上饒職業(yè)技術學院 程立松

基于GSM通信的環(huán)境監(jiān)測系統

上饒職業(yè)技術學院 程立松

隨著人們對生活環(huán)境的要求越來越重視，對環(huán)境的監(jiān)測技術要求也越來越高，介紹的一種利用GSM通訊技術，將各被監(jiān)測點的環(huán)境參數，如水污染參數、大氣排放參數、空氣PM2.5、噪聲、地震預測等，能及時地傳送到監(jiān)測總站，由監(jiān)測總站的計算機對各監(jiān)測點匯集的數據進行及時的處理和分析，來判別某監(jiān)測點的環(huán)境實時狀態(tài)，為執(zhí)法部門提供環(huán)保執(zhí)法依據，并且具有生產成本低、使用和維護方便等特點。

環(huán)境監(jiān)測系統；GSM通信

1 引言

隨著全球經濟的發(fā)展，城市化、工業(yè)化進程的加快，城鄉(xiāng)環(huán)境惡化日益加劇，如非法排污事件的增加，汽車尾氣、粉塵、噪聲等達到成為影響人們正常生活的主要危害因素。近年來全球各國政府和人民對環(huán)保問題非常重視，特別是水污染問題、空氣質量、霧霾問題等的處理已成為各地的重點關注的工作任務。

用一種簡便的、使用維護成本低的環(huán)境監(jiān)測設備，并能進行監(jiān)測各地的環(huán)境參數，達到無人實時監(jiān)測，數據匯總分析及處理，為政府環(huán)境執(zhí)法部門提供真實的實時數據，為嚴厲打擊非法排污和排污的原因，排污量等進行科學的決策服務，同進也能提高地震預報的精度，縮短預報時間，以在大地震之前發(fā)出預告，從而大大地減少震區(qū)的人生傷亡。

目前現有的設備，生產成本高，無法完成對各排污點的實時監(jiān)測，對一些排污企業(yè)的監(jiān)督還在以人工監(jiān)測為主，只實現了對大江大河的出入口進行實時監(jiān)測水質。

2 系統和監(jiān)測設備的工作原理

監(jiān)測系統的工作原理如圖1所示。

圖1 監(jiān)測系統工作原理圖

監(jiān)測總站的設備主要由計算機、大容量存儲器、GSM通訊設備、打印設備等組成。GSM設備與各監(jiān)測點的GSM進行無線通信，完成數據和指令傳送。計算機內存儲各監(jiān)測點的GSM通信號碼（如手機號碼）和主要管理人員的手機號，因此可以實現無人值班也能實時監(jiān)測各點的情況。當某監(jiān)測點或多個監(jiān)測點出現異常時，計算機會自動將異常情況發(fā)至管理人員的手機中。由于采用GSM通信技術，數據傳輸成本大大降低，監(jiān)測點數量也可以增加，以達到全城區(qū)監(jiān)測重點地區(qū)增加監(jiān)測點等，提高監(jiān)測的精度。GSM通信能實現定位，因此計算機在衛(wèi)星地圖中就能直接顯示各監(jiān)測點的位置，并能實現實時監(jiān)測，數據能長期保存。

2.1 水質監(jiān)測設備的組成及工作原理

水質監(jiān)測設備工作原理如圖2所示，主要由微處理器、大容量存儲器、PH值傳感器、液體混濁度傳感器、攝像頭、防盜報警、光伏電池、充電電池、GSM通信電路等組成。

