煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)

摘    要：本文提出了一種基于CDMA 的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)設計原理和實現方案，簡要介紹了CDMA 技術的基本知識，描述了CDMA 無線傳輸應用于環(huán)保數據傳輸的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：CDMA；VPDN；環(huán)保；煙氣；在線；監(jiān)測；
 
一、背景介紹

以前我國絕大部分地區(qū)采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監(jiān)測手段，這種方式不能及時、準確地監(jiān)測到污染物的實時排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時間內摸清所有污染區(qū)的實際情況，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對各種突發(fā)性 污染源及污染現場，也不能做到即時準確的監(jiān)測和處理。針對以上情況我公司研發(fā)出無線數傳（CDMA DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可對污染物濃度進行實時無線監(jiān)測。通過無線數傳將數據傳送到監(jiān)控中心和環(huán)境管理部門。工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進行監(jiān)測，隨時得到即時數據報告，實現遠端無人值守。

二、同類方案對比

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)除了各種采樣、監(jiān)控和管理的軟、硬件以外，重要的一個部分就是從數據現場至管理中心的通信傳輸。該系統(tǒng)對通信網絡的需求：

1、目前煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的數據現場至管理中心的通信方式是以基于TCP/IP協(xié)議的數據通信為主；

2、累計的數據傳輸量不大，但要求在系統(tǒng)發(fā)送和接受數據時，傳輸的延時和丟包率越低越好，以確保信息上報及控制指令下發(fā)的及時性；

3、因煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)會對數據現場的設備如監(jiān)測設備等發(fā)送控制信息，為保證設備的安全運行，該系統(tǒng)對網絡的安全性要求很高，必須通過專網的方式實現，并保證和其他網絡的有效隔離，以免因網絡攻擊造成的事故；

4、煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)中需要監(jiān)控和管理的設備很多，因此要求通信網絡要有足夠的網絡容量，以滿足監(jiān)控點不斷增加的情況；

5、通信傳輸部分投資要小，開通要快，布點靈活，維護簡單。

無線負載控制、中壓載波方式、以太網、短信息以及CDMA。以下就這幾種通信方式進行對比。 

三、本方案優(yōu)勢

在以上的分析中我們可以明顯看到傳統(tǒng)的方式和網絡連接方式已經不能滿足企業(yè)低投入高的效益的需求，并且已經阻礙企業(yè)的大膽決策了。網絡改造迫在眉睫，但是如果采用CDMA無線方式傳輸數據則有情況就大不一樣了，具有以下優(yōu)勢：

1、安全保密性高。一方面與傳統(tǒng)有線傳輸方式相比較，無線傳輸僅僅指的是從用戶端到CDMA基站，而從基站到用戶數據中心都是通過有線網絡進行傳輸。另一方面，由于CDMA所采用的無線通信技術也決定了較其他無線通信方式具有更大的安全保障；

2、資費便宜，計費合理。CDMA應用套餐方式，由于沒有大數據量的傳輸，所以沒有必要采用資費很高的專線（DDN等）。而CDMA可以根據通信的數據量進行計費。在CDMA網中，沒有數據傳輸時是不被計費的。所以營業(yè)網點不需要頻繁建立連接，當然也不必支付傳輸空閑時的專線費用，而客戶再也不用不耐煩地等待電話撥號登錄的過程；

3、設備投資低。傳統(tǒng)的DDN等專線，需要購買專線Modem，撥號方式則需要購買Modem Pool 、普通Modem、ISDN Modem等設備。而采用CDMA無線方式只需要購買無線數傳即可，投資要小得多；

4、新增和改變網點方便。如果采用了CDMA方式，用戶可隨意改變自己的營業(yè)網點，而無須擔心線路的維護或在移動時導致的通訊中斷。新增新的營業(yè)點時也無需進行布線，埋線等牽涉多方的工作；

