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城市空氣質量無線監測方案


一:項目背景

隨著社會環保意識的提高,人們對生活環境健康越來越關注,對生活的空氣質量越來越關心,對環境信息提供的要求越來越高。空氣質量有沒有開始惡化,哪些地方在惡化,惡化程度如何,發展趨勢如何,專家關心它,人民關心它,政府更關心它。我國目前大部分地區依然采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監測手段,這種方式不能及時、準確地監測到污染物的實時排放情況,使得環境管理人員很難在短時間內摸清所有污染區的實際情況,對各種突發性污染源及污染現場,也不能做到即時準確的監測和處理。 

二:系統拓撲圖

圖片.png

 三:系統組成:

本方案采用無線傳感器網絡來監測空氣質量,在城市內選擇一些監測點,放置傳感器節點,并通過4G網絡實時的傳輸數據,終端工作人員可以通過監控中心對監測系統進行管理和配置、發布監測任務或是收集回傳數據。

由前端部分來完成對衛生監測因子的含量的監測與匯總、轉換、傳輸等工作,監測因子包括一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等,這些監測因子由前端獨立監測儀器使用不同的方法進行測量獲得一個非常準確的測量數據,此結果通過數據處理轉換后經由4G數據采集傳輸終端向在線監測數據平臺傳輸數據,在線監測數據傳輸平臺來實現數據的接收、過濾、存儲、處理、統計分析并提供實時數據查詢等任務.

1. 數據傳輸層(數據通信網絡)

采用運營商2G/3G/4G網絡為數據傳輸媒介,設備采用通則DTU,系統無需布線構建簡單、快捷、穩定;2G/3G/4G無線組網模式具有:數據傳輸速率高、信號覆蓋范圍廣、實時性強、安全性高、運行成本低、維護成本低等特點。

2. 數據采集層(前端硬件設備)

遠程測控成套設備:測控終端;傳感計量設備: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。

3. 數據管理層(監控中心)

硬件主要包括:工作站電腦、服務器(電信、移動或聯通固定IP專線);軟件主要包括:操作系統軟件、數據中心軟件、數據庫軟件、城市公共場所空氣質量遠程監測系統軟件平臺(采用B/S結構,可以支持在廣域網進行瀏覽查看)、防火墻等。 

 四:方案技術優勢

1.  數據完整

環境在線監測子站分析儀器全天運行得到的監測數據的數量較大,同時相關技術規范也要求每日氣態污染物不少于18個有效小時平均值,保證數據完整性非常重,不能丟失數據;由于2G/3G/4G通訊系統采用"包交換"方式傳輸數據,將傳輸數據封裝成許多獨立的封包,封包大小可以設定,再依次將這些封包一一傳送出去,有效避免監測數據傳輸中丟失的問題。

2. 性能穩定

環境在線監測系統要求數據傳輸穩定,不能有數據傳輸延誤和斷傳現象,無線數據傳輸系統激活后,永遠保持在線,不存在掉線問題,同時由于4G/EDGE的傳輸速率基本可以保障,極少會出現數據傳輸延誤現象;

3. 廣泛的應用

無線數據傳輸系統可以無縫地與網絡連接,從而保證環境監測人員不受時間和地點的限制。將監測控制中心系統裝在筆記本電腦上,可以實現對環境監測子站數據的移動接受和處理;

4. 安全性強

環境在線監測數據的使用和發布有嚴格的規定,在線監測數的安全是數據傳輸中必須重視的問題,無線通訊系統在使用前,需要預先設定IP地址,使用時會向預先設定IP地址發送數據,可以避免他人的惡意獲取;

5.實用性:

城市公共場所地理位置分散,因此采用覆蓋廣泛的2G/3G/4G網絡高信號捕捉,必要是采用高增益天線,可確保網絡的正常運行。

6.實時性:

采用新的通信和軟硬件技術,建立了清晰和合理的系統架構,可以實現多線程的遠程并發通信,在幾秒時間內,可以讓成百上千臺的測控終端實時傳送到監控中心進行集中監視和遠程調度,實現故障信息的及時報警。

7.可擴充性:

系統預留接口,可以進行系統或軟硬件模塊的無限擴展,便于長期的升級和維護,延長系統的壽命,通過更新部件,能讓系統一直存在下去,而不至于整個系統癱瘓,造成大量的投資損失。

8.易維護性:

系統可對測控終端執行相應的遠程操作命令,包括遠程參數設置,遠程控制、遠程數據抄收、遠程終端復位、遠程測控終端升級等;

五:產品功能

 (1) 設備斷網后自動聯網成功率100%;

 (2) 穩定性:7x24小時

 (3) 嵌入式處理器,支持高速處理協議和大量數據;

 (4) 支持中國通則M2M設備云管理平臺,可進行遠程管理軟;

 (5) 內嵌完備的PPP,TCP/IP協議棧;

 (6) 協議擴展功能;

 (7) 應用層心跳機制,保持應用層穩定連接,適時檢測連接狀況;

 (8) 可遠程升級固件程序;

 (9) 硬件多重看門狗機制;

 (10)支持本地數據激活

 (11) 設備上電聯網成功率100%;

 (12) 多種工作模式選擇(透明和非透明)。

 


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