環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護系統(tǒng)技術部門，是環(huán)境管理工作重要基礎。市民環(huán)境意識增強，越來越多人開始關心所處環(huán)境質(zhì)量好壞，要求環(huán)境保護工作透明化；上級主管部門也需要數(shù)量大、種類發(fā)多、更新快信息。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個應引起重視問題：如何建立起實用性強、覆蓋面廣、靈活性好環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息需求。

    環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多污染排放點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心后端服務器進行處理。監(jiān)測點分散，分布范圍廣，大多設置環(huán)境較惡劣區(qū)，電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。GPRS無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇通信手段之一。污染源監(jiān)測設備可將采集到污染數(shù)據(jù)和告警信息GPRS網(wǎng)絡及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人及時管理，可以大大提高環(huán)保部門工作效率。

一、市場需求
    某省現(xiàn)已有16個城市環(huán)境監(jiān)測站及各縣區(qū)監(jiān)測站納入省級監(jiān)測網(wǎng)，三級以上環(huán)境監(jiān)測站共102個，監(jiān)測主要對象是工業(yè)"三廢"排放及治理情況及大氣環(huán)境、水環(huán)境、噪聲環(huán)境等。包括：監(jiān)測14個城市空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，12條主要水系、7個主要湖庫、7個近岸港灣及16個城市飲用水源水質(zhì)現(xiàn)狀,9個城市噪聲污染現(xiàn)狀，并綜合指數(shù)等方法進行趨勢分析，最后出環(huán)境質(zhì)量結(jié)論。

    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)測中心組成污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進行自動采樣、對主要污染因子進行線監(jiān)測；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)绞…h(huán)保監(jiān)測中心；由監(jiān)測中心計算機進行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至省環(huán)保局，由省環(huán)保局對污染源進行監(jiān)督管理。

    各污染源排放監(jiān)測點安裝污染源監(jiān)測儀，對污染源進行監(jiān)測。監(jiān)測中心接收監(jiān)測點傳輸監(jiān)測信息；并負責對監(jiān)測信息進行分類、篩選和綜合分析。省環(huán)保局作為系統(tǒng)決策中心，對從監(jiān)測中心站獲監(jiān)測信息進行分析、調(diào)研，及時作出管理決策，增加管理力度。

    目前，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點之間數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時，每次撥號都需要等待，速度慢，費用也較高。同時，各監(jiān)控點分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠，個別點還處偏僻，需申請很多電話線，有些監(jiān)控點有線線路難以到達。

    而GPRS數(shù)據(jù)傳輸具有速度快、分布范圍廣、使用費用低特點，其傳輸速度理論上最高可達171.2kb/s，實際平均數(shù)速度可達30kb/s字節(jié)/秒。與有線通訊方式相比，采用GPRS無線通信方式則顯非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴展容易、運行費用低投，維護簡單、性價比高等優(yōu)點，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)實時傳輸問題。

二、方案優(yōu)點
    中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域無線IP連接。移動通信公司GPRS業(yè)務平臺上構建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)保信息采集點無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本優(yōu)點，設備安裝方便、維護簡單。比較分析，我們選擇中國移動GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信平臺。

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

    1、可靠性高：與SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向連接TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點同時進行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡本身具備完善頻分復用機制，并具備極強抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。[nextpage]

    2、實時性強：GPRS具有實時線特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點之間快速，實時進行雙向通信，很好滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）需求。

    3、監(jiān)控范圍廣：GPRS網(wǎng)絡已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，擴容無限制，接入點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨區(qū)接入需求。環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，分布全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點位于偏僻區(qū)，理位置分散。采用GPRS網(wǎng)絡是其理想選擇。

    4、系統(tǒng)建設成本低：采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網(wǎng)絡維護費用。

    5、系統(tǒng)運營成本低：采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴漫游費用,GPRS網(wǎng)絡可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費，實現(xiàn)了系統(tǒng)低成本通信。

    6、可對各監(jiān)測點儀器設備進行控制：GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備遠程控制，例如：遠程開關控制，遠程復位控制，遠程狀態(tài)查詢，遠程參數(shù)配置，遠程固件升級等。

    7、系統(tǒng)傳輸容量，擴容性能好：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。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)傳輸需要，而GPRS技術能很好滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)需要；系統(tǒng)采用成熟TCP/IP通信架構，具備良好擴展性能，一個監(jiān)控中心可輕松支持幾千個現(xiàn)場采集點通信接入。

    8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環(huán)境：與遠千里數(shù)據(jù)中心進行雙向通信，GPRS數(shù)傳設備工作時卻只需與附近移動基站通信即可,其整體功耗與一臺普通GSM手機相當,平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統(tǒng)數(shù)傳電臺小多。GPRS傳輸方式非常適合野外使用太陽能供電或蓄電池供電場合下使用。

三、解決方案介紹
    GPRS通信是基于IP址數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，監(jiān)測中心計算機需要一個固定IP址或固定域名，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊IP址或域名來訪問該主機，進行數(shù)據(jù)通信。

