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一、需求分析 在人類生存環(huán)境日益惡化的今天，建立完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的，處理分布在各處的環(huán)境檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸問題一直是建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的難點(diǎn)，建立獨(dú)立的無線擴(kuò)頻系統(tǒng)和使用專線都有龐大的建設(shè)、運(yùn)營費(fèi)用問題。 GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨(dú)占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá)171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了100%，在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了80%以上，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合像金融交易、遠(yuǎn)程監(jiān)測等行業(yè)的通信需求，完全取代過去傳統(tǒng)的有線MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等通信方式。 GPRS通信方式更適合于環(huán)保數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)，目前各省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點(diǎn)采用電話線傳送數(shù)據(jù)或手工抄錄，實(shí)時性差，費(fèi)用也不便宜。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢： 1）GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)點(diǎn)，無需擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)測點(diǎn)無需進(jìn)行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。 2）終端價格比較低。與DDN相比，較DTU或DDN專線Modem其終端價格便宜很多。 3）GPRS資費(fèi)便宜，計費(fèi)合理。GPRS 資費(fèi)包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。環(huán)保數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費(fèi)很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計費(fèi)。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費(fèi)，保持時不占用信道不計費(fèi)。這樣，監(jiān)測點(diǎn)既不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費(fèi)用。 4）GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。 5）GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。

6）覆蓋較好。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。

二、解決方案 在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段亮點(diǎn)之一。污染監(jiān)測設(shè)備將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)察部門，可以實(shí)現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，大大提高了工作效率，為環(huán)境保護(hù)提供了嶄新方式。 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖1 GPRS 環(huán)保污染源監(jiān)控系統(tǒng) 2.2 系統(tǒng)方案組成 2.2.1 環(huán)保監(jiān)控中心 監(jiān)控中心服務(wù)器申請配置Internet上固定的IP地址，或申請配置專線，通過光纖、DDN 等數(shù)據(jù)專線直接和移動中心機(jī)房的GPRS 網(wǎng)絡(luò)連接。監(jiān)控中心服務(wù)器上安裝相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括通信服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器四個部分。

通信服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)發(fā)、通信設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等功能；

監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、存儲、反控等功能；

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、備份；

WEB服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理等功能。

具體實(shí)現(xiàn)時，通信服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB 服務(wù)器可以安裝在一臺服務(wù)器中，也可以安裝在不同服務(wù)器中。如果行業(yè)客戶要求對終端進(jìn)行終端IP綁定，需要安裝RADIUS服務(wù)器，為系統(tǒng)提供AAA 認(rèn)證和IP綁定功能。 2.2.2 移動網(wǎng)絡(luò) 利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心系統(tǒng)的所有交換信息通過中國移動的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸. 2.2.3 GPRS IP Modem 圖2 GPRS IP Modem功能示意圖 GPRS IP MODEM 是一款集成了GPRS MODEM傳輸功能和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、路由功能于一體的新型無線移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。廣域網(wǎng)絡(luò)采用GPRS，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)100BaseT 和串口（包括RS232、RS485 等）連接兩種方式。根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，物理上的這三個接口能夠靈活運(yùn)用，采用不同的連接方式，使該設(shè)備具備了三大功能：以太網(wǎng)→GPRS 網(wǎng)絡(luò)的路由功能；串口→以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換功能；串口→GPRS 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換功能。

以太網(wǎng)→GPRS網(wǎng)絡(luò)的路由功能 連接內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）和GPRS 無線廣域網(wǎng)絡(luò)（WAN），能通過NAT技術(shù)，讓內(nèi)部的多臺IP 終端設(shè)備（如PC）以GPRS無線方式同時共享接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)/企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，使用現(xiàn)有的各種Internet 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如WEB、EMAIL、FTP等及企業(yè)各種應(yīng)用。 圖3 以太網(wǎng)→GPRS網(wǎng)絡(luò)的路由功能示意圖 適用范圍：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，只是在廣域網(wǎng)絡(luò)接入方式上選擇了無線移動GPRS網(wǎng)絡(luò)。

串口→GPRS網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換功能 由于GPRS是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，要求接入的設(shè)備必須符合TCP/IP規(guī)范，而大多數(shù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（像金融POS、監(jiān)測監(jiān)控采集設(shè)備R