環(huán)境監(jiān)測在人類防治環(huán)境污染, 解決現(xiàn)存的或潛在的環(huán)境問題, 改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境, 協(xié)調(diào)人類和環(huán)境的關(guān)系, 最終實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展的活動中起著舉足輕重的作用。

由于人力和物力的限制, 某些時候難以保證所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性, 而且污染源和污染程度經(jīng)常受氣象、風(fēng)向以及其他季節(jié)性變化的影響, 是隨時變化的, 傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法已不再實用, 甚至某些時候是無能為力。為了精確地、全面地掌握污染現(xiàn)狀, 盡早發(fā)現(xiàn)環(huán)境的異常變化, 迅速作出污染預(yù)報,及時追蹤污染源等, 建立污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)是相當(dāng)必要的。而在線監(jiān)測系統(tǒng)通信平臺的選擇是必須考慮的一大問題。

1 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的特點

污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)是監(jiān)測系統(tǒng)的核心, 準(zhǔn)確、快速地獲取數(shù)據(jù)是污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ), 這就要求污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信應(yīng)具有實時性和準(zhǔn)確性的特點。數(shù)據(jù)通信平臺所傳輸?shù)臄?shù)據(jù), 必須具有自動保存和備份功能, 獲得的數(shù)據(jù)可以以圖標(biāo)、表格及圖形等豐富多樣的形式實時展現(xiàn)各排污口儀器運行狀況、 污染物的濃度、 流量以及設(shè)備的發(fā)展趨勢與動態(tài)。通過獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù), 可以從多種角度和層面來統(tǒng)計分析排污狀況。 同時, 通過數(shù)據(jù)傳輸獲取的數(shù)據(jù)續(xù)有安全性高的特點, 確保數(shù)據(jù)真實性和機(jī)密性, 可防止人為篡改。

2 通信平臺的種類

目前, 在線污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的通信平臺, 大概主要有有線公眾電話網(wǎng)、 無線移動通信網(wǎng)、 有線專用網(wǎng)、 無線專用網(wǎng)、 有線電視網(wǎng)、 國際互聯(lián)網(wǎng)以及衛(wèi)星和微波中繼站等。

3 通信平臺的比較

3.1 有線公眾電話網(wǎng)

有線公眾電話網(wǎng)是一種最一般和普通的電話網(wǎng)絡(luò), 也是最早出現(xiàn)和采用的通信平臺方式, 在中國主要有 PSTN, ISDN, DDN等的各種類, 主要提供從語音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉嗝襟w傳輸?shù)亩喾N服務(wù)。 使用費用在公眾電話網(wǎng)中是最便宜的, 并且無需投入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費用, 可直接使用, 通信速度可根據(jù)所選用的不同網(wǎng)絡(luò)平臺, 提供從 4 K ～64 K的不同服務(wù)。而且電話線覆蓋面廣。該種通信平臺適用于數(shù)據(jù)傳輸量較小、實時性要求不太高的污染源監(jiān)測或單個項目監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸。該種通信平臺受地域通訊信號的干擾較小, 只要有電話線的地方就可使用。

缺點:①在線監(jiān)測點數(shù)量較大時, 對所有數(shù)據(jù)輪巡一遍所要花費的時間及人力是相當(dāng)大的, 實時性差, 不適應(yīng)實時性要求高的系統(tǒng)使用;②電話線路的通信質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的可靠性, 而電話線路的質(zhì)量是由電信部門決定的, 一旦出現(xiàn)故障, 解決時間由電信部門決定;③通信中信號方式交換復(fù)雜, 故障率高;④安全可靠性低。

3.2 無線移動通信網(wǎng)

無線移動通信網(wǎng)是繼有線公眾電話網(wǎng)之后的新的通訊平臺方式。目前, 主要有 GSM, GPRS, CDMA等種類, 提供的通信速度低于有線公眾電話網(wǎng), 同時也提供語音、 數(shù)據(jù)傳輸服務(wù), 但是通信費用高于有線公眾電話網(wǎng)。該方式適用于監(jiān)測數(shù)據(jù)批量較大的污染源監(jiān)測。

( 1)GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸方式

GSM網(wǎng)絡(luò)的實時性高于電話傳輸網(wǎng)絡(luò), 網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國各地, 利用短信的方式傳輸在線監(jiān)測數(shù)據(jù), 是國內(nèi)較為先進(jìn)的傳輸方式。但面臨以下問題:

①傳輸設(shè)備采用 GSM傳輸模塊, 其造價高于電話線傳輸 Modern; ②月租費和信息使用費較高, 受公共無線網(wǎng)功能的限制, 實時性方面可能會有延時。

( 2)GPRS方式

GPRS是中國移動目前推出的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式。所謂分組交換就是將數(shù)據(jù)分裝成許多獨立的封包, 在將這些封包一個一個傳送出去, 采用分封交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占領(lǐng)頻寬, 而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計價,這對用戶來說是比較合理的計費方式。GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快可以達(dá)到 115 k, 完全可以滿足在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸要求。由于只有在數(shù)據(jù)傳輸時才進(jìn)行計費, 該方式適用于監(jiān)測頻率不太高、 污染物排放相對穩(wěn)定的污染源監(jiān)測。

