GPRS路由器在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用方案

一、項(xiàng)目需求
       環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)由污染源排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)中心組成的污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)污染源進(jìn)行自動(dòng)采樣、對(duì)主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測(cè)中心；由監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測(cè)信息傳至環(huán)保局，環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心，對(duì)從監(jiān)測(cè)中心站獲得的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分析、調(diào)研，及時(shí)作出管理決策，增加管理力度。
      目前，省環(huán)保監(jiān)測(cè)站與各采集點(diǎn)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(shí)，由于每次撥號(hào)都需要等待，速度慢，而且費(fèi)用也較高。同時(shí)，由于各監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個(gè)別點(diǎn)還地處偏僻，因此需申請(qǐng)很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)有線線路難以到達(dá)。
      GPRS或CDMA具有速度快、使用費(fèi)用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達(dá)171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS或CDMA無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。因此，可以采用GPRS或CDMA無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸問題。

二、方案優(yōu)點(diǎn)
      中國(guó)移動(dòng)可提供廣域的無線IP連接。基于GPRS、CDMA業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息采集點(diǎn)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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。
GPRS、CDMA無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：
廈門才茂公司的無線數(shù)傳設(shè)備具有實(shí)時(shí)在線特性，無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、建設(shè)成本少低：
由于采用公網(wǎng)平臺(tái)，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；
3、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(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)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(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。
4、具有良好的可擴(kuò)展性。
由于目前公用網(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(shí)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(duì)覆蓋范圍的要求。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大：  
環(huán)保中心站要和每一個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)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、CDMA技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)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(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，CDMA 的理論帶寬可達(dá)153.6Kbps，
但實(shí)際帶寬，上行和上行最高能到100Kbps 左右，平均在60~80Kbps 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(fèi)用低：
采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營(yíng)成本低。


三、解決方案介紹
    由于GPRS、CDMA通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用廈門才茂路由器和該主機(jī)進(jìn)行通信。
（一）系統(tǒng)組成
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)通過數(shù)據(jù)采集模塊自動(dòng)采集污染源信息，通過RS232、485或RJ45接口與廈門才茂路由器，數(shù)據(jù)透明傳輸，各監(jiān)控點(diǎn)使用通過GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連，各污染源數(shù)據(jù)采集點(diǎn)支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù)。
 
（二）系統(tǒng)應(yīng)用連接圖
 
1．組建網(wǎng)絡(luò)。
a.在實(shí)際應(yīng)用中如果采集點(diǎn)不是很多而且采集點(diǎn)又很分散并且數(shù)據(jù)量大的情況下，可以采取中心對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。用戶需要在中心服務(wù)器安裝相應(yīng)的服務(wù)軟件方可進(jìn)行中心對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)中，用戶在不需要了解TCP/IP、UDP 協(xié)議，不用更改程序的情況下即可實(shí)現(xiàn)原有串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)連接，而且組網(wǎng)簡(jiǎn)潔可靠，可以節(jié)省您寶貴的時(shí)間和已有投資，可用于長(zhǎng)距離通信或控制。在此情況下，數(shù)傳多少不受限制，組網(wǎng)靈活，可以保證串口通訊的穩(wěn)定，避免重要數(shù)據(jù)丟失。實(shí)際應(yīng)用圖（1）如下：

 
b.在實(shí)際應(yīng)用中如果采集點(diǎn)比較集中，而且采集點(diǎn)相對(duì)又比較多并且數(shù)據(jù)量不大的情況下可以采取分組的方式，每組共用一個(gè)無線數(shù)傳，在每個(gè)組合中數(shù)據(jù)采集設(shè)備和無線數(shù)傳之間的通訊是485總線，在這種情況下組網(wǎng)方便，后期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)較少，可以保證數(shù)據(jù)量小的情況下不丟失，并且能大量減少數(shù)傳設(shè)備節(jié)省成本，但每組數(shù)據(jù)采集設(shè)備最好不超過30臺(tái)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備和無線數(shù)傳之間的連線不能太遠(yuǎn)。由于485是半雙工的方式，在滿足全雙工的通訊方式的情況下效率低下。
實(shí)際應(yīng)用如圖（2）如下：

