通用無線分組技術在環境監測系統中的應用

吳 楠

（江蘇省靖江市環境監測站江蘇靖江214500）

1 GPRS技術在城市環境監測中的優勢

通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service,GPRS）作為一種成熟的無線通訊技術，其能為城市環境監測提供透明的數據傳輸，直接使用網絡傳輸接口通道；相對來說，GPRS技術能確保數據傳輸的實時性、科學性，不僅速度快，高于從前的監測效率，在穩度、準確度與精度上也更勝一籌，同時，網絡優勢帶來的實時在線也是監測得以順利實施的重要保障；在所需要耗費人力、物力及經費使用上，GPRS技術支持下的環境監測系統從長遠方向來看，也更為低廉，可以說，GPRS技術是城市環境監測系統的不二選擇[1]。

2 如何實現GPRS技術對城市環境監測系統的支持

2.1 系統結構與功能

城市環境監測系統共有三部分組成，現場機系統、傳輸系統以及上位機系統三部分。這三個部分互相獨立但是又聯系密切，他們地位平等，對城市各個地方的環境監測反饋通過四通八達的網絡技術實現信息的交匯?，F場機系統主要是執行樣品采集、數據分析工作，所有監測分析儀器輸出的數據資料應能夠換算為標態下污染物濃度，儀器均應具有良好的抗干擾能力，系統質量過硬，故障率低，且系統兼容性要滿足現在及未來一定時期內環境監測系統的使用需求，并有利于全市的監測系統整合及管理平臺的建立[2]。傳輸系統是所有信息得以被進行整合的關鍵通道，因此在網絡通道設置上，要確保其暢通性與優質性。比如監控中心需要定時向現場機系統發布指令，檢查其儀器參數及反饋信息，就需要良好的傳輸通道作為保障。上位機系統是環境監測系統的最主要組成部分，也是環境監測功能得以發揮的核心，它包括對所有數據的匯總、整理、命令發布以及對各種反饋信息的分析處理等。上機位功能實現的關鍵在于系統應用軟件的編寫，根據其職責，可以分為數據通信與數據庫管理兩個部分?？傊髿猸h境監測系統必須符合《環境空氣質量監測規范（試行）》（國家環?？偩止?007年第4號）和《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）的要求[；水質環境監測系統必須符合《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T 91-2002）和《地表水自動監測技術規范》（征求意見稿）（國家環保部2010年261號）等相關要求。在實際運作中滿足環境監測需求。系統構成見圖1。

圖1 系統總體結構圖

2.2 硬件實現

從監測需求和監測環境出發，所有監測硬件都至少要具備以下要求：（1）工作電源：AC220V(10%)，50HZ；（2）工作環境溫度：0℃－40℃；（3）工作環境濕度：0%RH－80%RH；（4）工作方式：連續自動，在單機技術性能指標上，即使出現大范圍供電障礙，各監測儀器設備也要具備停電來電自動恢復功能，確保監測的及時性與連續性。環境監測的現場機系統能滿足自動連續進行正常、穩定的環境空氣、水質監測要求；具有各項資料自動傳輸，遠程自動和手動控制、診斷、現場手動控制及故障顯示和排除等基本功能，在有效污染信息的捕獲率上應達到90%以上，并且能夠結合對監測數據準確性產生影響的多個要素實現對儀器多參數的遠程自動控制校準，具有校準性能檢驗功能。傳輸系統的所有系統通訊協議、接口、數據采集、存儲、傳輸必須符合《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005），具有點對點、無線（GPRS或CDMA）或有線（ADSL或光纖）等數據傳輸功能[3]。

2.3 軟件設計

軟件的編程設計主要集中于上機位系統，主要是協調各監測任務，發布命令，實施調度，因此可以從用模塊化的軟件設計方法，例如uC／OS—II嵌入式操作系統，在把握各任務之間關系與重要性的基礎之上進行調度，一方面實現了數據采集與傳輸之間的串口通信，另一方面實現了與數據監控中心的實時通信，完全可以滿足協調、傳輸與數據庫功能。軟件平臺在運行過程中，要加強各模塊監控，及時發現、處理各類問題故障。例如以VC++為基礎進行開發，其采用Socket方式實現，能夠為系統提供更強大的數據管理與處理功能，方便使用。在系統平臺完成后，要進行測試實驗，確保軟件系統的穩定、合理、規范、高效運行。

2.4 系統運行實現

在硬件鏈接平臺及軟件平臺都投入使用的情況下，對系統的工作狀況進行全面監測。首先是硬件部分，硬件裝置連接完成后，要對各類監測儀器進行運行檢測，確保其功能的實現，尤其是戶外裝置，要做好檢測、保護與維修。其次是軟件平臺的運行檢測，要確保運行無漏洞，根據監測需求及時對內在任務模塊進行調整，在各方測試成功之后，再接入GPRS模塊進行測試。最后是整個系統運行的檢測與實現，要從數據采集、傳輸、分析整合、命令發布和反饋等方面綜合進行調整、評估，確保環境監測平臺的高效與完整，能夠切實的投入使用。

3 總結

綜上所示，在城市環境監測系統中，通過采用GPRS技術不僅能夠有效解決多點監測和實時監控的問題，并且通過GPRS系統還能夠實時將各類環境監測數據以及環境污染情況及時地反映到城市環境監測系統中，進而能大大的提高工作效率，為城市環境的實時監測和保護提供新的方法。

[1]周明，黃作維.基于GPRS技術的生態環境監測系統設計.計算機測量與控制，2010,18(5)：96-98.

[2]秦宇飛,白焰,張菊軍,李曉忠,鐘艷輝.垃圾焚燒發電廠環境監測系統的設計與實現[J].熱力發電,2010(10):450-452.

[3]姜彬.建立環境監測預警體系處理環境監測所面臨的問題[J].價值工程，2011,30(3)：15-16