、日平均、月平均濃度、最大值、最小值、超標頻數(shù)等）、數(shù)據(jù)顯示（打印作表、繪制污染圖形及CRT直接顯示等）的功能和向各污染源、行政管理部門發(fā)出警報等功能。

流動監(jiān)測站配有自動測定各種大氣指標的儀器儀表、計算分機、通信系統(tǒng)等。主要任務(wù)是時刻監(jiān)測各種大氣指標、處理結(jié)果、貯存數(shù)據(jù)和上報數(shù)據(jù)。監(jiān)測站連續(xù)測出的污染濃度和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)定時地（例如每5分鐘一次）遙傳至監(jiān)測中心。監(jiān)測站的工作特點是連續(xù)、自動、常年不斷。

監(jiān)測站的監(jiān)測項目是由監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置的任務(wù)決定的。通常監(jiān)測的項目有二氧化硫、飄塵、一氧化碳、氮氧化物、臭氧、總烴及風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、日照等。本項目將從以上監(jiān)測項目中選取3到4項進行監(jiān)測。

大氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)建成將大大提升垃圾場區(qū)環(huán)境監(jiān)測水平，在預(yù)防區(qū)域大氣環(huán)境事故發(fā)生和改善場區(qū)周邊環(huán)境質(zhì)量方面都具有重要作用。地面監(jiān)測站的數(shù)據(jù)通過無線傳送到環(huán)境監(jiān)控中心進行實時控制、數(shù)據(jù)管理及圖表生成，形成大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)，所提供的長期的連續(xù)的實時數(shù)據(jù)可用來判斷該垃圾場區(qū)空氣的污染現(xiàn)狀、污染趨勢，對相關(guān)部門提供有效數(shù)據(jù)。

1在線監(jiān)測平臺建設(shè)系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測終端、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測中心三大部分組成。檢測終端安裝在監(jiān)測車輛上，監(jiān)測車停放在檢測現(xiàn)場下風(fēng)向處，主要通過各種傳感器采集數(shù)據(jù)，并分析、存儲采集的數(shù)據(jù)，檢測終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，將采集的?shù)據(jù)傳送到監(jiān)測中心。檢測終端包括兩個部分：一是數(shù)據(jù)采集模塊，負責對大氣污染物的數(shù)據(jù)進行采集；二是GPRS通信模塊，該模塊建立通信鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。GPRS通信網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)監(jiān)測中心與檢測終端之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?，各自的GPRS數(shù)據(jù)終端將數(shù)據(jù)打成IP包，經(jīng)GPRS模塊接入無線GPRS網(wǎng)絡(luò)，由移動服務(wù)商轉(zhuǎn)接到Internet，最終通過各種網(wǎng)關(guān)和路由到達統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心工作站。使檢測終端的參數(shù)能夠及時傳送到中心的計算機中。監(jiān)測中心從各檢測終端發(fā)回的數(shù)據(jù)經(jīng)整理后存入SQL Server數(shù)據(jù)庫，并可以通過網(wǎng)頁瀏覽方式提供給相關(guān)部門及其他用戶。

一方面監(jiān)測中心通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與檢測終端進行雙向通信收發(fā)數(shù)據(jù)，另一方面進行數(shù)據(jù)庫管理和WEB網(wǎng)頁瀏覽服務(wù)。上位機軟件為用戶提供一個可視化界面，實時監(jiān)測各種參數(shù)。通過此軟件，可查詢歷史數(shù)據(jù)庫，歷史記錄和統(tǒng)計曲線等，從而清楚地了解觀測點的綜合信息。

2組網(wǎng)方案

2.1組網(wǎng)方案一

使用固定IP地址或向中國移動申請數(shù)據(jù)專線，實現(xiàn)多點對一點的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)采集設(shè)備與GPRS終端可以通過RS485或RS232相連，GPRS終端自動撥號登陸GPRS網(wǎng)絡(luò)，獲得移動子網(wǎng)IP地址后，主動與接入Internet的上位機建立Socket連接并保持，然后將GPRS終端的ID號及子網(wǎng)IP地址通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送至上位機。這樣上位機（監(jiān)測中心）在Socket連接保持的情況下，就可以實現(xiàn)與GPRS 終端，也就是數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信。該方案具有組網(wǎng)簡單，性能穩(wěn)定，可靠性高，用戶的使用難度低，使用的靈活性強等優(yōu)點，適合大用戶使用。

但是該方案的缺點和不足是上位機（監(jiān)測中心）必須擁有固定IP地址、或公網(wǎng) IP地址或移動子網(wǎng)IP地址（數(shù)據(jù)專線）。

2.2 組網(wǎng)方案二

該方案是GPRS終端通過使用域名解析（DNS，Domain Name Serves）的方法獲取上位機（監(jiān)測中心）IP地址，從而與上位機建立連接并互相傳輸數(shù)據(jù)。該方案的優(yōu)點在于其上位機不必擁有固定IP地址，而是通過域名解析服務(wù)提供商獲取域名，GPRS終端通過域名解析得到上位機的IP地址，從而與上位機建立連接。但該方案雖然降低了使用固定IP地址的成本，但是由于采用域名解析服務(wù)，提高了用戶的使用成本，而且關(guān)于鏈路維護等使用的運營成本仍然沒有降低。并且域名解析服務(wù)的使用，無形中提高了對用戶使用的要求。

2.3 最終方案

根據(jù)以上分析和監(jiān)測要求考慮，本系統(tǒng)選擇與固定IP通信（方案一） 做為組網(wǎng)方案，雖然需要申請固定IP，但是系統(tǒng)的設(shè)計難度降低并且實時性能夠得到保證，利用ATMEGAl28及wAVECOM Q2406A無線通信模塊作為核心設(shè)計了GPRS 數(shù)據(jù)傳送終端。

3監(jiān)測系統(tǒng)運行效果

經(jīng)過3個月的運行整個系統(tǒng)可達到安全、可靠、準確、實時、全面、快速、高效的要求，幫助垃圾場的監(jiān)測人員更好的完成環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。

參考文獻

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