环境监测数据采集系统方案
北京智易时代科技发展有限公司
2018.07
目 录
一、环境数据采集系统概述 3
二、体设计 4
三、系统原理 5
1、设备参数 5
2、采样原理 6
四、系统优势 7
1、满足运维企业核心诉求 7
2、提高运维精细化和智能化水平 7
系统分为两部分，采集端与服务端，采集端为设备形式，采集环境数据通过信息渠道传输，服务器通过一对多的并发服务对上传的数据进行处理分析。
此款环境数据采集设备，是我公司严格按照通信标准和工业工控标准设计研发的级设备，针对环境监测、污染源监控的各类实用场景分别适配优化，支持有线网络、GPRS、CDMA等，配备了丰富齐全的通信接口，满足不同现场条件对环境数据远程通信的要求。系统内置多个IP传输地址,可分别设置上传环保局数据中心，企业自有云，硬件应用云等，同时可远程访问调整采集与监测设备参数配置。
数据采集服务端充分利用物联网、大数据云计算等新一代信息技术，建立动态的监管模型。在采集污染源数据的同时，可以获取监管监测设备运行状态，实现智能感知、预警报警、运维分析，降低运维成本，提高监测效率。
该系统采用应用嵌入式技术与网络通信技术相结合，可以在大区域内实现长时间的动态区域化的多点检测，同时也可以作为大数据时代的重要数据来源，通过对相关数据进行建模统计，掌握相关指标的发展趋势，对环境信息分析及预测具有重要的指导意义。
现场监测设备配套安装ZWIN-HDAQ8600环境数据采集设备，通过固定通讯渠道与现场监测设备进行连接，每台设备可以对接一套或者多套前端设备（根据距离可选择监测设备数量），采集前端监测设备的各项参数数据。
设备在采集到该数据的基础上，将所采集到的原始数据与计算的各项参数数据通过网络传送到物联网数据管理平台，从而实现对工厂环境监测。框架图如下所示：
Ø 标准电源：DC 12V/0.5A，供电范围：DC 5~35V，通信电流；<85mA (12V)，系统功耗：＜10W
Ø 支持EGSM900/GSM1800MHz双频，可选GSM850/900/1800/1900MHz四频,支持GSM phase 2/2+,支持GPRS 10，可选 12
Ø 工作温度：－35℃ ～ +75℃，工作湿度：0 ～ 95%RH
Ø 内置RS232和 RS485各1路，可定制TTL电平，5路I/O
Ø 串口速率：300~230400bits/s，数据位：5、6、7、8 位，停止位：1、1.5、2 位，无校验、偶校验、奇校验、SPACE 及 MARK 校验
Ø 支持透明数据传输，内嵌标准的 TCP/IP 协议栈，支持 APN/VPDN
Ø 支持多中心和 TCP server 功能，可根据域名和 IP 地址访问中心
Ø 设备运行软硬件自检技术，运行故障自修复
抗干扰类型
级别
电压/电流波形
值
工频磁场
3
连续正弦波
30A/m
阻尼振荡磁场
脉冲磁场
脉冲
100A/m
辐射电磁场
80MHz~1000MHz 连续波
10V/m
环境数据采集系统的任务是对环境各种参数进行采集，通过传感元件转换为电信号，再经过信号的调理、采样、量化、编码、传输等步骤，送至控制器进行数据处理、分析或存储记录，得到所需要数据的过程。
为了对模拟信号用数字方法处理，先将模拟信号数字化。模/数转换过程包括三个内容：采样，量化，编码。一个模拟信号首先经过预采样滤波器，对信号进行调理，然后由采样器在每个采样时刻读出一个数据；再由模数转换器(ADC)量化为二进制数码，数据后保存到存储器用于数字信号处理。
采样方式分为“实时采样”和“等效时间采样”两大类。“实时采样”是在信号存在期间对其采样，一个周期内两个采样点，而 “等效时间采样”则设定采样时间，不论期间信号频率的强弱，都在固定的周期内进行数据采样。
3、产品特点
工业级设计：
防掉线：
防丢数据：
所有器件选型
看门狗检测机制
数据补发机制
工业级标准
TCP 心跳链路检测
掉线重连、数据补发
满足工业级应用
确保设备永远在线
确保数据不丢失
低功耗设计：
多中心传输:
远程管理：
低功耗设计
支持多达 5 中心
远程修改配置
通信状态功耗<1W
多中心同步数据传输
远程排查故障
休眠状态功耗<0.1W
多级数据直观显示
远程重启设备
远程升级：
抗干扰：
简单易用：
远程管理平台
EMC各项指标达3级
使用简单，安装方便
固件远程升级
适合各种工业场合
配置工具强大
节省人力物力
适用大功率设备场合
集升级、调试于一体
l 系统长期稳定正常运行：保障污染源在线监测系统设备稳定运行，为业主提供、高效的环保运维服务；
l 数据可靠，传输达标：杜绝安全隐患，保障数据传输稳定可靠，数据完整率达标；
l 标预警，避免处罚：标预警及时采取应急措施，避免行政处罚，降低风险。
l 运维管理：规范人员工作流程，提升企业管理水平，建立符合化发展要求的管理运维组织体系；
l 故障响应：远程诊断故障，压缩修复时间，减少现场排查工作量；
l 日常巡检：借助数据分析技术优化巡检周期、路线，提高巡检效率。
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环境监测数据采集系统方案
