??? 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,，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)。隨著市民環(huán)境意識的增強,，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞,，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、種類多,、更新快的信息,。所有這一切，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,、覆蓋面廣,、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，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,，常常需要對眾多的污染排放點進(jìn)行實時監(jiān)測,，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理,。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣,，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。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，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，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理,，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率,。
　　
　　一、項目需求
　　某省現(xiàn)已有18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),，三級以上環(huán)境監(jiān)測站共182個,，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,、噪聲環(huán)境等,。包括：監(jiān)測15個城市的空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，10條主要水系,、6個主要湖庫,、5個近岸港灣及18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,，最后得出環(huán)境質(zhì)量結(jié)論,。
　　省環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)" title="數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)">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" title="監(jiān)測中心">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,、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，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，由省環(huán)保局對污染源進(jìn)行監(jiān)督管理,。
　　 目前,，各污染源排放監(jiān)測點安裝污染源監(jiān)測儀，對污染源進(jìn)行監(jiān)測,。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,。省環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心,，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進(jìn)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)測中心(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,。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時，由于每次撥號都需要等待,，速度慢,，而且費用也較高。同時,，由于各監(jiān)控點分布范圍廣,、數(shù)量多、距離遠(yuǎn),，個別點還地處偏僻,，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),。
　　 GPRS具有速度快,、使用費用低的特點，其傳輸速度可達(dá)115.2kb/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(wǎng)靈活,、擴展容易,、運行費用低投，維護(hù)簡單,、性價比高等優(yōu)點,，因此，目前的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)已采用GPRS無線傳輸與PSTN相結(jié)合的方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題。 新建的監(jiān)測點采用GPRS方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，老的監(jiān)測點逐漸改造,，以提高實時性和降低通信費用。
　　當(dāng)然,，用GPRS或PSTN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸僅僅是現(xiàn)場監(jiān)測站的功能之一,，它僅僅解決了數(shù)據(jù)的傳輸問題，而數(shù)據(jù)采集,、存儲,、顯示及部分設(shè)備的啟停控制則需要“環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀”來完成,。
　　
　　二．環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀的組成
　　北京鼎升力創(chuàng)研發(fā)生產(chǎn)的“環(huán)保數(shù)據(jù)采集儀”包含以下幾個部分：
　　 1．8.4”TFT液晶屏,、5線電阻式觸摸屏
　　 2．低功耗、嵌入式X86 CPU
　　 3．4個RS-232/RS-485串口,、1個USB接口,、1個100M網(wǎng)口
　　 4．1塊GPRS通訊模塊
　　 5．4路光隔離D/I、5路繼電器D/O,、8路16位A/D
　　 6．運行Windows XPE嵌入式操作系統(tǒng)
　　 此儀器可通過GPRS,、PSTN及Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
　　
　　三,、方案優(yōu)點
　　中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接,。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" title="信息采集">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),，縮短建設(shè)周期,，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便,、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,。
　　 GPRS無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：
　　 1,、實時性強：
　　與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實時在線特性,，系統(tǒng)無時延,，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),?？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,、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,，如：時間校正、狀態(tài)報告,、開關(guān)等控制功能,，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級,。
　　 3、建設(shè)成本少低：
　　由于采用GPRS公網(wǎng)平臺,，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò),，只需安裝好設(shè)備就可以，建設(shè)成本低,；
　　 4,、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，擴容無限制,，接入地點無限制,，能滿足山區(qū)、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,，分布在全省范圍內(nèi)，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,。
　　 5、具有良好的可擴性：
　　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),，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求,。
　　 6,、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。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?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要,。
　　 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),。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率" title="傳輸速率">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,。
　　 8、通信費用低：
　　采用包月計費方式,，運營成本低,。
　　
　　四、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)測中心計算機主機配置固定的IP地址,，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進(jìn)行通信。
　　（一）系統(tǒng)組成
　　 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,，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，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絡(luò),。
　　 2、監(jiān)控中心：
　　服務(wù)器申請配置固定IP地址,，采用省移動通信公司提供的DDN專線,，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬,，當(dāng)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。
　　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,，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機,，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。
　　
　　 3,、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，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,，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。
　?。ǘ┫到y(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,，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,。各信息采集點運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件,，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),。
　　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,、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,。
　　 2,、終端設(shè)備使用北京鼎升力創(chuàng)技術(shù)有限公司提供的GPRS DTU移動數(shù)據(jù)通信終端。
　　 3,、用戶登記：符合省級環(huán)保局的規(guī)定,。
　　（三）產(chǎn)品特性
　　系統(tǒng)采用GPRS DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò),，具有高性能,、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232/RS-485接口可直接與計算機,、RTU,、PLC、GPS接收機,、數(shù)碼相機,、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps,，具有遠(yuǎn)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(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制,。
　　 1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS,。
　　 2,、接口： RS232、RS485,、TTL,。
　　 3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,，實際傳輸速率40Kbps,。
　　 4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng),。
　　 5,、透明數(shù)據(jù)傳輸：GPRS DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道,；
　　 6,、自動撥號連接：GPRU DTU可配置上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò),，同時支持用戶端發(fā)起命令連接或遠(yuǎn)程喚醒連接,；
　　 7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡(luò)無法連接時可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道,；
　　 8,、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
　　 9,、實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況,，掉線自動重?fù)芄δ埽?
　　 10,、提供主副IP及動態(tài)域名解析；
　　 11,、心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定,；
　　 12、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設(shè)定,；
　　 13,、支持VPN安全功能。
　　 14,、安裝靈活,、使用方便、可靠,。
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　　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,。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),，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密,、登錄防護(hù),、訪問防護(hù)、接入防護(hù),、防火墻等,。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障,，系統(tǒng)也不能中斷運行,。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,，企業(yè)不用租用專線,，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,。通過VPN方式,，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),，安全性比較高，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，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上,，這種成本高,，安全性高,、穩(wěn)定可靠。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,，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。
　　 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,，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(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,，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,。
　　 2,、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進(jìn)行鑒別授權(quán),，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定,，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,，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(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼,， 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,。
　　 4,、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,、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機制：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,。
　　
　　五,、結(jié)論
　　采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費用比較高約800~1500元/月,。采用GPRS無線方式,，系統(tǒng)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0.03元K,，而包月制20元/月有1024 kBytes流量,，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，估計日后其費用會逐步降低,。對于環(huán)保局等用戶來說,，由于通信費用較低,，享受到了實惠。另外,，由于接入設(shè)備可以移動,，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,，適合于環(huán)保采集工作的特點,。
　　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,，而且,，做為網(wǎng)絡(luò)運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,，移動通信公司的營收也隨之增加,，調(diào)動了運營商的積極性，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,。