5、線路穩(wěn)定，永不掉線。CDMA采用的分組技術，所以能夠很好地支持頻繁的或少量突發(fā)型的數據業(yè)務；

6、網絡接入速度快。CDMA登錄網絡的時間時很短暫，相對撥號方式的1、2分鐘，它只需要5-6秒，而且一旦連接，則時刻在線，因此可以提供與現有數據網的無縫連接；

7、傳輸速率高。提供高達153.6Kbps的分組數據業(yè)務，可以開展無線INTERNET、無線多媒體、無線電子商務、視頻點播等業(yè)務；

8、網絡覆蓋好。由于CDMA使用是800M的頻段，它的覆蓋廣度和深度都很不錯，**聯(lián)通從2001年開始建設CDMA網絡，經過三年共三期的建設，到2003年，CDMA網絡總容量達到5000萬戶以上，網絡覆蓋包括西藏在內的全國31個省、自治區(qū)、直轄市的300個以上地級市，經濟發(fā)達地區(qū)覆蓋到鄉(xiāng)，中等發(fā)達地區(qū)覆蓋到縣。與此同時CDMA提供覆蓋全國大多數地域范圍的可漫游、移動無線數據服務。

四、 系統(tǒng)組成

1、本系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件的主站、東方訊 CDMA DTU 傳輸終端的采集器和若干個固定監(jiān)測站組成。監(jiān)測中心對各個監(jiān)測站進行控制指揮，各監(jiān)測站采集各種污染參數，兩者間的控制信息和監(jiān)測數據通過無線 DTU 完成。監(jiān)測中心既是各監(jiān)測站的指揮中心，又是監(jiān)測站監(jiān)測數據的匯集、處理和存貯的數據庫。各監(jiān)測站可設置為自動定時向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設置為平時處于待機狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才開始啟動工作，將信息發(fā)送給監(jiān)測中心，各監(jiān)測站有數據采集，命令識別，數據發(fā)送的功能。

 
（圖一）煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

2、監(jiān)測中心由功能比較齊全的計算機外圍設備如顯示器、打印機、繪圖機等和與各監(jiān)測站系統(tǒng)的無線數傳系統(tǒng)組成。

(圖二）監(jiān)控中心示意圖

其中監(jiān)測中心有如下功能：

• 實時功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時巡測和隨機點測；

• 數據處理功能：數據管理和存儲、數據顯示、事故報警；

• 管理功能：打印功能、參數管理、其中參數管理包括查詢修改通道連接狀態(tài)參數設 置等功能；

• 圖形功能：繪制各種參數曲線，圖形檢索修改再生等；

• 組態(tài)功能：再調度主站設置監(jiān)測站屬性、數量、站號各路編號、定義、上下限值， 以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴展互換；

• 終端由電化學傳感器和獨立的測量模塊組成的綜合煙氣分析儀及東方訊無線數傳產品CDMA DTU組成。

監(jiān)測站的功能為：

• 模塊化設計：根據用戶的需要設置相應的監(jiān)測參數，獨立的測量模塊對傳感器 進行自動校準，儀器自動進行交叉干擾修正；

• 水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護，自動空氣清洗和自動停機保護功 能有效保護了整個測量系統(tǒng)，自動排水器自動排除凝結水；

• 命令認別功能：可以自行設定采樣、數據采集周期，也可以在接收到監(jiān)控中心 的指令后自動啟動開關，測得監(jiān)測數據；

• 數據發(fā)送功能：把所監(jiān)測到的數據通過無線數傳發(fā)送出去。

3、中心所需設備

• 有線的寬帶網絡；

• Window2000/XP 軟件平臺；

• 支持 TCP/IP NetBEUI 網絡協(xié)議；

• 支持自定義通訊協(xié)議；

• 組態(tài)軟件；

4、數據現場所需設備

• 綜合煙氣測試儀；

• 標準探針：350mm X 8mm，3m 煙氣導管（根據用戶需要設置）；

• 各種電化學傳感器；

五、 結論

該系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測方式相比，實現了煙氣排放量及理化參數量數據的自動提取和實時監(jiān)測。從經濟效益和社會效益來說，系統(tǒng)造價不高，不需要太多的投資，企業(yè)能夠承受，便于大規(guī)模推廣。