圖2 水質監(jiān)測設備工作原理圖

光伏電池在有太陽照射時對充電電池組進行充電，充電電池組在連續(xù)一周以上陰雨天時能對設備供電。

PH值傳感器和液體混濁度傳感器能實時對被監(jiān)測水域的水質進行監(jiān)測，并將數據傳輸到微處理器。存儲器能存儲一年以上的監(jiān)測數據。當監(jiān)測數據出現異常時，攝像頭將攝取水質情況圖像；當出現有人為破壞設備時，攝像頭將記錄全過程，并將這些信息及時報告監(jiān)測總站。監(jiān)測總站的計算機系統將該監(jiān)測點的重要數據進行存儲，并向管理人員報告信息。各監(jiān)測點每小時自動向監(jiān)測總站報告信息，當有個別監(jiān)測點的設備出現故障時，監(jiān)測總站的監(jiān)測畫面上會顯示故障情況，管理人員能及時通知當地維護人員進行維護。由于采用GSM通信技術，數據傳輸方便而及時，因此可對一些重點排污口進行全天侯監(jiān)測，大大地節(jié)省了人力資源，同進監(jiān)測點可根據需要增加。

2.2 空氣監(jiān)測設備的組成及工作原理

空氣監(jiān)測設備工作原理如圖3所示。

圖3 空氣監(jiān)測設備工作原理圖

空氣監(jiān)測設備主要由微處理器、大容量存儲器、GSM通信電路、光伏電池、充電電池、CO、SO2傳感器、粉塵傳感器、攝像頭及防盜報警等電路組成。其中，微處理器、大容量存儲器、GSM通信電路、光伏電池、充電電池、攝像頭及防盜報警等電路的功能基本同圖2水質監(jiān)測設備相同。

CO、SO2傳感器、粉塵傳感器主要用于監(jiān)測排污企業(yè)的煙囪及其它排氣口的有害氣體和粉塵的數據，當有超標排放時，攝像頭及時攝像，微處理器收到傳感器和攝像頭傳來的數據能及時通過GSM通信電路上傳給監(jiān)測總站并對總站管理人員報警。

2.3 大氣監(jiān)測設備的組成及工作原理

基本如圖3相似，主要電路的功能同空氣監(jiān)測設備相同。不同之處是傳感器。大氣監(jiān)測設備的傳感器有：粉塵傳感器、溫度、濕度傳感器、光照傳感器、氣壓傳感器等，用于監(jiān)測某地區(qū)的大氣環(huán)境，一般設在山頂或城市的高建筑頂上，能實時監(jiān)測某地區(qū)的大氣變化情況。

2.4 地震監(jiān)測設備的組成和工作原理

目前地震監(jiān)測主要采用地震時產生的次聲波的強度進行分析判斷震源地點和深度、地震強度等，由于次聲波在地面?zhèn)鬏斔俣嚷ㄒ话銥?400m/s以下），在遠距離監(jiān)測需要一定的時間，難以做到及時預報，應用GSM通信，能將設置在地震多發(fā)地區(qū)的地震監(jiān)測設備監(jiān)測到的微小地震信號及時發(fā)送到監(jiān)測總站，通過計算機分析來判斷是否有大地震的發(fā)生，從而大大縮短了預報時間。其電路結構和工作原理基本與圖3的空氣監(jiān)測設備相似。只是傳感器采用聲納傳感器，設備應安裝在有GSM信號的無震地干擾的山上，無GSM信號的地點可以采用衛(wèi)星通信。

3 小結

用GSM通信技術，能實現GSM信號覆蓋地區(qū)的環(huán)境變化監(jiān)測，并能根據需要多點設置監(jiān)測點，實現無人監(jiān)測、實時監(jiān)測，大大縮短了監(jiān)測數據傳輸時間，做到實時、及時地匯總監(jiān)測數據，降低了監(jiān)測成本，特別是生活、工作條件差的地區(qū)，高山、河流等均能方便監(jiān)測，當監(jiān)測點無GSM信號時，設備可轉成衛(wèi)星通信。

[1]毛軒昂.基于ARM 9和3G的遠程環(huán)境監(jiān)測系統設計[D].湖南工業(yè)大學,2012.

[2]陳金兵.基于互聯網的環(huán)境監(jiān)測系統[D].太原理工大學,2010.