環(huán)境監測的對象具有成分復雜，隨機多變，時(shí)間、空間、量級上分布廣泛，不易準確測量等特點(diǎn)。因此，環(huán)境監測是包含環(huán)境監測數據正確可靠的全部活動(dòng)和措施，環(huán)境監測中要求監測數據具有代表性、完整性、準確性、精密性和可比性，所有這一切，給環(huán)境監測部門(mén)提出了一個(gè)重要的問(wèn)題：如何建立起實(shí)用性強、覆蓋面廣、靈活性好的環(huán)保數據采集系統，滿(mǎn)足各方面對環(huán)境監測信息的需求。 
　　
    我們以排污監測為例，為有效防止有的企業(yè)私自排污，在環(huán)保系統中，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，大部分監測數據需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區，以前曾以modem方式通過(guò)電話(huà)線(xiàn)傳送數據，但工作的有效性卻往往事倍功半。隨著(zhù)通信技術(shù)的不發(fā)展，GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的不斷成熟應用，為環(huán)保部門(mén)實(shí)現監測提供了良好的選擇方式。污染源的各種監測設備可將采集到的污染監測數據和告警信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監測部門(mén)，實(shí)現對排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，可以大大提高環(huán)保部門(mén)的工作效率。
 
一、 項目概述 
 
    市環(huán)保局需對城區空氣質(zhì)量實(shí)施監測并對城區內的各企業(yè)的排污口進(jìn)行綜合監測管理。監測主要對象是空氣質(zhì)量條件及大氣環(huán)境、水環(huán)境、噪聲環(huán)境以及工業(yè)"三廢"的排放及治理情況等。監測內容包括：監測5個(gè)城區的空氣環(huán)境質(zhì)量現狀，1條主要水系、2個(gè)主要湖庫、及2個(gè)城市飲用水源和17個(gè)自備井的水質(zhì)現狀以及31個(gè)河道沿線(xiàn)的工廠(chǎng)排污,43個(gè)居住小區的噪聲監測點(diǎn)的噪聲污染現狀，并通過(guò)綜合指數等方法進(jìn)行趨勢分析，最后得出環(huán)境質(zhì)量結論向市民公布。 
　　
    市環(huán)保局數據采集系統是一個(gè)由污染源排放監測點(diǎn)、大氣監測點(diǎn)、噪聲監測點(diǎn)和市中心監測站組成的污染綜合監測系統。該系統可對城區的空氣污染狀況進(jìn)行一個(gè)量化的測定，為大氣監測提供依據。同時(shí)為保護水源，恢復生態(tài)，對沿河污染源進(jìn)行自動(dòng)采樣、對主要污染物進(jìn)行在線(xiàn)監測；掌握城市污染源排放情況及水質(zhì)影響情況，監測噪聲污染對居民小區的影響；由監測中心的計算機進(jìn)行數據匯總、整理和綜合分析，并向公示部門(mén)提供公示結果。 
　　
    目前，各監測點(diǎn)安裝污染源監測儀，對污染源進(jìn)行監測。監測中心接收監測點(diǎn)傳輸的監測信息；并負責對監測信息進(jìn)行分類(lèi)、篩選和綜合分析。市環(huán)保局作為系統的決策中心，對從監測中心站獲得的監測信息進(jìn)行分析、調研，及時(shí)作出管理決策，協(xié)同其它單位增加管理力度。 由于各監控點(diǎn)分布范圍廣、數量多、距離遠，個(gè)別點(diǎn)還地處市郊，申請電話(huà)線(xiàn)費時(shí)費力，而且有些監控由于地處河道點(diǎn)段，有線(xiàn)線(xiàn)路難以到達。而GPRS具有速度快、使用費用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達171.2kb/s。與有線(xiàn)通訊方式相比，采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活、擴展容易、運行費用低投，維護簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)因此，因此采用GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸方式解決污染源監測數據的實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題成為最好的手段。
 
二、解決方案介紹 
 
    由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網(wǎng)絡(luò )，監測中心計算機主機需配置固定的IP地址，各個(gè)數據采集點(diǎn)采用GPRS模塊和該主機進(jìn)行通信。由于配置固定IP每月均會(huì )產(chǎn)生一筆費用，對于暫時(shí)無(wú)法配置固定IP以及系統測點(diǎn)較少，沒(méi)必要配置IP的系統，昆侖公司提供一年的免費數據轉發(fā)服務(wù)，若長(cháng)期使用只需每年繳納很小一部分流量使用費即可輕松享受GPRS的便利服務(wù)。
 
系統組成：
 
1、環(huán)保信息采集點(diǎn)：
　　
    現場(chǎng)監控點(diǎn)通過(guò)KL-7000數據采集模塊自動(dòng)采集污染源信息，通過(guò)RS232接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，通過(guò)GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進(jìn)行處理、數據打包后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò )。
　　  
2、監控中心：
　　
    服務(wù)器配置固定IP地址，采用移動(dòng)通信公司提供的DDN專(zhuān)線(xiàn)或是昆侖公司的轉發(fā)服務(wù)器，與GPRS網(wǎng)絡(luò )相連。
　　  
    監控中心數據服務(wù)器接收到GPRS網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)的數據后先進(jìn)行數據存儲和轉發(fā)，傳送到監控中心計算機主機，通過(guò)系統軟件對數據進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數據處理。
  

