基于工業(yè)級(jí)DTU實(shí)現(xiàn)城市空氣質(zhì)量無(wú)線監(jiān)測(cè)方案

隨著生活水平的提高，全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，人們對(duì)生活環(huán)境越來(lái)越關(guān)注，對(duì)生活的空氣質(zhì)量越來(lái)越關(guān)心，對(duì)環(huán)境信息提供的要求越來(lái)越高。空氣質(zhì)量有沒有開始惡化，哪些地方在惡化，惡化程度如何，發(fā)展趨勢(shì)如何，專家關(guān)心它，人民關(guān)心它，政府更關(guān)心它。通過(guò)媒體傳播公開發(fā)布空氣質(zhì)量狀況，不僅有利于環(huán)保工作的公開透明化，也有助于促進(jìn)公眾環(huán)保意識(shí)的提高和對(duì)環(huán)保工作的參與。?
我國(guó)目前大部分地區(qū)依然采用人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析為主的大氣監(jiān)測(cè)手段，這種方式不能及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)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(nèi)摸清所有污染區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)各種突發(fā)性污染源及污染現(xiàn)場(chǎng)，也不能做到即時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和處理。

本方案采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量,在城市內(nèi)選擇一些監(jiān)測(cè)點(diǎn),放置傳感器節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的傳輸數(shù)據(jù),終端工作人員可以通過(guò)監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和配置、發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)或是收集回傳數(shù)據(jù)。

由前端部分來(lái)完成對(duì)衛(wèi)生監(jiān)測(cè)因子的含量的監(jiān)測(cè)與匯總、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)裙ぷ鳎O(jiān)測(cè)因子包括一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等，這些監(jiān)測(cè)因子由前端獨(dú)立監(jiān)測(cè)儀器使用不同的方法進(jìn)行測(cè)量獲得一個(gè)非常準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，此結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后經(jīng)由4G 數(shù)據(jù)采集傳輸終端向在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、過(guò)濾、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)分析并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢等任務(wù)，由此三部分使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到:安全、可靠、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、全面、快速、高效的將真實(shí)的被監(jiān)管單位的公共場(chǎng)所室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生信息展現(xiàn)在監(jiān)督人員的面前。

系統(tǒng)組成：

1. 數(shù)據(jù)管理層（監(jiān)控中心）

硬件主要包括：工作站電腦、服務(wù)器（電信、移動(dòng)或聯(lián)通固定IP專線）；軟件主要包括：操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)中心軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、城市公共場(chǎng)所空氣質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)（采用B/S結(jié)構(gòu)，可以支持在廣域網(wǎng)進(jìn)行瀏覽查看）、防火墻等。

2. 數(shù)據(jù)傳輸層（數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)）

采用運(yùn)營(yíng)商2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)傳輸媒介，設(shè)備采用?廈門才茂DTU (CM510系列） ,系統(tǒng)無(wú)需布線構(gòu)建簡(jiǎn)單、快捷、穩(wěn)定；2G/3G/4G無(wú)線組網(wǎng)模式具有：數(shù)據(jù)傳輸速率高、信號(hào)覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安全性高、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。

3. 數(shù)據(jù)采集層（前端硬件設(shè)備）

遠(yuǎn)程測(cè)控成套設(shè)備：測(cè)控終端；

傳感計(jì)量設(shè)備：溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、一氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、PM10傳感器等。

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系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

方案優(yōu)勢(shì)：

1.?廣泛的應(yīng)用

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以無(wú)縫地與網(wǎng)絡(luò)連接，從而保證環(huán)境監(jiān)測(cè)人員不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。將監(jiān)測(cè)控制中心系統(tǒng)裝在筆記本電腦上,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)子站數(shù)據(jù)的移動(dòng)接受和處理；

2.?運(yùn)行費(fèi)用低

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求每天24小時(shí)運(yùn)行,高額的通訊費(fèi)會(huì)增大監(jiān)測(cè)成本，無(wú)線通訊系統(tǒng)只有產(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)，按照用戶數(shù)據(jù)傳輸流量來(lái)計(jì)費(fèi)的方式，計(jì)費(fèi)更加科學(xué)合理；而且費(fèi)用低廉,非常適合在線監(jiān)測(cè)的要求；

3.?性能穩(wěn)定

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,不能有數(shù)據(jù)傳輸延誤和斷傳現(xiàn)象，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)激活后，永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問(wèn)題，同時(shí)由于GPRS/EDGE的傳輸速率基本可以保障，極少會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸延誤現(xiàn)象；

4.?安全性強(qiáng)

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的使用和發(fā)布有嚴(yán)格的規(guī)定,在線監(jiān)測(cè)數(shù)的安全是數(shù)據(jù)傳輸中必須重視的問(wèn)題，無(wú)線通訊系統(tǒng)在使用前,需要預(yù)先設(shè)定IP地址,使用時(shí)會(huì)向預(yù)先設(shè)定IP地址發(fā)送數(shù)據(jù),可以避免他人的惡意獲取；

5.?數(shù)據(jù)完整

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)子站分析儀器全天運(yùn)行得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量較大,同時(shí)相關(guān)技術(shù)規(guī)范也要求每日氣態(tài)污染物不少于18個(gè)有效小時(shí)平均值,保證數(shù)據(jù)完整性非常重,不能丟失數(shù)據(jù)；由于2G/3G/4G通訊系統(tǒng)采用"包交換"方式傳輸數(shù)據(jù),將傳輸數(shù)據(jù)封裝成許多獨(dú)立的封包，封包大小可以設(shè)定,再依次將這些封包一一傳送出去,有效避免監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中丟失的問(wèn)題。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

實(shí)用性：城市公共場(chǎng)所地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)高信號(hào)捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

實(shí)時(shí)性：采用新的通信和軟硬件技術(shù)，建立了清晰和合理的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多線程的遠(yuǎn)程并發(fā)通信，在幾秒時(shí)間內(nèi)，可以讓成百上千臺(tái)的測(cè)控終端實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)故障信息的及時(shí)報(bào)警。

可擴(kuò)充性：系統(tǒng)預(yù)留接口，可以進(jìn)行系統(tǒng)或軟硬件模塊的無(wú)限擴(kuò)展，便于長(zhǎng)期的升級(jí)和維護(hù)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命，通過(guò)更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失。

易維護(hù)性：系統(tǒng)可對(duì)測(cè)控終端執(zhí)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程操作命令，包括遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)抄收、遠(yuǎn)程終端復(fù)位、遠(yuǎn)程測(cè)控終端升級(jí)等；

配套產(chǎn)品

前端無(wú)線數(shù)據(jù)采集終端、傳感器等硬件部分。

?空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)（或智能手機(jī)）以及GIS 等信息技術(shù)引入空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，采用工業(yè)級(jí)的才茂通信無(wú)線傳輸模塊組建無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)各環(huán)境要素的空氣質(zhì)量采集、傳輸與監(jiān)測(cè)。