環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案
北京智易時(shí)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(jì) 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(shì) 7
1、滿足運(yùn)維企業(yè)核心訴求 7
2、提高運(yùn)維精細(xì)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(guò)信息渠道傳輸，服務(wù)器通過(guò)一對(duì)多的并發(fā)服務(wù)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。
此款環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，是我公司嚴(yán)格按照國(guó)家通信標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)工控標(biāo)準(zhǔn)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的專業(yè)級(jí)設(shè)備，針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)控的各類實(shí)用場(chǎng)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(chǎng)條件對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信的要求。系統(tǒng)內(nèi)置多個(gè)IP傳輸?shù)刂?可分別設(shè)置上傳環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心，企業(yè)自有云，硬件應(yīng)用云等，同時(shí)可遠(yuǎn)程訪問(wèn)調(diào)整采集與監(jiān)測(cè)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(jì)算等新一代信息技術(shù)，建立動(dòng)態(tài)的監(jiān)管模型。在采集污染源數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以獲取監(jiān)管監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能感知、預(yù)警報(bào)警、運(yùn)維分析，降低運(yùn)維成本，提高監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)區(qū)域化的多點(diǎn)檢測(cè)，同時(shí)也可以作為大數(shù)據(jù)時(shí)代的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模統(tǒng)計(jì)，掌握相關(guān)指標(biāo)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)環(huán)境信息分析及預(yù)測(cè)具有重要的指導(dǎo)意義。
二、總體設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備配套安裝ZWIN-HDAQ8600環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過(guò)固定通訊渠道與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行連接，每臺(tái)設(shè)備可以對(duì)接一套或者多套前端設(shè)備（根據(jù)距離可選擇監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)量），采集前端監(jiān)測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)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(jì)算的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠環(huán)境監(jiān)測(cè)?？偪蚣軋D如下所示：
三、系統(tǒng)原理
1、設(shè)備參數(shù)
- 標(biāo)準(zhǔn)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(wú)校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、奇校驗(yàn)、SPACE 及 MARK 校驗(yàn)
- 支持透明數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)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(wèn)中心
- 設(shè)備運(yùn)行軟硬件自檢技術(shù)，運(yùn)行故障自修復(fù)
| 抗干擾類型 | 級(jí)別 | 電壓/電流波形 | 值 |
| 工頻磁場(chǎng) | 3 | 連續(xù)正弦波 | 30A/m |
| 阻尼振蕩磁場(chǎng) | 3 | 連續(xù)正弦波 | 30A/m |
| 脈沖磁場(chǎng) | 3 | 脈沖 | 100A/m |
| 輻射電磁場(chǎng) | 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(duì)環(huán)境各種參數(shù)進(jìn)行采集，通過(guò)傳感元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)的調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，送至控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析或存儲(chǔ)記錄，得到所需要數(shù)據(jù)的過(guò)程。
為了對(duì)模擬信號(hào)用數(shù)字方法處理，先將模擬信號(hào)數(shù)字化。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程包括三個(gè)內(nèi)容：采樣，量化，編碼。一個(gè)模擬信號(hào)首先經(jīng)過(guò)預(yù)采樣濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，然后由采樣器在每個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進(jìn)制數(shù)碼，數(shù)據(jù)后保存到存儲(chǔ)器用于數(shù)字信號(hào)處理。
采樣方式分為“實(shí)時(shí)采樣”和“等效時(shí)間采樣”兩大類。“實(shí)時(shí)采樣”是在信號(hào)存在期間對(duì)其采樣，一個(gè)周期內(nèi)兩個(gè)采樣點(diǎn)，而 “等效時(shí)間采樣”則設(shè)定采樣時(shí)間，不論期間信號(hào)頻率的多少?gòu)?qiáng)弱，都在固定的周期內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。
3、產(chǎn)品特點(diǎn)
| 工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)： | 防掉線： | 防丟數(shù)據(jù)： |
| 所有器件選型 | 看門狗檢測(cè)機(jī)制 | 數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā)機(jī)制 |
| 100%工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) | TCP 心跳鏈路檢測(cè) | 掉線重連、數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā) |
| 滿足工業(yè)級(jí)應(yīng)用 | 確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線 | 確保數(shù)據(jù)不丟失 |
| 低功耗設(shè)計(jì)： | 多中心傳輸: | 遠(yuǎn)程管理： |
| 超低功耗設(shè)計(jì) | 支持多達(dá) 5 中心 | 遠(yuǎn)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(yuǎn)程排查故障 |
| 休眠狀態(tài)功耗<0.1W | 多級(jí)數(shù)據(jù)直觀顯示 | 遠(yuǎn)程重啟設(shè)備 |
| 遠(yuǎn)程升級(jí)： | 抗干擾： | 簡(jiǎn)單易用： |
| 遠(yuǎn)程管理平臺(tái) | EMC各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)3級(jí) | 使用簡(jiǎn)單，安裝方便 |
| 固件遠(yuǎn)程升級(jí) | 適合各種工業(yè)場(chǎng)合 | 配置工具強(qiáng)大 |
| 節(jié)省人力物力 | 適用大功率設(shè)備場(chǎng)合 | 集升級(jí)、調(diào)試于一體 |
四、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
1、滿足運(yùn)維企業(yè)核心訴求
l 系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定正常運(yùn)行：保障污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)、高效的環(huán)保運(yùn)維服務(wù)；
l 數(shù)據(jù)可靠，傳輸達(dá)標(biāo)：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(dá)標(biāo)；
l 超標(biāo)預(yù)警，避免處罰：超標(biāo)預(yù)警及時(shí)采取應(yīng)急措施，避免行政處罰，降低風(fēng)險(xiǎn)。
2、提高運(yùn)維精細(xì)化和智能化水平
l 運(yùn)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(yùn)維組織體系；
l 故障響應(yīng)：遠(yuǎn)程診斷故障，壓縮修復(fù)時(shí)間，減少現(xiàn)場(chǎng)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。