由于 GPRS 采用于 GSM相同的頻段、頻帶寬度、 突發(fā)結(jié)構(gòu)、 無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、 跳頻規(guī)則以及相同的TDMA 幀結(jié)構(gòu), 因此, 在 GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS 系統(tǒng)時, GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動, 只需要軟件升級即可。

GPRS具有高實時性, 可以保持永遠(yuǎn)在線, 不存在掉線問題。其設(shè)備成本比無線數(shù)據(jù)傳輸成本低。GPRS具有高安全性, 防止人為修改、 破壞數(shù)據(jù)。

缺點: 使用費用較 GSM高, 開通服務(wù)的地區(qū)也比 GSM少。

3.3 有線專用網(wǎng)有線專用網(wǎng)

適用于發(fā)達(dá)地區(qū), 國內(nèi)目前使用不廣泛, 該方式可采用普通電話線到高速光纖的各種傳輸媒體, 可提供幾 k 至幾百 M的傳輸速度, 但是建網(wǎng)時的一次投資費用高, 而且由于自己架線在法律上也存在問題。 不過建成后通信費用可節(jié)省很多。

該通訊平臺適用于污染源較為集中, 而且存在時間較長的情況。也可以向有線公眾電話公司租用專用線路, 不過每月須向電話公司支付定額租金, 費用也不小。

3.4 無線專用網(wǎng)

無線專用網(wǎng)較有線專用網(wǎng)要求高, 無線傳輸具有高可靠性、 實時性強(qiáng)、 運行費用低、 系統(tǒng)自動維護(hù)性強(qiáng)等特點。對企業(yè)每個端站的數(shù)據(jù)采集速度小于5 s, 每 10 min 可對全部企業(yè)進(jìn)行一遍輪巡, 做到高速在線采集。采用超強(qiáng)糾錯技術(shù)、 誤碼率極低, 數(shù)據(jù)可靠、 快速, 不受外部因素的制約, 保密性好。 系統(tǒng)一旦發(fā)生故障, 可快速判斷故障點并迅速排除。

無線專用網(wǎng)須自己架設(shè)通信站, 初裝費用高。 該系統(tǒng)特別適合平原地區(qū)污染源監(jiān)測項目較多的情況, 對于多山而且存在大量各種無線信號的地區(qū), 系統(tǒng)可靠性會出現(xiàn)一些問題。

3.5 互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)也是目前較為普遍的通訊方式, 該方式實時性強(qiáng), 系統(tǒng)可保持 24 h 在線, 運行費用較低。從各個監(jiān)測點接入互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商, 再由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商將數(shù)據(jù)傳入監(jiān)測中心, 可處理多點并發(fā)的通信。 該方式通訊數(shù)據(jù)量幾乎不受限制, 適用于污染源數(shù)目較多或排污口較多的地區(qū), 但通訊速度取決于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。

缺點: ①數(shù)據(jù)在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳輸會帶來通信安全性方面的問題; ②IP 傳輸設(shè)備造價昂貴, 而且污染源排放地區(qū)多偏僻, 難于普及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

3.6 有線電視網(wǎng)

有線電視網(wǎng)在國內(nèi)目前使用較少, 有線電視網(wǎng)分屬于各個不同的運營單位, 各個不同的單位之間有效地數(shù)據(jù)傳輸和交換還存在相當(dāng)多的問題。

3.7 衛(wèi)星和微波中繼站

隨著科學(xué)的發(fā)展, 污染源的種類和數(shù)量不斷增加, 以及環(huán)境監(jiān)管力度的加大, 對于污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量和實時性要求不斷提高。目前該系統(tǒng)主要用于大型骨干通信網(wǎng)絡(luò)和各種特殊用途, 通信費用很高, 基本上可以不考慮。但衛(wèi)星和微波中繼站必將成為污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞街弧?/p>

綜上所述, 所有數(shù)據(jù)通訊平臺在線監(jiān)測系統(tǒng), 環(huán)境保護(hù)行政主管部門可以及時準(zhǔn)確地掌握各企業(yè)實際運行情況和污染物排放動態(tài),及時地關(guān)注和處理可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生地事件, 加強(qiáng)了對企業(yè)的監(jiān)督能力。

4 結(jié)論

污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)各種通信平臺有利有弊。綜合各種通信平臺的分析, 本著高性能、 低成本的經(jīng)濟(jì)、 合理的設(shè)計思想, 只要選擇合理的通信平臺, 就會使污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)簡單, 運行費用低, 可以極大地節(jié)省人力、 物力和財力, 提高工作效率。同時提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性, 為強(qiáng)化環(huán)境監(jiān)理工作提供了詳實可靠的數(shù)據(jù)。通過安裝污染源在線監(jiān)測系統(tǒng), 環(huán)境保護(hù)行政主管部門可以及時準(zhǔn)確地掌握各企業(yè)實際運行情況和污染物排放動態(tài),及時地關(guān)注和處理可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生地事件, 加強(qiáng)了對企業(yè)的監(jiān)督能力。

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