一、概述  
  环保无线数据采集系统是一个由污染源排放监测点、无线通讯设备和监测中心组成的污染源监测系统。该系统可对污染源进行自动采样、对主要污染因子进行在线监测；掌握城市污染源排放情况及污染源排放总量，监测数据自动传输到环保监测中心；由监测中心的计算机进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息传至环保局，由环保局对污染源进行监督管理。

　  对从监测中心站获得的监测信息进行分析、调研，及时作出管理决策，增加管理力度

在环保数据采集系统中，常常需要对众多的污染排放点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。通过GPRS/CDMA无线网络进行数据传输，将成为环保部门选择的重要通信手段。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS/CDMA无线网络及时发送到环保监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。

二、系统特点
GPRS\CDMA无线监控系统具备如下特点：

1、良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS/CDMA双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；

3、建设成本低：可充分利用现有GPRS/CDMA网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。

4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GPRS/CDMA网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。

5、覆盖范围广。构建环保无线数据采集系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。 由于采集点数量众多，分布在全市范围内，部分采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS/CDMA方式，理论上在无线GPRS/CDMA网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。

6、数据传输速率高。GPRS/CDMA网络传送速率理论上可达171.2/372kbit/s，实际应用时数据传输速率在40-80Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。

7、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

8、通信费用低，可按时间和流量进行收费

9、系统易于扩展和维护。

三、系统组成



环保数据采集无线传输系统由数据采集终端、GPRS/CDMA DTU和数据检测中心组成，数据采集设备通过标准的RS232/RS485串口和GPRS/CDMA DTU连接，GPRS/CDMA DTU接收到采集的数据通过GPRS/CDMA无线网络传送到数据检测中心，监控中心通过接入Internet或移动运营商专网接收数据进行分析处理，数据检测中心也可以通过GPRS/CDMA无线网络发送控制命令对数据采集终端设备进行控制。

1、环保信息采集端

  场监控点通过数据采集模块自动采集污染源信息，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后通过GPRS/CDMA无线网络发送到数据检测中心。



2、GPRS/CDMA无线 DTU



1)什么是GPRS/CDMA DTU

   DTU是指数据终端设备（Data Terminal unit),可以理解为下位GPRS/CDMA发射终端，在进行通信时，传输数据的链路两端肯定存在DTU.在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。

  GPRS/CDMA DTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRS/CDMA DTU具有更加明确的约定：GPRS/CDMA DTU是专门用于将串口数据通过GPRS/CDMA 网络进行传送的无线设备。



2）GPRS/CDMA功能及特点

◆内部集成TCP/IP协议栈

　 GPRS/CDMA DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS/CDMA MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

◆提供串口数据双向转换功能

　 GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS/CDMA DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS/CDMA DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS/CDMA DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

◆支持自动心跳，保持永久在线

　 GPRS/CDMA通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS/CDMA DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

◆支持参数配置，永久保存

　  GPRS/CDMA DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS/CDMA DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

◆支持用户串口参数设置

　  不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。

◆符合工业化设计适应恶劣环境能力更强

◆ RS232 串口速率高达230400 bps

◆ 支持RS232 三线标准或九线标准

◆ 内置TCP/IP 协议栈，支持TCP/UDP 网络协议

◆ 数据终端永远在线

◆ 掉线自动重拨功能

◆ 通过超级终端类似于AT 指令方式或专用设置程序来设置通信参数

◆ 设备之间透明传输/非通明传输

◆ 支持静态IP 或域名方式连接远程主机

◆ 供电：+5V，可根据客户需要定制宽电压输入

◆ 耗电：待机状态230~330mA；上网状态450~460mA；传输状态460~470mA

◆ 工作温度：-30℃ ~ +70℃

◆ 储存温度：-40℃ ~ +85℃

◆ 支持RS232/RS485/RS422串口进行通讯

3、数据检测中心

      数据检测中心接入Internet或无线运营商专网接收数据或向采集端发送控制命令，监测中心接收监测点传输的监测信息，并负责对监测信息进行分类、筛选和综合分析、调研，及时作出管理决策，增加管理力度

四、安全可靠性
1、专网接入方案

  服务器采用省移动通信公司提供DDN专线或电信提供VPDN专线, 申请配置固定IP址，与GPRS/CDMA网络相连。DDN/VPDN专线可提供较高带宽，当环保信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。

  监控中心RADIUS服务器接受到GPRS/CDMA网络传来数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。

2、用户网络侧的安全防火墙

  防火墙技术是目前用来实现网络安全措施的一种主要手段，主要是用来拒绝非法用户的访问，阻止非法用户存取敏感数据，同时允许合法用户顺利访问网络资源。防火墙实际上是一种访问控制技术，在某个机构的内部网络和不安全网络之间设置障碍，阻止对信息资源的非法访问，也可以使用防火墙阻止保密信息从受保护网络上的非法输出。

  实现防火墙的主要技术有：数据包过滤，应用网关和代理服务等。包过滤（Packet Filter）技术是在网络层中对数据包实施有选择的通过。依据系统内事先设定的过滤逻辑，检查数据流中每个数据包后，根据数据包的源地址、目的地址、TCP/UDP源端口号、TCP/UDP目的端口号及数据包头中的各种标志位等因素来确定是否允许数据包通过，其核心是安全策略即过滤算法的设计。应用网关（Application Gateway）技术是建立在网络应用层上的协议过滤，它针对特别的网络应用服务协议即数据过滤协议，并且能够对数据包分析并形成相关的报告。应用网关可以严格控制某些易于登录和控制的所有的输出输入通信环境，以防有价值的程序和数据被窃取。它的另一个功能是对通过的信息进行记录，如什么样的用户在什么时间连接了什么站点。在实际工作中，应用网关一般使用专用工作站系统。代理服务器（Proxy Server）作用在应用层，用来提供应用层服务的控制，起到内部网络向外部网络申请服务时中间转接作用。内部网络只接受代理提出的服务请求，拒绝外部网络其它节点的直接请求。

3、用户所要接入的设备

1）单位侧需要一台支持L2TP协议的路由器做为专线网络连接设备。

2）一台PC＋AAA认证软件作为单位用户帐号管理。

3）一台ipsec vpn服务器。（可选项）

4）一台北京东方讯科技EIC系列GPRS/CDMA DTU作为数据终端的无线接入设备。

五、总结
  采用GPRS/CDMA无线传输数据通讯方法解决了远程监测系统的通讯问题，比起其它有线通讯方式有着不可比拟的优越性。随着GPRS/CDMA网络的逐渐完善和应用技术的不断成熟，GPRS/CDMA的应用领域也会越来越广阔。本文介绍的GPRS/CDMA无线传输系统可推广至各种金融、水务、环保、煤气、交通等行业应用当中去。