沈阳市垃圾场场区大气污染物在线监测系统的网络设计

林刚　肖冬志

摘 要 为了连续自动监测沈阳市垃圾场的场区空气质量，本文设计利用现代化的监测手段，设计大气环境自动监测系统，系统可提供长期的连续的实时数据可用来判断该垃圾场区空气的污染现状、污染趋势，并能对相关部门提供有效数据。

关键词 大气环境在线监测系统 持续监测

中图分类号：X84；F424.1 文献标识码：A

本文的主要研究内容是设计一个沈阳市垃圾场空气在线监测系统，系统由一个流动的大气监测站、一个监测中心和数据通信系统三部分组成。是一个由监测仪器、数据通信、计算机组成的网络。监测中心设有小型电子计算机和各种外围设备，执行数据收集（汇集监测站的各项实时数据）、数据运算（计算时平均、日平均、月平均浓度、最大值、最小值、超标频数等）、数据显示（打印作表、绘制污染图形及CRT直接显示等）的功能和向各污染源、行政管理部门发出警报等功能。

流动监测站配有自动测定各种大气指标的仪器仪表、计算分机、通信系统等。主要任务是时刻监测各种大气指标、处理结果、贮存数据和上报数据。监测站连续测出的污染浓度和气象数据，经数据通信系统定时地（例如每5分钟一次）遥传至监测中心。监测站的工作特点是连续、自动、常年不断。

监测站的监测项目是由监测系统设置的任务决定的。通常监测的项目有二氧化硫、飘尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧、总烃及风向、风速、温度、湿度、日照等。本项目将从以上监测项目中选取3到4项进行监测。

大气连续自动监测系统建成将大大提升垃圾场区环境监测水平，在预防区域大气环境事故发生和改善场区周边环境质量方面都具有重要作用。地面监测站的数据通过无线传送到环境监控中心进行实时控制、数据管理及图表生成，形成大气环境自动监测系统，所提供的长期的连续的实时数据可用来判断该垃圾场区空气的污染现状、污染趋势，对相关部门提供有效数据。

1在线监测平台建设系统设计

监测系统由监测终端、GPRS通信网络和监测中心三大部分组成。检测终端安装在监测车辆上，监测车停放在检测现场下风向处，主要通过各种传感器采集数据，并分析、存储采集的数据，检测终端通过GPRS网络作为数据传输的通道，将采集的数据传送到监测中心。检测终端包括两个部分：一是数据采集模块，负责对大气污染物的数据进行采集；二是GPRS通信模块，该模块建立通信链路，实现数据的无线传输。GPRS通信网络是数据监测中心与检测终端之间的数据传输的桥梁，各自的GPRS数据终端将数据打成IP包，经GPRS模块接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，最终通过各种网关和路由到达统一的数据处理中心工作站。使检测终端的参数能够及时传送到中心的计算机中。监测中心从各检测终端发回的数据经整理后存入SQL Server数据库，并可以通过网页浏览方式提供给相关部门及其他用户。

一方面监测中心通过GPRS网络与检测终端进行双向通信收发数据，另一方面进行数据库管理和WEB网页浏览服务。上位机软件为用户提供一个可视化界面，实时监测各种参数。通过此软件，可查询历史数据库，历史记录和统计曲线等，从而清楚地了解观测点的综合信息。

2组网方案

2.1组网方案一

使用固定IP地址或向中国移动申请数据专线，实现多点对一点的数据传输。数据采集设备与GPRS终端可以通过RS485或RS232相连，GPRS终端自动拨号登陆GPRS网络，获得移动子网IP地址后，主动与接入Internet的上位机建立Socket连接并保持，然后将GPRS终端的ID号及子网IP地址通过TCP/IP协议发送至上位机。这样上位机（监测中心）在Socket连接保持的情况下，就可以实现与GPRS 终端，也就是数据采集设备的通信。该方案具有组网简单，性能稳定，可靠性高，用户的使用难度低，使用的灵活性强等优点，适合大用户使用。

但是该方案的缺点和不足是上位机（监测中心）必须拥有固定IP地址、或公网 IP地址或移动子网IP地址（数据专线）。

2.2 组网方案二

该方案是GPRS终端通过使用域名解析（DNS，Domain Name Serves）的方法获取上位机（监测中心）IP地址，从而与上位机建立连接并互相传输数据。该方案的优点在于其上位机不必拥有固定IP地址，而是通过域名解析服务提供商获取域名，GPRS终端通过域名解析得到上位机的IP地址，从而与上位机建立连接。但该方案虽然降低了使用固定IP地址的成本，但是由于采用域名解析服务，提高了用户的使用成本，而且关于链路维护等使用的运营成本仍然没有降低。并且域名解析服务的使用，无形中提高了对用户使用的要求。

2.3 最终方案

根据以上分析和监测要求考虑，本系统选择与固定IP通信（方案一） 做为组网方案，虽然需要申请固定IP，但是系统的设计难度降低并且实时性能够得到保证，利用ATMEGAl28及wAVECOM Q2406A无线通信模块作为核心设计了GPRS 数据传送终端。

3监测系统运行效果

经过3个月的运行整个系统可达到安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效的要求，帮助垃圾场的监测人员更好的完成环境监测任务。

参考文献

[1] 吴邦灿.空气质量监测运行方式分析[J].云南环境科学，2000，19（4）：51-52.

[2] 吴邦灿，费龙.现代环境监测技术[M].北京：中国环境科学出版社，2005：1-12.

[3] 齐文启，孙宗光，边归国.环境监测新技术[M].北京：化学工业出版社，2000：1-6.