沈陽市垃圾場場區大氣污染物在線監測系統的網絡設計

林剛　肖冬志

摘 要 為了連續自動監測沈陽市垃圾場的場區空氣質量，本文設計利用現代化的監測手段，設計大氣環境自動監測系統，系統可提供長期的連續的實時數據可用來判斷該垃圾場區空氣的污染現狀、污染趨勢，并能對相關部門提供有效數據。

關鍵詞 大氣環境在線監測系統 持續監測

中圖分類號：X84；F424.1 文獻標識碼：A

本文的主要研究內容是設計一個沈陽市垃圾場空氣在線監測系統，系統由一個流動的大氣監測站、一個監測中心和數據通信系統三部分組成。是一個由監測儀器、數據通信、計算機組成的網絡。監測中心設有小型電子計算機和各種外圍設備，執行數據收集（匯集監測站的各項實時數據）、數據運算（計算時平均、日平均、月平均濃度、最大值、最小值、超標頻數等）、數據顯示（打印作表、繪制污染圖形及CRT直接顯示等）的功能和向各污染源、行政管理部門發出警報等功能。

流動監測站配有自動測定各種大氣指標的儀器儀表、計算分機、通信系統等。主要任務是時刻監測各種大氣指標、處理結果、貯存數據和上報數據。監測站連續測出的污染濃度和氣象數據，經數據通信系統定時地（例如每5分鐘一次）遙傳至監測中心。監測站的工作特點是連續、自動、常年不斷。

監測站的監測項目是由監測系統設置的任務決定的。通常監測的項目有二氧化硫、飄塵、一氧化碳、氮氧化物、臭氧、總烴及風向、風速、溫度、濕度、日照等。本項目將從以上監測項目中選取3到4項進行監測。

大氣連續自動監測系統建成將大大提升垃圾場區環境監測水平，在預防區域大氣環境事故發生和改善場區周邊環境質量方面都具有重要作用。地面監測站的數據通過無線傳送到環境監控中心進行實時控制、數據管理及圖表生成，形成大氣環境自動監測系統，所提供的長期的連續的實時數據可用來判斷該垃圾場區空氣的污染現狀、污染趨勢，對相關部門提供有效數據。

1在線監測平臺建設系統設計

監測系統由監測終端、GPRS通信網絡和監測中心三大部分組成。檢測終端安裝在監測車輛上，監測車停放在檢測現場下風向處，主要通過各種傳感器采集數據，并分析、存儲采集的數據，檢測終端通過GPRS網絡作為數據傳輸的通道，將采集的數據傳送到監測中心。檢測終端包括兩個部分：一是數據采集模塊，負責對大氣污染物的數據進行采集；二是GPRS通信模塊，該模塊建立通信鏈路，實現數據的無線傳輸。GPRS通信網絡是數據監測中心與檢測終端之間的數據傳輸的橋梁，各自的GPRS數據終端將數據打成IP包，經GPRS模塊接入無線GPRS網絡，由移動服務商轉接到Internet，最終通過各種網關和路由到達統一的數據處理中心工作站。使檢測終端的參數能夠及時傳送到中心的計算機中。監測中心從各檢測終端發回的數據經整理后存入SQL Server數據庫，并可以通過網頁瀏覽方式提供給相關部門及其他用戶。

一方面監測中心通過GPRS網絡與檢測終端進行雙向通信收發數據，另一方面進行數據庫管理和WEB網頁瀏覽服務。上位機軟件為用戶提供一個可視化界面，實時監測各種參數。通過此軟件，可查詢歷史數據庫，歷史記錄和統計曲線等，從而清楚地了解觀測點的綜合信息。

2組網方案

2.1組網方案一

使用固定IP地址或向中國移動申請數據專線，實現多點對一點的數據傳輸。數據采集設備與GPRS終端可以通過RS485或RS232相連，GPRS終端自動撥號登陸GPRS網絡，獲得移動子網IP地址后，主動與接入Internet的上位機建立Socket連接并保持，然后將GPRS終端的ID號及子網IP地址通過TCP/IP協議發送至上位機。這樣上位機（監測中心）在Socket連接保持的情況下，就可以實現與GPRS 終端，也就是數據采集設備的通信。該方案具有組網簡單，性能穩定，可靠性高，用戶的使用難度低，使用的靈活性強等優點，適合大用戶使用。

但是該方案的缺點和不足是上位機（監測中心）必須擁有固定IP地址、或公網 IP地址或移動子網IP地址（數據專線）。

2.2 組網方案二

該方案是GPRS終端通過使用域名解析（DNS，Domain Name Serves）的方法獲取上位機（監測中心）IP地址，從而與上位機建立連接并互相傳輸數據。該方案的優點在于其上位機不必擁有固定IP地址，而是通過域名解析服務提供商獲取域名，GPRS終端通過域名解析得到上位機的IP地址，從而與上位機建立連接。但該方案雖然降低了使用固定IP地址的成本，但是由于采用域名解析服務，提高了用戶的使用成本，而且關于鏈路維護等使用的運營成本仍然沒有降低。并且域名解析服務的使用，無形中提高了對用戶使用的要求。

2.3 最終方案

根據以上分析和監測要求考慮，本系統選擇與固定IP通信（方案一） 做為組網方案，雖然需要申請固定IP，但是系統的設計難度降低并且實時性能夠得到保證，利用ATMEGAl28及wAVECOM Q2406A無線通信模塊作為核心設計了GPRS 數據傳送終端。

3監測系統運行效果

經過3個月的運行整個系統可達到安全、可靠、準確、實時、全面、快速、高效的要求，幫助垃圾場的監測人員更好的完成環境監測任務。

參考文獻

[1] 吳邦燦.空氣質量監測運行方式分析[J].云南環境科學，2000，19（4）：51-52.

[2] 吳邦燦，費龍.現代環境監測技術[M].北京：中國環境科學出版社，2005：1-12.

[3] 齊文啟，孫宗光，邊歸國.環境監測新技術[M].北京：化學工業出版社，2000：1-6.