城市空气质量无线监测方案

一：项目背景

随着社会环保意识的提高，人们对生活环境健康越来越关注，对生活的空气质量越来越关心，对环境信息提供的要求越来越高。空气质量有没有开始恶化，哪些地方在恶化，恶化程度如何，发展趋势如何，专家关心它，人民关心它，政府更关心它。我国目前大部分地区依然采用人工采样和实验室分析为主的大气监测手段，这种方式不能及时、准确地监测到污染物的实时排放情况，使得环境管理人员很难在短时间内摸清所有污染区的实际情况，对各种突发性污染源及污染现场，也不能做到即时准确的监测和处理。 

二：系统拓扑图

 三：系统组成：

本方案采用无线传感器网络来监测空气质量,在城市内选择一些监测点,放置传感器节点，并通过4G网络实时的传输数据,终端工作人员可以通过监控中心对监测系统进行管理和配置、发布监测任务或是收集回传数据。

由前端部分来完成对卫生监测因子的含量的监测与汇总、转换、传输等工作，监测因子包括一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度等，这些监测因子由前端独立监测仪器使用不同的方法进行测量获得一个非常准确的测量数据，此结果通过数据处理转换后经由4G数据采集传输终端向在线监测数据平台传输数据，在线监测数据传输平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等任务．

１. 数据传输层（数据通信网络）

采用运营商2G/3G/4G网络为数据传输媒介，设备采用通则DTU,系统无需布线构建简单、快捷、稳定；2G/3G/4G无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点。

２. 数据采集层（前端硬件设备）

远程测控成套设备：测控终端；传感计量设备：温湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、PM2.5传感器、PM10传感器等。

３. 数据管理层（监控中心）

硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定IP专线）；软件主要包括：操作系统软件、数据中心软件、数据库软件、城市公共场所空气质量远程监测系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、防火墙等。 

 四：方案技术优势

１.  数据完整

环境在线监测子站分析仪器全天运行得到的监测数据的数量较大,同时相关技术规范也要求每日气态污染物不少于18个有效小时平均值,保证数据完整性非常重,不能丢失数据；由于2G/3G/4G通讯系统采用"包交换"方式传输数据,将传输数据封装成许多独立的封包，封包大小可以设定,再依次将这些封包一一传送出去,有效避免监测数据传输中丢失的问题。

２. 性能稳定

环境在线监测系统要求数据传输稳定,不能有数据传输延误和断传现象，无线数据传输系统激活后，永远保持在线，不存在掉线问题，同时由于4G/EDGE的传输速率基本可以保障，极少会出现数据传输延误现象；

３. 广泛的应用

无线数据传输系统可以无缝地与网络连接，从而保证环境监测人员不受时间和地点的限制。将监测控制中心系统装在笔记本电脑上,可以实现对环境监测子站数据的移动接受和处理；

4. 安全性强

环境在线监测数据的使用和发布有严格的规定,在线监测数的安全是数据传输中必须重视的问题，无线通讯系统在使用前,需要预先设定IP地址,使用时会向预先设定IP地址发送数据,可以避免他人的恶意获取；

5.实用性：

城市公共场所地理位置分散，因此采用覆盖广泛的2G/3G/4G网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常运行。

6.实时性：

采用新的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千台的测控终端实时传送到监控中心进行集中监视和远程调度，实现故障信息的及时报警。

7.可扩充性：

系统预留接口，可以进行系统或软硬件模块的无限扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失。

8.易维护性：

系统可对测控终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程测控终端升级等；

五：产品功能

 (1) 设备断网后自动联网*；

 (2) 稳定性：7x24小时

 (3) 嵌入式处理器，支持高速处理协议和大量数据；

 (4) 支持中国通则M2M设备云管理平台，可进行远程管理软；

 (5) 内嵌完备的PPP，TCP/IP协议栈；

 (6) 协议扩展功能；

 (７) 应用层心跳机制，保持应用层稳定连接，适时检测连接状况；

 (８) 可远程升级固件程序；

 (９) 硬件多重看门狗机制；

 (1０)支持本地数据激活

 (1１) 设备上电联网*；

 (1２) 多种工作模式选择(透明和非透明)。