厦门才茂基于无线2G/3G/4G网络实现工业废气监控系统应用方案

摘要：本文提供了一种基于2G/3G/4G网络的工业废气无线监控系统设计原理和实现方案，简要介绍 了无线网络技术的基本知识，描述了无线传输应用于供应废气无线监控系统的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果.

关键词：2G/3G/4G DTU；工业废气；无线网络

一、系统概述

环境监测是环境保护工作的重要组成部分,是环境管理的基础和技术支持,随着我 国工业化和城市化的迅速发展,环境保护也相应大力发展起来,这样就迫切需要加快全 国环境管理基础能力的建设,提高环境监测能力和环境监督执法现代水平。我国空气污 染的情况相当严重，是全球三大酸雨区之一，1999年全国S02排放总量为1848万吨，居 世界第一。在1999年监测的335个城市中，40.5%的城市超过了空气质量三级标准，处于 中度或严重污染状态，1999年全球污染最严重的10个城市我国占7个，英国公布的空气 污染最严重的20个城市中，我国占16个，所以对大气环境的监测与治理是一件刻不容缓 的任务。

我国目前绝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，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 线数据传输终端（2G/3G/4G 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。通过我司无线DTU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。 该设备可灵活应用各点采集数据的无线传输；可快速、准确、定时的向中心控制系统提 供有力的实测数据。

二、系统组成

本系统由带系统软件的主站、带2G/3G/4G  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。

（1）、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。

其中监测中心有如下功能：

a) 实时功能：遥测、遥控功能；遥测包括有定时巡测和随机点测；

b) 数据处理功能：数据管理和存储、数据显示、事故报警；

c) 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；

d) 图形功能：绘制各种参数曲线，图形检索修改再生等；

e) 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。

（2）、终端由高性能、长寿命的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厦门才茂无线数传产品 2G/3G/4G DTU 组成。

三、监测站的功能

1、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；

2、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限保护了整个测量系统，自动排水器自动排除凝结水；

3、可以自行设计采样、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；

4、数据发送功能：把所监测到的数据通过无线数传DTU发送出去。

四、才茂DTU无线数传终端介绍

DTU(Data Transfer Unit),全称数据传输单元,为用户提供高速、永远在线、TCP/UDP 透明数据传输的工业级无线终端设备。产品采用高速高性能工业级ARM9 嵌入式处理器或者X86 架构高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP 协议栈，为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换、虚拟专用网络的系统应用。针对网络流量控制的用户，DTU 产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。

4.1、才茂DTU功能的优势

1)丰富的接口类型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 满足客户应用现场不同接口需求。

 2）完善的网络支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大无线网络，满足不同行业客户的全方面需求。

 3）三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU内置看门狗WDT保护）系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能，确保系统稳定可靠

 4)金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP41；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。

 5）完全工业级设计生产，支持宽电压5-32V供电。

 6）通信模块均采用工业级无线模块，所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证

 7）高速处理CPU：采用高速性能工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。

 8)超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型号内存不同），有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。

 9)DNS自动获取：自动获取DNS，不再需要人工配置输入DNS；规避了因为选择的DNS服务器异常而导致DTU设备当机的严重现象。

 10）完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈；使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。

11） EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用；系统EMC/EMI优异，系统稳定可靠；通过EMC测试；

12） 支持短信远程配置，远程控制；支持短消息告警；

13） 智能防掉线。支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线；

14） 支持批量配置功能；

4.2、DTU系列产品资质与检测

1、无线通信在线维持专利技术

2、摩尔实验室高低温检测报告

3、福建省产品质量检验研究院检测

4、著作版权证书

5、EMC检测报告

6、国家强制3C认证

7、DTU创新产品奖

8、深圳比亚迪用户测试报告

五、才茂资质

公司荣誉：

2009 年公司GPRS DTU 产品被评为“创新产品奖”；

2011 年被评为“中国工控行业客户满意最好供应商”；

2012 年公司成为“中国质量万里行”会员；

2013 年公司成为“智能输配电设备产业技术创新战略联盟”会员；

2010 年被国家认定的高新科技企业；

2010 年被国家认定的双软企业企业；

公司拥有1 项保持设备稳定的专利技术证书和12 个软件著作版权证书；

全国设立了9 大区域办事处，66个代理商，方便为客户提供近距离贴心服务；

公司注册资本1280 万；厦门市重点扶持高新科技企业；

12 年的行业研发积累和行业应用考验。

六、结论

该系统结构简单，测量动态范围广，测量精度高，可靠性好，实时性好，成本低，可广泛用于电力、煤炭、石油、天然气、钢铁、化工、石化、轻工、纺织、医药等行业的工业污染源，为国家控制和治理环境大气污染提供决策依据，提高了空气质量监测管理水平。