c.在實(shí)際應(yīng)用中如果采集點(diǎn)比較集中，而且采集點(diǎn)相對(duì)又比較多的情況下也可以采取如下分組的方式。在這種情況下，采用的是采集設(shè)備先和串口服務(wù)器設(shè)備（串口服務(wù)器）連接，在每組中串口服務(wù)器設(shè)備（串口服務(wù)器）和具有多個(gè)RJ45接口的交換機(jī)連接，然后交換機(jī)在和無線路由器連接。在通訊過程中串口服務(wù)器設(shè)備（串口服務(wù)器）把數(shù)據(jù)采集設(shè)備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便利用以太網(wǎng)進(jìn)行傳送，也可以把從以太網(wǎng)接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換利用串口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集設(shè)備。下圖中RC10為無線路由器，由于無線路由器只有一個(gè)RJ45接口，所以還得需要一個(gè)交換機(jī)擴(kuò)展成多個(gè)RJ45接口。在這個(gè)方案中串口服務(wù)器可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工和技術(shù)的要求來靈活安排它和數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及交換機(jī)的距離。由于使用串口服務(wù)器設(shè)備避免了由于圖（2）中采用的485這種半雙工的通訊方式所帶來的不足，而且后期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)較低,由于使用的是串口服務(wù)器,整個(gè)方案成本比圖（1）低，但比圖（2）高。
圖（3）

      無線路由器 采用 ARM9 高性能工業(yè)級(jí)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)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，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。公司產(chǎn)品
已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

四、才茂路由器功能

1.支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)
2.支持串口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸或者串口配置（DTU功能）
3.支持RS232/485接口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸
4.支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC
5.智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
6.支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
7.支持定時(shí)上線下線功能，可以設(shè)置設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)上線和某個(gè)時(shí)間內(nèi)下線
8.支持多種上下線觸發(fā)模式，包括短信、電話振鈴、串口數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)觸發(fā)上下線模式
9.支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM
10.支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP等。
11.支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
12.支持DHCP/DHCPD功能
13.支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT
14.支持動(dòng)態(tài)DDNS：支持花生殼、88IP和dyndns域名服務(wù)商
15.支持DMZ主機(jī)
16.支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)
17.支持帶寬管理
18.方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
19.支持WEB配置保存和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設(shè)備的快速配置
20.支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
21.支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
22.支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
23.支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
24.方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
25.支持串口本地軟件升級(jí)
26.支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
27.支持RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘
28.支持Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)TCP/UDP協(xié)議間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
29.支持GPS定位功能
30.同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

五、才茂路由器的優(yōu)勢(shì)

1.在線維持專利技術(shù)：智能防掉線，在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，異常自?dòng)復(fù)位，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
2.三層系統(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，網(wǎng)絡(luò)異常、或者系統(tǒng)收到強(qiáng)干擾異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)重新徹底復(fù)位，相當(dāng)于維護(hù)人員上門拔電，徹底解決了業(yè)內(nèi)系統(tǒng)異常是需要上門拔電的麻煩，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
3.UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
4.串口ESD保護(hù)：串口RS232內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
5.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。
6.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.工業(yè)級(jí)CPU：工業(yè)級(jí)ARM9高性能嵌入式處理，400MHz；帶 16KB Dcache，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度；帶16KB Icache，高速指令緩存，加強(qiáng)了指令處理速度, 帶內(nèi)存管理單元MMU,配合操作系統(tǒng)，可以防止內(nèi)存溢出導(dǎo)致的死機(jī)問題。
8.超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，DDR2，1Gbits，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.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。

10.EMC性能優(yōu)異：通過歐洲CE認(rèn)證，通過中檢所測(cè)試，通過EMC測(cè)試；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。

六、總 結(jié)
      環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)在越來越受到各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人的重視，中國(guó)這幾年環(huán)境受到了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的極大重視，采利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都多方面優(yōu)勢(shì)。