环境自动监控管理系统实时数据库及通讯协议设计方案.doc

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1、环境自动监控管理系统实时数据库及通讯协议设计方案1.1 实时数据库设计实时数据库主要负责与数据采集仪通讯，处理实时数据显示、报警等，并负责向中心数据库进行数据交换。实时数据库与数据采集仪通讯示意图如下：实时数据库系统。为了提高系统响应速度、提高系统的实时性，实现了独立的通讯、数据解析存储功能，即实时数据库系统。实时数据库采用SQL SERVER作为数据存储的平台；以国家环保总局及省局环境在线自动监控（监测）系统数据传输和接口标准技术规范为基础，结合的实际需要制定实时数据库系统与数据采集仪采用的数据接口协议标准，包括数据格式、应答信号等，可根据用户要求加以定制，以适应不同实时库系统的具体要求。1

2、.2 通讯协议设计通讯协议要能够约定各种设备间的协作运行，同时又要有开放性，使环保建设能够方便、可靠、持续的升级改进，以适应经济、社会高速发展的需要，具体体现在以下点：l 设备接入范围的广泛性l 设备接入的方便性l 易维护性l 开放性l 可靠性l 安全性l 准确性l 易扩充l 设备无关性l 通讯方式无关性1.2.1 标准化通讯协议的必要(1)经济发展速度快：在经济发展的初期，污染问题相对较轻，对污染源的污染排放状况关注的并不多，但是随着经济的高速发展，经济发展对自然的污染甚至是部分的毁灭就成为一个陡然出现的现实问题。几年来，对污染的防范治理虽然投入很大，但是由于我国环保事业的基础差，而经济发展

3、速度很快，使得现有的环保建设、环保能力远远满足实际的环保需要，迫切需要一套规范的、行之有效的环保产业方案来保证。(2)污染源监控业务复杂：污染源千变万化，从数量上来说巨大，而且仍在快速增长；从地理位置上来说分布广泛；从监测要求来说越来越高；从监测内容上来说更加广泛，如此种种，已不是能靠简单的监控手段来管理、实施，也迫切的需要一套行之有效的环保产业方案来保证。(3)传统方式的缺点：我国传统的污染源监控主要是以手工采样、分析为主，已远远不能满足当前的环保要求。近年来环保产业有所发展，部分的实现了环保信息化，但随之而来的是环保产业中各自为政，没有统一的标准，造成很多重复投入，使本来就有限的环保资源更

4、加短缺；更重要的是造成相互间不能实现资源、数据共享，使很多投入并不能产生相应的环保效果，造成极大的浪费。因此，也迫切的需要一套行之有效的环保产业方案来保证。(4)污染源监控的特殊要求：污染源监控是污染防治、治理的重点，也是环保局的工作重心。随着监控要求的提高，污染源监控由原来的浓度、超标监控过渡为浓度、总量监控；对污染排放的监控也从原来长周期采样分析改为连续的、短周期的采样分析，也就是传统的监控方式转变为量化监控方式，来满足当前高精度的监控及预警、报警。有鉴于此，使用在线监测设备进行实时监控就成为必然。因此，污染源监控必须要有一套统一的行业标准来进行规范，来约定各种设备间的协作运行，同时又要有

5、开放性，使环保建设能够方便、可靠、持续的升级改进，以适应经济、社会高速发展的需要。1.2.2 通讯协议的设计要点基于以上原因，我们认为作为当前监控业务工作基础的通讯协议，其制定既要对已有设备的接入，保护已有投资；又要考虑不同地区的差异、多样性；同时也要考虑系统的可扩展能力，具体体现如下。1) 通讯方式的兼容性：由于不同地区的状况不同，数据采集、传输方式各有不同，有的地区可能还是用手工、采样分析；有的地区可能使用PSTN，总之由于不同的需要、限制就决定了我们制定的通讯协议一定要兼容以下常见的通讯方式，做到协议规范和通讯方式的无关性，以便根据需要、限制选用。PSTN：就是用调制解调器通过电话线进行

