廈門才茂基于無線2G/3G/4G網絡實現工業廢氣監控系統應用方案

摘要：本文提供了一種基于2G/3G/4G網絡的工業廢氣無線監控系統設計原理和實現方案，簡要介紹 了無線網絡技術的基本知識，描述了無線傳輸應用于供應廢氣無線監控系統的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.

關鍵詞：2G/3G/4G DTU；工業廢氣；無線網絡

一、系統概述

環境監測是環境保護工作的重要組成部分,是環境管理的基礎和技術支持,隨著我 國工業化和城市化的迅速發展,環境保護也相應大力發展起來,這樣就迫切需要加快全 國環境管理基礎能力的建設,提高環境監測能力和環境監督執法現代水平。我國空氣污 染的情況相當嚴重，是全球三大酸雨區之一，1999年全國S02排放總量為1848萬噸，居 世界第一。在1999年監測的335個城市中，40.5%的城市超過了空氣質量三級標準，處于 中度或嚴重污染狀態，1999年全球污染最嚴重的10個城市我國占7個，英國公布的空氣 污染最嚴重的20個城市中，我國占16個，所以對大氣環境的監測與治理是一件刻不容緩 的任務。

我國目前絕大部分地區依然采用人工采樣和實驗室分析為主的大氣監測手段，這種 方式不能及時、準確地監測到污染物的實時排放情況，使得環境管理人員很難在短時間 內摸清所有污染區的實際情況，使有些企業得以偷排、漏排污染物。另外對各種突發性 污染源及污染現場，也不能做到即時準確的監測和處理。針對以上情況我公司研發出無 線數據傳輸終端（2G/3G/4G DTU）配合工業廢氣無線監測系統軟件，可對污染物濃 度進行實時無線監測。通過我司無線DTU將數據傳送到監控中心和環境管理部門。工作 人員可以在監控中心或辦公室進行監測，隨時得到即時數據報告，實現遠端無人值守。 該設備可靈活應用各點采集數據的無線傳輸；可快速、準確、定時的向中心控制系統提 供有力的實測數據。

二、系統組成

本系統由帶系統軟件的主站、帶2G/3G/4G  DTU 傳輸終端的采集器和若干個

固定監測站組成。監測中心對各個監測站進行控制指揮，各監測站采集各種污染參數，

兩者間的控制信息和監測數據通過無線 DTU 完成。監測中心既是各監測站的指揮中心，

又是監測站監測數據的匯集、處理和存貯的數據庫。各監測站可設置為自動定時向監測中心發送信息，也可設置為平時處于待機狀態，在收到監測中心的指令后才開始啟動工 作，將信息發送給監測中心，各監測站有數據采集，命令識別，數據發送的功能。

（1）、監測中心由功能比較齊全的計算機外圍設備如顯示器、打印機、繪圖機等和與各監測站系統的無線數傳系統組成。

其中監測中心有如下功能：

a) 實時功能：遙測、遙控功能；遙測包括有定時巡測和隨機點測；

b) 數據處理功能：數據管理和存儲、數據顯示、事故報警；

c) 管理功能：打印功能、參數管理、其中參數管理包括查詢修改通道連接狀態參數設 置等功能；

d) 圖形功能：繪制各種參數曲線，圖形檢索修改再生等；

e) 組態功能：再調度主站設置監測站屬性、數量、站號各路編號、定義、上下限值， 以便組成開放式系統，以利擴展互換。

（2）、終端由高性能、長壽命的電化學傳感器和獨立的測量模塊組成的綜合煙氣分析儀及廈門才茂無線數傳產品 2G/3G/4G DTU 組成。

三、監測站的功能

1、模塊化設計：根據用戶的需要設置相應的監測參數，獨立的測量模塊對傳感器進行自動校準，儀器自動進行交叉干擾修正；

2、水收集器：塵過濾器和傳感器濾膜多層保護，自動空氣清洗和自動停機保護功能有限保護了整個測量系統，自動排水器自動排除凝結水；

3、可以自行設計采樣、數據采集周期，也可以在接收到監控中心的指令后自動啟動開關，測得監測數據；

4、數據發送功能：把所監測到的數據通過無線數傳DTU發送出去。

四、才茂DTU無線數傳終端介紹

DTU(Data Transfer Unit),全稱數據傳輸單元,為用戶提供高速、永遠在線、TCP/UDP 透明數據傳輸的工業級無線終端設備。產品采用高速高性能工業級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，超大內存，內嵌自主知識產權的TCP/IP 協議棧，為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換、虛擬專用網絡的系統應用。針對網絡流量控制的用戶，DTU 產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。

4.1、才茂DTU功能的優勢

1)豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應用現場不同接口需求。

 2）完善的網絡支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網絡，滿足不同行業客戶的全方面需求。

 3）三層系統保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護）系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統穩定可靠

 4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP41；特別適合于環境惡劣的工業控制領域。

 5）完全工業級設計生產，支持寬電壓5-32V供電。

 6）通信模塊均采用工業級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證

 7）高速處理CPU：采用高速性能工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換；解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。

 8)超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內存不同），有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。

 9)DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規避了因為選擇的DNS服務器異常而導致DTU設備當機的嚴重現象。

 10）完善的協議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧；使網絡通信性能優異，掉線概率極大降低。

11） EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用；系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠；通過EMC測試；

12） 支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警；

13） 智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線；

14） 支持批量配置功能；

4.2、DTU系列產品資質與檢測

1、無線通信在線維持專利技術

2、摩爾實驗室高低溫檢測報告

3、福建省產品質量檢驗研究院檢測

4、著作版權證書

5、EMC檢測報告

6、國家強制3C認證

7、DTU創新產品獎

8、深圳比亞迪用戶測試報告

五、才茂資質

公司榮譽：

2009 年公司GPRS DTU 產品被評為“創新產品獎”；

2011 年被評為“中國工控行業客戶滿意最好供應商”；

2012 年公司成為“中國質量萬里行”會員；

2013 年公司成為“智能輸配電設備產業技術創新戰略聯盟”會員；

2010 年被國家認定的高新科技企業；

2010 年被國家認定的雙軟企業企業；

公司擁有1 項保持設備穩定的專利技術證書和12 個軟件著作版權證書；

全國設立了9 大區域辦事處，66個代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務；

公司注冊資本1280 萬；廈門市重點扶持高新科技企業；

12 年的行業研發積累和行業應用考驗。

六、結論

該系統結構簡單，測量動態范圍廣，測量精度高，可靠性好，實時性好，成本低，可廣泛用于電力、煤炭、石油、天然氣、鋼鐵、化工、石化、輕工、紡織、醫藥等行業的工業污染源，為國家控制和治理環境大氣污染提供決策依據，提高了空氣質量監測管理水平。