環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案
北京智易時代科技發(fā)展有限公司
2018.07
目 錄
一、環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述 3
二、總體設(shè)計 4
三、系統(tǒng)原理 5
1、設(shè)備參數(shù) 5
2、采樣原理 6
四、系統(tǒng)優(yōu)勢 7
1、滿足運維企業(yè)核心訴求 7
2、提高運維精細化和智能化水平 7
一、環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述
系統(tǒng)分為兩部分，采集端與服務(wù)端，采集端為設(shè)備形式，采集環(huán)境數(shù)據(jù)通過信息渠道傳輸，服務(wù)器通過一對多的并發(fā)服務(wù)對上傳的數(shù)據(jù)進行處理分析。
此款環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，是我公司嚴格按照國家通信標準和工業(yè)工控標準自主設(shè)計研發(fā)的專業(yè)級設(shè)備，針對環(huán)境監(jiān)測、污染源監(jiān)控的各類實用場景分別適配優(yōu)化，支持有線網(wǎng)絡(luò)、GPRS、CDMA等，配備了豐富齊全的通信接口，滿足不同現(xiàn)場條件對環(huán)境數(shù)據(jù)遠程通信的要求。系統(tǒng)內(nèi)置多個IP傳輸?shù)刂?可分別設(shè)置上傳環(huán)保局數(shù)據(jù)中心，企業(yè)自有云，硬件應(yīng)用云等，同時可遠程訪問調(diào)整采集與監(jiān)測設(shè)備參數(shù)配置。
數(shù)據(jù)采集服務(wù)端充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云計算等新一代信息技術(shù)，建立動態(tài)的監(jiān)管模型。在采集污染源數(shù)據(jù)的同時，可以獲取監(jiān)管監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)智能感知、預(yù)警報警、運維分析，降低運維成本，提高監(jiān)測效率。
該系統(tǒng)采用應(yīng)用嵌入式技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，可以在大區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)長時間的動態(tài)區(qū)域化的多點檢測，同時也可以作為大數(shù)據(jù)時代的重要數(shù)據(jù)來源，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行建模統(tǒng)計，掌握相關(guān)指標的發(fā)展趨勢，對環(huán)境信息分析及預(yù)測具有重要的指導意義。
二、總體設(shè)計
現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備配套安裝ZWIN-HDAQ8600環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過固定通訊渠道與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備進行連接，每臺設(shè)備可以對接一套或者多套前端設(shè)備（根據(jù)距離可選擇監(jiān)測設(shè)備數(shù)量），采集前端監(jiān)測設(shè)備的各項參數(shù)數(shù)據(jù)。
設(shè)備在采集到該數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將所采集到的原始數(shù)據(jù)與計算的各項參數(shù)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理平臺，從而實現(xiàn)對工廠環(huán)境監(jiān)測?？偪蚣軋D如下所示：
三、系統(tǒng)原理
1、設(shè)備參數(shù)
- 標準電源：DC 12V/0.5A，供電范圍：DC 5~35V，通信電流；<85mA (12V)，系統(tǒng)功耗：＜10W
- 支持EGSM900/GSM1800MHz雙頻，可選GSM850/900/1800/1900MHz四頻,支持GSM phase 2/2+,支持GPRS class 10，可選class 12
- 工作溫度：－35℃ ～ +75℃，工作濕度：0 ～ 95%RH
- 內(nèi)置RS232和 RS485各1路，可定制TTL電平，5路I/O
- 串口速率：300~230400bits/s，數(shù)據(jù)位：5、6、7、8 位，停止位：1、1.5、2 位，無校驗、偶校驗、奇校驗、SPACE 及 MARK 校驗
- 支持透明數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)嵌標準的 TCP/IP 協(xié)議棧，支持 APN/VPDN
- 支持多中心和 TCP server 功能，可根據(jù)域名和 IP 地址訪問中心
- 設(shè)備運行軟硬件自檢技術(shù)，運行故障自修復(fù)
| 抗干擾類型 | 級別 | 電壓/電流波形 | 值 |
| 工頻磁場 | 3 | 連續(xù)正弦波 | 30A/m |
| 阻尼振蕩磁場 | 3 | 連續(xù)正弦波 | 30A/m |
| 脈沖磁場 | 3 | 脈沖 | 100A/m |
| 輻射電磁場 | 3 | 80MHz~1000MHz 連續(xù)波 | 10V/m |
2、采樣原理
環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是對環(huán)境各種參數(shù)進行采集，通過傳感元件轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過信號的調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，送至控制器進行數(shù)據(jù)處理、分析或存儲記錄，得到所需要數(shù)據(jù)的過程。
為了對模擬信號用數(shù)字方法處理，先將模擬信號數(shù)字化。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程包括三個內(nèi)容：采樣，量化，編碼。一個模擬信號首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器，對信號進行調(diào)理，然后由采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進制數(shù)碼，數(shù)據(jù)后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。
采樣方式分為“實時采樣”和“等效時間采樣”兩大類。“實時采樣”是在信號存在期間對其采樣，一個周期內(nèi)兩個采樣點，而 “等效時間采樣”則設(shè)定采樣時間，不論期間信號頻率的多少強弱，都在固定的周期內(nèi)進行數(shù)據(jù)采樣。
3、產(chǎn)品特點
| 工業(yè)級設(shè)計： | 防掉線： | 防丟數(shù)據(jù)： |
| 所有器件選型 | 看門狗檢測機制 | 數(shù)據(jù)補發(fā)機制 |
| 100%工業(yè)級標準 | TCP 心跳鏈路檢測 | 掉線重連、數(shù)據(jù)補發(fā) |
| 滿足工業(yè)級應(yīng)用 | 確保設(shè)備永遠在線 | 確保數(shù)據(jù)不丟失 |
| 低功耗設(shè)計： | 多中心傳輸: | 遠程管理： |
| 超低功耗設(shè)計 | 支持多達 5 中心 | 遠程修改配置 |
| 通信狀態(tài)功耗<1W | 多中心同步數(shù)據(jù)傳輸 | 遠程排查故障 |
| 休眠狀態(tài)功耗<0.1W | 多級數(shù)據(jù)直觀顯示 | 遠程重啟設(shè)備 |
| 遠程升級： | 抗干擾： | 簡單易用： |
| 遠程管理平臺 | EMC各項指標達3級 | 使用簡單，安裝方便 |
| 固件遠程升級 | 適合各種工業(yè)場合 | 配置工具強大 |
| 節(jié)省人力物力 | 適用大功率設(shè)備場合 | 集升級、調(diào)試于一體 |
四、系統(tǒng)優(yōu)勢
1、滿足運維企業(yè)核心訴求
l 系統(tǒng)長期穩(wěn)定正常運行：保障污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運行，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)、高效的環(huán)保運維服務(wù)；
l 數(shù)據(jù)可靠，傳輸達標：杜絕安全隱患，保障數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)完整率達標；
l 超標預(yù)警，避免處罰：超標預(yù)警及時采取應(yīng)急措施，避免行政處罰，降低風險。
2、提高運維精細化和智能化水平
l 運維管理：規(guī)范人員工作流程，提升企業(yè)管理水平，建立符合專業(yè)化發(fā)展要求的管理運維組織體系；
l 故障響應(yīng)：遠程診斷故障，壓縮修復(fù)時間，減少現(xiàn)場排查工作量；
l 日常巡檢：借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)優(yōu)化巡檢周期、路線，提高巡檢效率。