（一）系統(tǒng)組成
1、環(huán)保信息采集點：
    現(xiàn)場監(jiān)控點環(huán)保數(shù)據(jù)采集器自動采集污染源信息，RS232或RS485接口與GPRSDTU終端相連，環(huán)保數(shù)據(jù)采集器采集到數(shù)據(jù)GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS無線網(wǎng)絡。

2、監(jiān)控中心：
a）公網(wǎng)接入方案
    服務器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP址；可以實現(xiàn)中小容量數(shù)據(jù)采集應用。

b）專網(wǎng)接入方案
    服務器采用省移動通信公司提供DDN專線,申請配置固定IP址，與GPRS網(wǎng)絡相連。DDN專線可提供較高帶寬，當環(huán)保信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應用。[nextpage]

    監(jiān)控中心RADIUS服務器接受到GPRS網(wǎng)絡傳來數(shù)據(jù)后先進行AAA認證，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機，系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，這樣進一步增強了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。

3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡：
    現(xiàn)場監(jiān)控點采集數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理，轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送格式，中國移動GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP址。

（二）系統(tǒng)方案
    各監(jiān)控點使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，移動GPRS網(wǎng)絡與監(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GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進行登記,并與采集點信息進行關聯(lián)，識別和維護處理。信息采集中心運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實時采集環(huán)保信息數(shù)據(jù)。

凡省環(huán)保局授權信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：
1、環(huán)保信息采集點必須使用移動統(tǒng)一APN卡，用戶使用本卡只能用于與環(huán)保站數(shù)據(jù)通信功能。
2、終端設備使用成都眾山科技有限公司提供GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。
3、用戶登記：符合省級環(huán)保局規(guī)定。

（三）產(chǎn)品特性
    本系統(tǒng)采用EC2161系列GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動GPRS網(wǎng)絡，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準232數(shù)據(jù)接口可直接與計算機、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數(shù)據(jù)集中器等連接，傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站之間數(shù)據(jù)采集和控制。

1、支持GSM/GPRS900／1800／1900MHz三頻
2、符合ETSIGSMPhase2+標準
3、提供RS232接口
4、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。
5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)終端永遠線或工作模式選擇
6、支持中心為固定IP或動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名
7、支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務
8、支持自動心跳，保持永久線
9、心跳報告時間間隔用戶可自行設定
10、支持近端/遠程配置與維護
11、短信息服務，支持PDU和BLOCK模式
12、全部采用工業(yè)接口
13、整機低功耗技術，線待機電流<20mA
14、先進電源技術，輸入電壓范圍寬
15、內(nèi)置防浪涌、防過流設計
16、硬件看門狗設計，防止死機
17、優(yōu)化電磁兼容設計，適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高應用需求
18、適應低溫、高溫等特殊工作環(huán)境
19、安裝靈活、使用方便、可靠。[nextpage]

（四）安全措施
    環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特殊性，本系統(tǒng)需要極高系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主防止來自系統(tǒng)內(nèi)外有意和無意破環(huán)，網(wǎng)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(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)能中斷運行。

    數(shù)據(jù)中心可公網(wǎng)接入,到移動專網(wǎng)接入，采用公網(wǎng)接入方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，而使用數(shù)據(jù)專線接入時，GPRS數(shù)據(jù)傳輸設備要Radius服務器認證,整個數(shù)據(jù)傳送過程到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡服務質(zhì)量。

    1、APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，采用數(shù)據(jù)專網(wǎng),服務器與公網(wǎng)Internet隔離,可以有效避免非法入侵。

    2、用SIM卡唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，網(wǎng)絡側(cè)對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)范圍,屬于指定行業(yè)SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配專門APN進行無線網(wǎng)絡接入，普通手機SIM卡號無法呼叫專門APN。

    3、可以為每個GPRS數(shù)據(jù)傳設備單獨配置ID號和密碼，數(shù)據(jù)中心其登陸時進行應用層認證，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配ID號和密碼GPRS設備將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)安全性進一步增強。

    4、數(shù)據(jù)加密：可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。

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

四、結(jié)論
    數(shù)據(jù)中心采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費用約800~1500元/月。采集點采用GPRS無線方式，流量費用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費方式，按流量計算0.01元-0.03元/KB，而包月制20元/月有1024KB流量，可滿足環(huán)保局目前環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)量，估計日后其費用會逐步降低。

    環(huán)保局等用戶來說，通信費用較低，享受到了實惠。另外，接入設備可以移動，當環(huán)保觀測站和環(huán)保信息采集點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護用戶原有投資，適合于環(huán)保采集工作特點。

    采用GPRS構建環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能很好滿足環(huán)保信息采集需求，，做為網(wǎng)絡運營商移動通信公司也將獲業(yè)務穩(wěn)定集團用戶，用戶數(shù)量增加，移動通信公司營收也隨之增加，調(diào)動了運營商積極性，符合網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡應用同步發(fā)展要求。