烟气在线监测系统

摘    要：本文提出了一种基于CDMA 的烟气在线监测系统设计原理和实现方案，简要介绍了CDMA 技术的基本知识，描述了CDMA 无线传输应用于环保数据传输的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果。

关键词：CDMA；VPDN；环保；烟气；在线；监测；
 
一、背景介绍

以前我国绝大部分地区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，使有些企业得以偷排、漏排污染物。另外对各种突发性 污染源及污染现场，也不能做到即时准确的监测和处理。针对以上情况我公司研发出无线数传（CDMA DTU）配合工业废气无线监测系统软件，可对污染物浓度进行实时无线监测。通过无线数传将数据传送到监控中心和环境管理部门。工作人员可以在监控中心或办公室进行监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。

二、同类方案对比

烟气在线监测系统除了各种采样、监控和管理的软、硬件以外，重要的一个部分就是从数据现场至管理中心的通信传输。该系统对通信网络的需求：

1、目前烟气在线监测系统的数据现场至管理中心的通信方式是以基于TCP/IP协议的数据通信为主；

2、累计的数据传输量不大，但要求在系统发送和接受数据时，传输的延时和丢包率越低越好，以确保信息上报及控制指令下发的及时性；

3、因烟气在线监测系统会对数据现场的设备如监测设备等发送控制信息，为保证设备的安全运行，该系统对网络的安全性要求很高，必须通过专网的方式实现，并保证和其他网络的有效隔离，以免因网络攻击造成的事故；

4、烟气在线监测系统中需要监控和管理的设备很多，因此要求通信网络要有足够的网络容量，以满足监控点不断增加的情况；

5、通信传输部分投资要小，开通要快，布点灵活，维护简单。

无线负载控制、中压载波方式、以太网、短信息以及CDMA。以下就这几种通信方式进行对比。 

三、本方案优势

在以上的分析中我们可以明显看到传统的方式和网络连接方式已经不能满足企业低投入高的效益的需求，并且已经阻碍企业的大胆决策了。网络改造迫在眉睫，但是如果采用CDMA无线方式传输数据则有情况就大不一样了，具有以下优势：

1、安全保密性高。一方面与传统有线传输方式相比较，无线传输仅仅指的是从用户端到CDMA基站，而从基站到用户数据中心都是通过有线网络进行传输。另一方面，由于CDMA所采用的无线通信技术也决定了较其他无线通信方式具有更大的安全保障；

2、资费便宜，计费合理。CDMA应用套餐方式，由于没有大数据量的传输，所以没有必要采用资费很高的专线（DDN等）。而CDMA可以根据通信的数据量进行计费。在CDMA网中，没有数据传输时是不被计费的。所以营业网点不需要频繁建立连接，当然也不必支付传输空闲时的专线费用，而客户再也不用不耐烦地等待电话拨号登录的过程；

3、设备投资低。传统的DDN等专线，需要购买专线Modem，拨号方式则需要购买Modem Pool 、普通Modem、ISDN Modem等设备。而采用CDMA无线方式只需要购买无线数传即可，投资要小得多；

4、新增和改变网点方便。如果采用了CDMA方式，用户可随意改变自己的营业网点，而无须担心线路的维护或在移动时导致的通讯中断。新增新的营业点时也无需进行布线，埋线等牵涉多方的工作；

5、线路稳定，永不掉线。CDMA采用的分组技术，所以能够很好地支持频繁的或少量突发型的数据业务；

6、网络接入速度快。CDMA登录网络的时间时很短暂，相对拨号方式的1、2分钟，它只需要5-6秒，而且一旦连接，则时刻在线，因此可以提供与现有数据网的无缝连接；

7、传输速率高。提供高达153.6Kbps的分组数据业务，可以开展无线INTERNET、无线多媒体、无线电子商务、视频点播等业务；

8、网络覆盖好。由于CDMA使用是800M的频段，它的覆盖广度和深度都很不错，**联通从2001年开始建设CDMA网络，经过三年共三期的建设，到2003年，CDMA网络总容量达到5000万户以上，网络覆盖包括西藏在内的全国31个省、自治区、直辖市的300个以上地级市，经济发达地区覆盖到乡，中等发达地区覆盖到县。与此同时CDMA提供覆盖全国大多数地域范围的可漫游、移动无线数据服务。

四、 系统组成

1、本系统由系统软件的主站、东方讯 CDMA DTU 传输终端的采集器和若干个固定监测站组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站采集各种污染参数，两者间的控制信息和监测数据通过无线 DTU 完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理和存贮的数据库。各监测站可设置为自动定时向监测中心发送信息，也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监测中心，各监测站有数据采集，命令识别，数据发送的功能。

 
（图一）烟气在线监测系统示意图

2、监测中心由功能比较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等和与各监测站系统的无线数传系统组成。

(图二）监控中心示意图

其中监测中心有如下功能：

• 实时功能：遥测、遥控功能；遥测包括有定时巡测和随机点测；

• 数据处理功能：数据管理和存储、数据显示、事故报警；

• 管理功能：打印功能、参数管理、其中参数管理包括查询修改通道连接状态参数设 置等功能；

• 图形功能：绘制各种参数曲线，图形检索修改再生等；

• 组态功能：再调度主站设置监测站属性、数量、站号各路编号、定义、上下限值， 以便组成开放式系统，以利扩展互换；

• 终端由电化学传感器和独立的测量模块组成的综合烟气分析仪及东方讯无线数传产品CDMA DTU组成。

监测站的功能为：

• 模块化设计：根据用户的需要设置相应的监测参数，独立的测量模块对传感器 进行自动校准，仪器自动进行交叉干扰修正；

• 水收集器：尘过滤器和传感器滤膜多层保护，自动空气清洗和自动停机保护功 能有效保护了整个测量系统，自动排水器自动排除凝结水；

• 命令认别功能：可以自行设定采样、数据采集周期，也可以在接收到监控中心 的指令后自动启动开关，测得监测数据；

• 数据发送功能：把所监测到的数据通过无线数传发送出去。

3、中心所需设备

• 有线的宽带网络；

• Window2000/XP 软件平台；

• 支持 TCP/IP NetBEUI 网络协议；

• 支持自定义通讯协议；

• 组态软件；

4、数据现场所需设备

• 综合烟气测试仪；

• 标准探针：350mm X 8mm，3m 烟气导管（根据用户需要设置）；

• 各种电化学传感器；

五、 结论

该系统和传统监测方式相比，实现了烟气排放量及理化参数量数据的自动提取和实时监测。从经济效益和社会效益来说，系统造价不高，不需要太多的投资，企业能够承受，便于大规模推广。