基于GSM通信的環境監測系統

上饒職業技術學院 程立松

基于GSM通信的環境監測系統

上饒職業技術學院 程立松

隨著人們對生活環境的要求越來越重視，對環境的監測技術要求也越來越高，介紹的一種利用GSM通訊技術，將各被監測點的環境參數，如水污染參數、大氣排放參數、空氣PM2.5、噪聲、地震預測等，能及時地傳送到監測總站，由監測總站的計算機對各監測點匯集的數據進行及時的處理和分析，來判別某監測點的環境實時狀態，為執法部門提供環保執法依據，并且具有生產成本低、使用和維護方便等特點。

環境監測系統；GSM通信

1 引言

隨著全球經濟的發展，城市化、工業化進程的加快，城鄉環境惡化日益加劇，如非法排污事件的增加，汽車尾氣、粉塵、噪聲等達到成為影響人們正常生活的主要危害因素。近年來全球各國政府和人民對環保問題非常重視，特別是水污染問題、空氣質量、霧霾問題等的處理已成為各地的重點關注的工作任務。

用一種簡便的、使用維護成本低的環境監測設備，并能進行監測各地的環境參數，達到無人實時監測，數據匯總分析及處理，為政府環境執法部門提供真實的實時數據，為嚴厲打擊非法排污和排污的原因，排污量等進行科學的決策服務，同進也能提高地震預報的精度，縮短預報時間，以在大地震之前發出預告，從而大大地減少震區的人生傷亡。

目前現有的設備，生產成本高，無法完成對各排污點的實時監測，對一些排污企業的監督還在以人工監測為主，只實現了對大江大河的出入口進行實時監測水質。

2 系統和監測設備的工作原理

監測系統的工作原理如圖1所示。

圖1 監測系統工作原理圖

監測總站的設備主要由計算機、大容量存儲器、GSM通訊設備、打印設備等組成。GSM設備與各監測點的GSM進行無線通信，完成數據和指令傳送。計算機內存儲各監測點的GSM通信號碼（如手機號碼）和主要管理人員的手機號，因此可以實現無人值班也能實時監測各點的情況。當某監測點或多個監測點出現異常時，計算機會自動將異常情況發至管理人員的手機中。由于采用GSM通信技術，數據傳輸成本大大降低，監測點數量也可以增加，以達到全城區監測重點地區增加監測點等，提高監測的精度。GSM通信能實現定位，因此計算機在衛星地圖中就能直接顯示各監測點的位置，并能實現實時監測，數據能長期保存。

2.1 水質監測設備的組成及工作原理

水質監測設備工作原理如圖2所示，主要由微處理器、大容量存儲器、PH值傳感器、液體混濁度傳感器、攝像頭、防盜報警、光伏電池、充電電池、GSM通信電路等組成。

圖2 水質監測設備工作原理圖

光伏電池在有太陽照射時對充電電池組進行充電，充電電池組在連續一周以上陰雨天時能對設備供電。

PH值傳感器和液體混濁度傳感器能實時對被監測水域的水質進行監測，并將數據傳輸到微處理器。存儲器能存儲一年以上的監測數據。當監測數據出現異常時，攝像頭將攝取水質情況圖像；當出現有人為破壞設備時，攝像頭將記錄全過程，并將這些信息及時報告監測總站。監測總站的計算機系統將該監測點的重要數據進行存儲，并向管理人員報告信息。各監測點每小時自動向監測總站報告信息，當有個別監測點的設備出現故障時，監測總站的監測畫面上會顯示故障情況，管理人員能及時通知當地維護人員進行維護。由于采用GSM通信技術，數據傳輸方便而及時，因此可對一些重點排污口進行全天侯監測，大大地節省了人力資源，同進監測點可根據需要增加。

2.2 空氣監測設備的組成及工作原理

空氣監測設備工作原理如圖3所示。

圖3 空氣監測設備工作原理圖

空氣監測設備主要由微處理器、大容量存儲器、GSM通信電路、光伏電池、充電電池、CO、SO2傳感器、粉塵傳感器、攝像頭及防盜報警等電路組成。其中，微處理器、大容量存儲器、GSM通信電路、光伏電池、充電電池、攝像頭及防盜報警等電路的功能基本同圖2水質監測設備相同。

CO、SO2傳感器、粉塵傳感器主要用于監測排污企業的煙囪及其它排氣口的有害氣體和粉塵的數據，當有超標排放時，攝像頭及時攝像，微處理器收到傳感器和攝像頭傳來的數據能及時通過GSM通信電路上傳給監測總站并對總站管理人員報警。

2.3 大氣監測設備的組成及工作原理

基本如圖3相似，主要電路的功能同空氣監測設備相同。不同之處是傳感器。大氣監測設備的傳感器有：粉塵傳感器、溫度、濕度傳感器、光照傳感器、氣壓傳感器等，用于監測某地區的大氣環境，一般設在山頂或城市的高建筑頂上，能實時監測某地區的大氣變化情況。

2.4 地震監測設備的組成和工作原理

目前地震監測主要采用地震時產生的次聲波的強度進行分析判斷震源地點和深度、地震強度等，由于次聲波在地面傳輸速度慢（一般為1400m/s以下），在遠距離監測需要一定的時間，難以做到及時預報，應用GSM通信，能將設置在地震多發地區的地震監測設備監測到的微小地震信號及時發送到監測總站，通過計算機分析來判斷是否有大地震的發生，從而大大縮短了預報時間。其電路結構和工作原理基本與圖3的空氣監測設備相似。只是傳感器采用聲納傳感器，設備應安裝在有GSM信號的無震地干擾的山上，無GSM信號的地點可以采用衛星通信。

3 小結

用GSM通信技術，能實現GSM信號覆蓋地區的環境變化監測，并能根據需要多點設置監測點，實現無人監測、實時監測，大大縮短了監測數據傳輸時間，做到實時、及時地匯總監測數據，降低了監測成本，特別是生活、工作條件差的地區，高山、河流等均能方便監測，當監測點無GSM信號時，設備可轉成衛星通信。

[1]毛軒昂.基于ARM 9和3G的遠程環境監測系統設計[D].湖南工業大學,2012.

[2]陳金兵.基于互聯網的環境監測系統[D].太原理工大學,2010.