廈門才茂基于無線2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案

摘要：本文提供了一種基于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹 了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本知識(shí)，描述了無線傳輸應(yīng)用于供應(yīng)廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.

關(guān)鍵詞：2G/3G/4G DTU；工業(yè)廢氣；無線網(wǎng)絡(luò)

一、系統(tǒng)概述

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)工作的重要組成部分,是環(huán)境管理的基礎(chǔ)和技術(shù)支持,隨著我 國(guó)工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展,環(huán)境保護(hù)也相應(yīng)大力發(fā)展起來,這樣就迫切需要加快全 國(guó)環(huán)境管理基礎(chǔ)能力的建設(shè),提高環(huán)境監(jiān)測(cè)能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法現(xiàn)代水平。我國(guó)空氣污 染的情況相當(dāng)嚴(yán)重，是全球三大酸雨區(qū)之一，1999年全國(guó)S02排放總量為1848萬噸，居 世界第一。在1999年監(jiān)測(cè)的335個(gè)城市中，40.5%的城市超過了空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，處于 中度或嚴(yán)重污染狀態(tài)，1999年全球污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市我國(guó)占7個(gè)，英國(guó)公布的空氣 污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市中，我國(guó)占16個(gè)，所以對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)與治理是一件刻不容緩 的任務(wù)。

我國(guó)目前絕大部分地區(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，使有些企業(yè)得以偷排、漏排污染物。另外對(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。針對(duì)以上情況我公司研發(fā)出無 線數(shù)據(jù)傳輸終端（2G/3G/4G DTU）配合工業(yè)廢氣無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，可對(duì)污染物濃 度進(jìn)行實(shí)時(shí)無線監(jiān)測(cè)。通過我司無線DTU將數(shù)據(jù)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(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨時(shí)得到即時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端無人值守。 該設(shè)備可靈活應(yīng)用各點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；可快速、準(zhǔn)確、定時(shí)的向中心控制系統(tǒng)提 供有力的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

二、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶2G/3G/4G  DTU 傳輸終端的采集器和若干個(gè)

固定監(jiān)測(cè)站組成。監(jiān)測(cè)中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制指揮，各監(jiān)測(cè)站采集各種污染參數(shù)，

兩者間的控制信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過無線 DTU 完成。監(jiān)測(cè)中心既是各監(jiān)測(cè)站的指揮中心，

又是監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集、處理和存貯的數(shù)據(jù)庫(kù)。各監(jiān)測(cè)站可設(shè)置為自動(dòng)定時(shí)向監(jiān)測(cè)中心發(fā)送信息，也可設(shè)置為平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，在收到監(jiān)測(cè)中心的指令后才開始啟動(dòng)工 作，將信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心，各監(jiān)測(cè)站有數(shù)據(jù)采集，命令識(shí)別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。

（1）、監(jiān)測(cè)中心由功能比較齊全的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)等和與各監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)的無線數(shù)傳系統(tǒng)組成。

其中監(jiān)測(cè)中心有如下功能：

a) 實(shí)時(shí)功能：遙測(cè)、遙控功能；遙測(cè)包括有定時(shí)巡測(cè)和隨機(jī)點(diǎn)測(cè)；

b) 數(shù)據(jù)處理功能：數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、事故報(bào)警；

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

d) 圖形功能：繪制各種參數(shù)曲線，圖形檢索修改再生等；

e) 組態(tài)功能：再調(diào)度主站設(shè)置監(jiān)測(cè)站屬性、數(shù)量、站號(hào)各路編號(hào)、定義、上下限值， 以便組成開放式系統(tǒng)，以利擴(kuò)展互換。

（2）、終端由高性能、長(zhǎng)壽命的電化學(xué)傳感器和獨(dú)立的測(cè)量模塊組成的綜合煙氣分析儀及廈門才茂無線數(shù)傳產(chǎn)品 2G/3G/4G DTU 組成。

三、監(jiān)測(cè)站的功能

1、模塊化設(shè)計(jì)：根據(jù)用戶的需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，獨(dú)立的測(cè)量模塊對(duì)傳感器進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，儀器自動(dòng)進(jìn)行交叉干擾修正；

2、水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護(hù)，自動(dòng)空氣清洗和自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能有限保護(hù)了整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，自動(dòng)排水器自動(dòng)排除凝結(jié)水；

3、可以自行設(shè)計(jì)采樣、數(shù)據(jù)采集周期，也可以在接收到監(jiān)控中心的指令后自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，測(cè)得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

4、數(shù)據(jù)發(fā)送功能：把所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳DTU發(fā)送出去。

四、才茂DTU無線數(shù)傳終端介紹

DTU(Data Transfer Unit),全稱數(shù)據(jù)傳輸單元,為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、TCP/UDP 透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓�業(yè)級(jí)無線終端設(shè)備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級(jí)ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構(gòu)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP 協(xié)議棧，為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應(yīng)用。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，DTU 產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。

4.1、才茂DTU功能的優(yōu)勢(shì)

1)豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)不同接口需求。

 2）完善的網(wǎng)絡(luò)支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求。

 3）三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測(cè)保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

 4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。

 5）完全工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。

 6）通信模塊均采用工業(yè)級(jí)無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證

 7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機(jī)”、“當(dāng)機(jī)”等疑難問題。

 8)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號(hào)內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。

 9)DNS自動(dòng)獲取：自動(dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常而導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。

 10）完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。

11） EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測(cè)試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測(cè)試；

12） 支持短信遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制；支持短消息告警；

13） 智能防掉線。支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽�確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；

14） 支持批量配置功能；

4.2、DTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測(cè)

1、無線通信在線維持專利技術(shù)

2、摩爾實(shí)驗(yàn)室高低溫檢測(cè)報(bào)告

3、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測(cè)

4、著作版權(quán)證書

5、EMC檢測(cè)報(bào)告

6、國(guó)家強(qiáng)制3C認(rèn)證

7、DTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)

8、深圳比亞迪用戶測(cè)試報(bào)告

五、才茂資質(zhì)

公司榮譽(yù)：

2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評(píng)為“創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)”；

2011 年被評(píng)為“中國(guó)工控行業(yè)客戶滿意最好供應(yīng)商”；

2012 年公司成為“中國(guó)質(zhì)量萬里行”會(huì)員；

2013 年公司成為“智能輸配電設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”會(huì)員；

2010 年被國(guó)家認(rèn)定的高新科技企業(yè)；

2010 年被國(guó)家認(rèn)定的雙軟企業(yè)企業(yè)；

公司擁有1 項(xiàng)保持設(shè)備穩(wěn)定的專利技術(shù)證書和12 個(gè)軟件著作版權(quán)證書；

全國(guó)設(shè)立了9 大區(qū)域辦事處，66個(gè)代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務(wù)；

公司注冊(cè)資本1280 萬；廈門市重點(diǎn)扶持高新科技企業(yè)；

12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應(yīng)用考驗(yàn)。

六、結(jié)論

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍廣，測(cè)量精度高，可靠性好，實(shí)時(shí)性好，成本低，可廣泛用于電力、煤炭、石油、天然氣、鋼鐵、化工、石化、輕工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)的工業(yè)污染源，為國(guó)家控制和治理環(huán)境大氣污染提供決策依據(jù)，提高了空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理水平。