北京智易时代科技发展有限公司
2018.07
目 录
一、环境数据采集系统概述 3
二、体设计 4
三、系统原理 5
1、设备参数 5
2、采样原理 6
四、系统优势 7
1、满足运维企业核心诉求 7
2、提高运维精细化和智能化水平 7
一、环境数据采集系统概述
系统分为两部分，采集端与服务端，采集端为设备形式，采集环境数据通过信息渠道传输，服务器通过一对多的并发服务对上传的数据进行处理分析。
此款环境数据采集设备，是我公司严格按照通信标准和工业工控标准设计研发的级设备，针对环境监测、污染源监控的各类实用场景分别适配优化，支持有线网络、GPRS、CDMA等，配备了丰富齐全的通信接口，满足不同现场条件对环境数据远程通信的要求。系统内置多个IP传输地址,可分别设置上传环保局数据中心，企业自有云，硬件应用云等，同时可远程访问调整采集与监测设备参数配置。
数据采集服务端充分利用物联网、大数据云计算等新一代信息技术，建立动态的监管模型。在采集污染源数据的同时，可以获取监管监测设备运行状态，实现智能感知、预警报警、运维分析，降低运维成本，提高监测效率。
该系统采用应用嵌入式技术与网络通信技术相结合，可以在大区域内实现长时间的动态区域化的多点检测，同时也可以作为大数据时代的重要数据来源，通过对相关数据进行建模统计，掌握相关指标的发展趋势，对环境信息分析及预测具有重要的指导意义。
二、体设计
现场监测设备配套安装ZWIN-HDAQ8600环境数据采集设备，通过固定通讯渠道与现场监测设备进行连接，每台设备可以对接一套或者多套前端设备（根据距离可选择监测设备数量），采集前端监测设备的各项参数数据。
设备在采集到该数据的基础上，将所采集到的原始数据与计算的各项参数数据通过网络传送到物联网数据管理平台，从而实现对工厂环境监测。框架图如下所示：
三、系统原理
1、设备参数
Ø 标准电源：DC 12V/0.5A，供电范围：DC 5~35V，通信电流；<85mA (12V)，系统功耗：＜10W
Ø 支持EGSM900/GSM1800MHz双频，可选GSM850/900/1800/1900MHz四频,支持GSM phase 2/2+,支持GPRS 10，可选 12
Ø 工作温度：－35℃ ～ +75℃，工作湿度：0 ～ 95%RH
Ø 内置RS232和 RS485各1路，可定制TTL电平，5路I/O
Ø 串口速率：300~230400bits/s，数据位：5、6、7、8 位，停止位：1、1.5、2 位，无校验、偶校验、奇校验、SPACE 及 MARK 校验
Ø 支持透明数据传输，内嵌标准的 TCP/IP 协议栈，支持 APN/VPDN
Ø 支持多中心和 TCP server 功能，可根据域名和 IP 地址访问中心
Ø 设备运行软硬件自检技术，运行故障自修复
抗干扰类型
级别
电压/电流波形
值
工频磁场
3
连续正弦波
30A/m
阻尼振荡磁场
3
连续正弦波
30A/m
脉冲磁场
3
脉冲
100A/m
辐射电磁场
3
80MHz~1000MHz 连续波
10V/m
2、采样原理
环境数据采集系统的任务是对环境各种参数进行采集，通过传感元件转换为电信号，再经过信号的调理、采样、量化、编码、传输等步骤，送至控制器进行数据处理、分析或存储记录，得到所需要数据的过程。
为了对模拟信号用数字方法处理，先将模拟信号数字化。模/数转换过程包括三个内容：采样，量化，编码。一个模拟信号首先经过预采样滤波器，对信号进行调理，然后由采样器在每个采样时刻读出一个数据；再由模数转换器(ADC)量化为二进制数码，数据后保存到存储器用于数字信号处理。
采样方式分为“实时采样”和“等效时间采样”两大类。“实时采样”是在信号存在期间对其采样，一个周期内两个采样点，而 “等效时间采样”则设定采样时间，不论期间信号频率的强弱，都在固定的周期内进行数据采样。
3、产品特点
工业级设计：
防掉线：
防丢数据：
所有器件选型
看门狗检测机制
数据补发机制
工业级标准
TCP 心跳链路检测
掉线重连、数据补发
满足工业级应用
确保设备永远在线
确保数据不丢失
低功耗设计：
多中心传输:
远程管理：
低功耗设计
支持多达 5 中心
远程修改配置
通信状态功耗<1W
多中心同步数据传输
远程排查故障
休眠状态功耗<0.1W
多级数据直观显示
远程重启设备
远程升级：
抗干扰：
简单易用：
远程管理平台
EMC各项指标达3级
使用简单，安装方便
固件远程升级
适合各种工业场合
配置工具强大
节省人力物力
适用大功率设备场合
集升级、调试于一体
四、系统优势
1、满足运维企业核心诉求
l 系统长期稳定正常运行：保障污染源在线监测系统设备稳定运行，为业主提供、高效的环保运维服务；
l 数据可靠，传输达标：杜绝安全隐患，保障数据传输稳定可靠，数据完整率达标；
l 标预警，避免处罚：标预警及时采取应急措施，避免行政处罚，降低风险。
2、提高运维精细化和智能化水平
l 运维管理：规范人员工作流程，提升企业管理水平，建立符合化发展要求的管理运维组织体系；
l 故障响应：远程诊断故障，压缩修复时间，减少现场排查工作量；
l 日常巡检：借助数据分析技术优化巡检周期、路线，提高巡检效率。