6、数据的采集、传输，比较老，是以前常见的一种，由于其实时性较差、不能实现并发，也没有价格优势，已逐渐为减少使用，但因为其在传输大量数据时，其稳定性好、传输速度较快，还是有一定适用范围的。SMS：就是常说的手机短信，其最近由于其并发性好，在近两年已有不少应用，其可靠性、实时性较差，同时由于传输方式限制、速率很慢，不适合传输大量数据，在传输突发信息中比较适用，价格也相对便宜。地理限制较小，但在节假日等短信传输高峰期，可能出现堵赛。GPRS：是基于移动公司网络的通讯方式，基本可使用环保业务中的各种通讯需要，价格适中，是当前常用的数据传输、通讯方式。但受地理位置限制，有盲区。而且各地的网络建设状况不尽相

7、同，在建设不太完善地区，传输还不太稳定。CDMA：是基于联通公司网络的通讯方式，基本可使用环保业务中的各种数据通讯需要，价格相对于GPRS稍高，带宽比GPRS稍宽，是当前常用的数据传输、通讯方式，但是对于环境视频监控带宽显得不够。光纤通讯：无论对于环境监测还是监视系统来讲，光纤传输都是理想的通讯选择，不受带宽的影响，对于环保监测数据的小流量、高频率的监测完全满足其要求，不足在于投资太大，成本过高，而且很多环境监测点处于荒郊，对于布线施工也带来麻烦。2) 不同环境监测仪器设备接入的开放性：由于各种设备的通讯参数不同，我们对通讯协议采用分层处理，上层采用统一的通讯传输规范，与环保局的监控中心进行通

8、信，下层通讯协议针对不同厂商的设备进行处理，这样当有新设备接入时就不需要更改整个通讯框架，即不需修改监控中心等上层设施，只需在下层增加一个中间层协议转换即可。3) 易实现性协议采用模块化设计，各模块间的功能相对独立，各地可根据其当前基本需求，只需实现其当前的部分模块传输功能，在必要时再实现其他模块的功能，而不影响已经实现的功能。我们将提供通信协议（特别是仪器设备管理相关协议）的详细内容及说明，包括可能的数据格式、操作命令、参数等；需要提供对仪器设备的所有操作指令及应答的详细内容及说明；以供新的仪器设备（或监测站点）接入整个监控平台。1.2.3 环境自动监控系统数据传输与接口系统在设计时将遵循国

9、家环保总局及省局制定的污染源及环境质量在线自动监控（监测）系统数据传输和接口技术规范进行统一研制。在省局信息中心的组织下，我公司参与制订了省环境在线监控通讯协议。在环境自动监控系统的实施过程中，我们也将根据的实际情况，在省局制定的污染源及环境质量在线自动监控（监测）系统数据传输和接口技术规范的基础上进行补充和完善。本规范适用于污染源自动监控系统数据收集子系统和信息综合子系统之间的数据交换传输。本规范规定了数据传输的过程及系统对参数命令、交互命令、数据命令和控制命令的数据格式和代码定义，本规范不限制系统扩展其他的信息内容，在扩展内容时不得与本协议中所使用或保留的控制命令相冲突。污染源自动监控是环

10、境执法、科学管理的重要手段。污染源自动监控系统的建设和管理依托环境监测、自动控制、计算机、电子、通信等多个领域的技术，是一项复杂的系统工程。污染源自动监控系统可分为数据收集子系统和信息综合子系统。数据收集子系统是污染治理设施的组成部分，包括在污染源现场安装的污染物排放监控监测仪器（COD、TOC、PH等水污染物在线监测分析仪，二氧化硫、烟尘等气污染物在线监测分析仪）、流量（速）计、污染治理设施运行记录仪（黑匣子）和数据采集传输仪（用于数据的存储、加密，数据包转发、接收以及报警、反控）等自动监控仪器。简称现场机。信息综合子系统包括计算机信息终端设备、监控中心系统（污染源自动监控中心信息管理软件和数据库等）。简称上位机在上位机和现场机系统之间，定义数据通信传输的具体技术要求，就是本规范的内容。