系統結構：

    各監控點(diǎn)使用昆侖海岸的GPRS透明數據傳輸終端模塊KL-7000，通過(guò)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò )與監控中心相連。各污染源數據采集點(diǎn)的終端模塊使用移動(dòng)通信公司統一的STK卡，同時(shí)監控中心對各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護處理。各信息采集點(diǎn)運行監控系統軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)，也可實(shí)現定時(shí)上下線(xiàn)方式以節約流量，能夠實(shí)現信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的環(huán)保信息數據，對于像噪聲污染這類(lèi)主要監測夜間擾民的監測點(diǎn)可以通過(guò)定時(shí)上下線(xiàn)方式在節約數據流量的情況下一樣可以完成監測任務(wù)。

    現場(chǎng)監控點(diǎn)采集的數據經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò )接口功能模塊對數據進(jìn)行解碼處理，轉換成在公網(wǎng)數據傳送的格式，通過(guò)中國移動(dòng)的GPRS無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。 終端所使用的KL-7000透明數據傳輸模塊，數據傳輸基于中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )，中國移動(dòng)GPRS系統可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構建環(huán)保信息采集傳輸系統，實(shí)現環(huán)保信息采集點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)數據傳輸具有可充分利用現有網(wǎng)絡(luò )，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設備安裝方便、維護簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。中國移動(dòng)的GPRS系統作為環(huán)保信息采集傳輸系統的數據通信平臺具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點(diǎn)，提供標準RS232透傳接口可直接與計算機、RTU、PLC、GPS接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，能夠滿(mǎn)足控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。

GPRS無(wú)線(xiàn)環(huán)保污染源在線(xiàn)監控系統具備如下特點(diǎn)： 

1、實(shí)時(shí)性強、兼容性好： 

    與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性，系統無(wú)時(shí)延，無(wú)需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)/所有監測點(diǎn)的各種數據?？珊芎玫臐M(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。

2、可對各監測點(diǎn)儀器設備進(jìn)行遠程控制：

    通過(guò)GPRS雙向系統還可實(shí)現對儀器設備進(jìn)行反向控制，如：時(shí)間校正、狀態(tài)報告、開(kāi)關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統遠程在線(xiàn)升級。

3、建設成本少低：

    由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無(wú)需建設網(wǎng)絡(luò )，只需安裝好設備就可以，建設成本低；

4、監控范圍廣： 

    構建環(huán)保信息采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數量眾多，分布在全省范圍內，部分環(huán)保信息采集點(diǎn)位于偏僻地區，而且地理位置分散。

5、具有良好的可擴展性。由于目前GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )已覆蓋省內絕大部分地區，基本不存在盲區，可實(shí)現大范圍的在線(xiàn)監控，滿(mǎn)足環(huán)保信息采集傳輸系統對覆蓋范圍的要求。

6、系統的傳輸容量大：

    環(huán)保中心站要和每一個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)實(shí)現實(shí)時(shí)連接。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數量眾多，系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要，而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。

7、數據傳送速率高：

    每個(gè)環(huán)保信息采集點(diǎn)每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網(wǎng)絡(luò )傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿(mǎn)足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。支持數據傳輸與協(xié)議轉換

8、通信費用低：

    采用包月計費方式，運營(yíng)成本低

    安全措施 

    由于環(huán)保數據采集系統的特殊性，本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統內外的有意和無(wú)意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò )安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪(fǎng)問(wèn)防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時(shí)不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。

    對于安全性要求非常高的系統，可考慮在專(zhuān)用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統的安全性。 

    1、VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)模式：企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶(hù)端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶(hù)通過(guò)接入企業(yè)內部虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對 整個(gè)數據傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護，有效避免非法入侵。

    2、用SIM卡的唯一性，對用戶(hù)SIM卡手機號碼進(jìn)行鑒別授權，在網(wǎng)絡(luò )側對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶(hù)可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機號才能訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用APN，移動(dòng)終端與數據中心采用中國移動(dòng)分配的專(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入，普通手機的SIM卡號無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。

    3、對于特定用戶(hù)，可通過(guò)數據中心分配特定的用戶(hù)ID和密碼， 其他沒(méi)有數據中心分配的用戶(hù)ID和密碼的用戶(hù)將無(wú)法登錄進(jìn)入系統，系統的安全性進(jìn)一步增強。

    4、數據加密：通過(guò)VPN對整個(gè)數據傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護。

    5、網(wǎng)絡(luò )接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網(wǎng)絡(luò )鑒權和安全防范功能，保障系統安全。

總 結

    環(huán)保局目前環(huán)保數據采集系統，由于通信費用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設備可以移動(dòng)，當環(huán)保觀(guān)測站和環(huán)保信息采集點(diǎn)搬遷時(shí)設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶(hù)原有投資，適合于環(huán)保采集工作的特點(diǎn)。