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

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)計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹 了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本知識，描述了無線傳輸應用于供應廢氣無線監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應用，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)測是環(huán)境保護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 國工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展,環(huán)境保護也相應大力發(fā)展起來,這樣就迫切需要加快全 國環(huán)境管理基礎(chǔ)能力的建設(shè),提高環(huán)境監(jiān)測能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法現(xiàn)代水平。我國空氣污 染的情況相當嚴重，是全球三大酸雨區(qū)之一，1999年全國S02排放總量為1848萬噸，居 世界第一。在1999年監(jiān)測的335個城市中，40.5%的城市超過了空氣質(zhì)量三級標準，處于 中度或嚴重污染狀態(tài)，1999年全球污染最嚴重的10個城市我國占7個，英國公布的空氣 污染最嚴重的20個城市中，我國占16個，所以對大氣環(huán)境的監(jiān)測與治理是一件刻不容緩 的任務。

我國目前絕大部分地區(qū)依然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(nèi)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(xiàn)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(shù)據(jù)傳輸終端（2G/3G/4G 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)控中心或辦公室進行監(jiān)測，隨時得到即時數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)遠端無人值守。 該設(shè)備可靈活應用各點采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；可快速、準確、定時的向中心控制系統(tǒng)提 供有力的實測數(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

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(shù)，

兩者間的控制信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的匯集、處理和存貯的數(shù)據(jù)庫。各監(jiān)測站可設(shè)置為自動定時向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設(shè)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(shù)據(jù)采集，命令識別，數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。

（1）、監(jiān)測中心由功能比較齊全的計算機外圍設(shè)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(shù)傳系統(tǒng)組成。

其中監(jiān)測中心有如下功能：

a) 實時功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時巡測和隨機點測；

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

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)測站屬性、數(shù)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。

（2）、終端由高性能、長壽命的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廈門才茂無線數(shù)傳產(chǎn)品 2G/3G/4G DTU 組成。

三、監(jiān)測站的功能

1、模塊化設(shè)計：根據(jù)用戶的需要設(shè)置相應的監(jiān)測參數(shù)，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；

2、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限保護了整個測量系統(tǒng)，自動排水器自動排除凝結(jié)水；

3、可以自行設(shè)計采樣、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啟動開關(guān)，測得監(jiān)測數(shù)據(jù)；

4、數(shù)據(jù)發(fā)送功能：把所監(jiān)測到的數(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、永遠在線、TCP/UDP 透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓�業(yè)級無線終端設(shè)備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構(gòu)高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識產(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)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應用。針對網(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)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(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

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， 滿足客戶應用現(xiàn)場不同接口需求。

 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：在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，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；符合電力安規(guī)要求；防護等級為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)級設(shè)計生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。

 6）通信模塊均采用工業(yè)級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證

 7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級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”、“當機”等疑難問題。

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

 9)DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因為選擇的DNS服務器異常而導致DTU設(shè)備當機的嚴重現(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測試；

12） 支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警；

13） 智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設(shè)備永遠在線；

14） 支持批量配置功能；

4.2、DTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測

1、無線通信在線維持專利技術(shù)

2、摩爾實驗室高低溫檢測報告

3、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院檢測

4、著作版權(quán)證書

5、EMC檢測報告

6、國家強制3C認證

7、DTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎

8、深圳比亞迪用戶測試報告

五、才茂資質(zhì)

公司榮譽：

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

2011 年被評為“中國工控行業(yè)客戶滿意最好供應商”；

2012 年公司成為“中國質(zhì)量萬里行”會員；

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”會員；

2010 年被國家認定的高新科技企業(yè)；

2010 年被國家認定的雙軟企業(yè)企業(yè)；

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

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

公司注冊資本1280 萬；廈門市重點扶持高新科技企業(yè)；

12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應用考驗。

六、結(jié)論

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量動態(tài)范圍廣，測量精度高，可靠性好，實時性好，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)測管理水平。