煙氣在線(xiàn)監測系統

摘    要：本文提出了一種基于CDMA 的煙氣在線(xiàn)監測系統設計原理和實(shí)現方案，簡(jiǎn)要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識，描述了CDMA 無(wú)線(xiàn)傳輸應用于環(huán)保數據傳輸的實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)際應用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：CDMA；VPDN；環(huán)保；煙氣；在線(xiàn)；監測；
 
一、背景介紹

以前我國絕大部分地區采用人工采樣和實(shí)驗室分析為主的大氣監測手段，這種方式不能及時(shí)、準確地監測到污染物的實(shí)時(shí)排放情況，使得環(huán)境管理人員很難在短時(shí)間內摸清所有污染區的實(shí)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(chǎng)，也不能做到即時(shí)準確的監測和處理。針對以上情況我公司研發(fā)出無(wú)線(xiàn)數傳（CDMA DTU）配合工業(yè)廢氣無(wú)線(xiàn)監測系統軟件，可對污染物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)監測。通過(guò)無(wú)線(xiàn)數傳將數據傳送到監控中心和環(huán)境管理部門(mén)。工作人員可以在監控中心或辦公室進(jìn)行監測，隨時(shí)得到即時(shí)數據報告，實(shí)現遠端無(wú)人值守。

二、同類(lèi)方案對比

煙氣在線(xiàn)監測系統除了各種采樣、監控和管理的軟、硬件以外，重要的一個(gè)部分就是從數據現場(chǎng)至管理中心的通信傳輸。該系統對通信網(wǎng)絡(luò )的需求：

1、目前煙氣在線(xiàn)監測系統的數據現場(chǎng)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，但要求在系統發(fā)送和接受數據時(shí)，傳輸的延時(shí)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(shí)性；

3、因煙氣在線(xiàn)監測系統會(huì )對數據現場(chǎng)的設備如監測設備等發(fā)送控制信息，為保證設備的安全運行，該系統對網(wǎng)絡(luò )的安全性要求很高，必須通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)的方式實(shí)現，并保證和其他網(wǎng)絡(luò )的有效隔離，以免因網(wǎng)絡(luò )攻擊造成的事故；

4、煙氣在線(xiàn)監測系統中需要監控和管理的設備很多，因此要求通信網(wǎng)絡(luò )要有足夠的網(wǎng)絡(luò )容量，以滿(mǎn)足監控點(diǎn)不斷增加的情況；

5、通信傳輸部分投資要小，開(kāi)通要快，布點(diǎn)靈活，維護簡(jiǎn)單。

無(wú)線(xiàn)負載控制、中壓載波方式、以太網(wǎng)、短信息以及CDMA。以下就這幾種通信方式進(jìn)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的方式和網(wǎng)絡(luò )連接方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足企業(yè)低投入高的效益的需求，并且已經(jīng)阻礙企業(yè)的大膽決策了。網(wǎng)絡(luò )改造迫在眉睫，但是如果采用CDMA無(wú)線(xiàn)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。一方面與傳統有線(xiàn)傳輸方式相比較，無(wú)線(xiàn)傳輸僅僅指的是從用戶(hù)端到CDMA基站，而從基站到用戶(hù)數據中心都是通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸。另一方面，由于CDMA所采用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)也決定了較其他無(wú)線(xiàn)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(méi)有大數據量的傳輸，所以沒(méi)有必要采用資費很高的專(zhuān)線(xiàn)（DDN等）。而CDMA可以根據通信的數據量進(jìn)行計費。在CDMA網(wǎng)中，沒(méi)有數據傳輸時(shí)是不被計費的。所以營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)不需要頻繁建立連接，當然也不必支付傳輸空閑時(shí)的專(zhuān)線(xiàn)費用，而客戶(hù)再也不用不耐煩地等待電話(huà)撥號登錄的過(guò)程；

3、設備投資低。傳統的DDN等專(zhuān)線(xiàn)，需要購買(mǎi)專(zhuān)線(xiàn)Modem，撥號方式則需要購買(mǎi)Modem Pool 、普通Modem、ISDN Modem等設備。而采用CDMA無(wú)線(xiàn)方式只需要購買(mǎi)無(wú)線(xiàn)數傳即可，投資要小得多；

4、新增和改變網(wǎng)點(diǎn)方便。如果采用了CDMA方式，用戶(hù)可隨意改變自己的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，而無(wú)須擔心線(xiàn)路的維護或在移動(dòng)時(shí)導致的通訊中斷。新增新的營(yíng)業(yè)點(diǎn)時(shí)也無(wú)需進(jìn)行布線(xiàn)，埋線(xiàn)等牽涉多方的工作；

5、線(xiàn)路穩定，永不掉線(xiàn)。CDMA采用的分組技術(shù)，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(wù)；

6、網(wǎng)絡(luò )接入速度快。CDMA登錄網(wǎng)絡(luò )的時(shí)間時(shí)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(shí)刻在線(xiàn)，因此可以提供與現有數據網(wǎng)的無(wú)縫連接；

7、傳輸速率高。提供高達153.6Kbps的分組數據業(yè)務(wù)，可以開(kāi)展無(wú)線(xiàn)INTERNET、無(wú)線(xiàn)多媒體、無(wú)線(xiàn)電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)；

8、網(wǎng)絡(luò )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(kāi)始建設CDMA網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)過(guò)三年共三期的建設，到2003年，CDMA網(wǎng)絡(luò )總容量達到5000萬(wàn)戶(hù)以上，網(wǎng)絡(luò )覆蓋包括西藏在內的全國31個(gè)省、自治區、直轄市的300個(gè)以上地級市，經(jīng)濟發(fā)達地區覆蓋到鄉，中等發(fā)達地區覆蓋到縣。與此同時(shí)CDMA提供覆蓋全國大多數地域范圍的可漫游、移動(dòng)無(wú)線(xiàn)數據服務(wù)。

四、 系統組成

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

 
（圖一）煙氣在線(xiàn)監測系統示意圖

2、監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、繪圖機等和與各監測站系統的無(wú)線(xiàn)數傳系統組成。

(圖二）監控中心示意圖

其中監測中心有如下功能：

• 實(shí)時(shí)功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時(shí)巡測和隨機點(diǎn)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(xún)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(xiàn)，圖形檢索修改再生等；

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

• 終端由電化學(xué)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(wú)線(xiàn)數傳產(chǎn)品CDMA DTU組成。

監測站的功能為：

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

• 水收集器：塵過(guò)濾器和傳感器濾膜多層保護，自動(dòng)空氣清洗和自動(dòng)停機保護功 能有效保護了整個(gè)測量系統，自動(dòng)排水器自動(dòng)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，也可以在接收到監控中心 的指令后自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，測得監測數據；

• 數據發(fā)送功能：把所監測到的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)數傳發(fā)送出去。

3、中心所需設備

• 有線(xiàn)的寬帶網(wǎng)絡(luò )；

• Window2000/XP 軟件平臺；

• 支持 TCP/IP NetBEUI 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議；

• 支持自定義通訊協(xié)議；

• 組態(tài)軟件；

4、數據現場(chǎng)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(hù)需要設置）；

• 各種電化學(xué)傳感器；

五、 結論

該系統和傳統監測方式相比，實(shí)現了煙氣排放量及理化參數量數據的自動(dòng)提取和實(shí)時(shí)監測。從經(jīng)濟效益和社會(huì )效益來(lái)說(shuō)，系統造價(jià)不高，不需要太多的投資，企業(yè)能夠承受，便于大規模推廣。