专利名称：一种网络环境自动监测的通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络通讯技术，尤其涉及一种网络环境自动监测的通讯系统。
技术背景环境保护，是现代社会的共识。环境污染监测数据是环境保护的科学依据 之一。环境自动监测，是目前环境污染监测领域中最重要的技术手段；它由建 立在多个固定的地点或区域的自动监测站组成自动监测网络，针对相同的环境 对象和污染源对象(空气、地表水、饮用水、污水、噪声、电子辐射、锅炉排 放等)，连续自动测量相同的或不同的参数；因此，可以提供广大地理范围的、 大量的连续测量数据；从而帮助人们全面掌握较大区域(水系、城市空气质量、 城巿噪声分布等)的环境质量动态信息。从全国范围看，大部分已建成自动监测网络系统是按照测量仪器产品定制 的专用系统，也就是说由于数据采集功能、通讯功能、数据中心处理功能是针 对该产品定制的，进入该系统的测量仪器只能是同一种产品。尽管如此，各类 不同污染源自动监测系统的基本组成结构还是相当一致的，主要由自动监测 站，通讯网络，数据中心处理系统3大部分组成。自动监测站是一个内置多种自动运行单元的独立房屋或户外箱体，自动运 行单元包括监测对象采集系统(对于水、气的监测是必须的，需要自动水提取 系统、空气泵等)、测量仪器、数据采集设备和通讯设备。其中测量仪器按预 定的时间间隔，执行自动连续参数测量；数据采集设备按固定的间隔采集测量 仪器中的数据，并存储在采集设备中；通讯设备按照设计的通讯模式，将数据 采集设备中的数据通过通讯网络传回数据中心。自动监测系统所采用的通讯网络可以是公共电话网或专用电话网、互联 网、无线网络、卫星通讯网络中的一种或多种组合。数据中心处理系统接收、汇总所有自动站发回的测量数据进入数据库，并 提供查询统计处理功能、专业报表处理功能、专业分析和预测处理功能、公众 信息发布处理功能等多种专用数据处理技术手段。自动监测系统的建设是一个系统工程，除了必须有专业的高质量的测量仪 器和数据采集技术，通讯模式和通讯技术，数据中心的自动站远程监视和遥控 技术，也是整个系统建设中的关键技术。从全国范围看，已建成的系统中，采用公共电话网，拨号连接后Modem串 行通讯模式的居多，这种通讯模式，在数据中心存在独占一定电话线路数量的 资源要求，且通讯效率低，通讯故障高，故整个系统数据通讯的自动化程度低； 最近国内新建的系统，开始倾向于采用GPRS或CDMA无线网络组网，通过 TCP/IP连接进行数据通讯，无线网络通过Intemet传输数据，在采用Intemet专线 的数据中心，没有对电话线路资源的要求，系统的可扩充性大大提高；同时 TCP/IP的传输效率大大高于拨号Modem串行通讯模式。通讯技术及采用的通讯模式，对整个系统的数据传输效率和自动化程度起 决定性的作用。数据传输效率低的系统，会不可避免地出现测量数据不能及时 上传的情况，需要每天进行人工调数，数据自动化通讯程度低，取数据占用了 大量人力和时间；另外，数据传输效率低的系统不能实现全系统的实时测量数 据传输，和实时工作状态传输，所以影响对整个系统所有自动站的实时全面远 程监视；同时，通讯效率影响控制中心对自动站的远程遥控功能的实现，从而 加大了自动站故障排除的工作时间和成本。最后，通讯效率也影响系统的可扩 充性，效率不高的通讯技术和模式，系统可加入的自动监测站总量是有明显限 制的。 发明为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种环境自动监测网络的 通讯系统。本发明是通过以下技术方案实现的本发明所涉及的一种网络环境自动监测的通讯系统，包括采集端传输设 备、数据采集设备、中心端的数据通讯设备及远程监控设备，其中，所述采集 端传输设备，用于建立网络连接，执行数据安全操作；所述数据采集设备，用 于建立专用传输通道，并执行实时信息传输、数据文件传输、警报传输、远程 指令接收和执行等任务；所述中心端的数据通讯设备，用于自动接收所有采集 端的实时运行数据、测量数据文件、警报数据等，并自动将数据转发至监控设 备并记入数据库中，中心端的数据通讯设备，还用于自动处理并转发来自监控 设备的遥控指令和对采集端的更新指令，从而实现采集端设备的远程遥控功能 和远程更新功能。远程监控设备，用于实时监视所有采集端设备的运行，包括 监视通讯设备的运行，远程监控设备，还可用于实施采集端设备的远程遥控。本发明提供的技术方案的有益效果是本发明具有极高的通讯自动化效率，避免了测量数据不能及时上传的情 况，不需要人工的调数，实现了自动化的通讯，同时采用本通讯系统设计的自 动监测站，可实现实时测量数据通讯功能；此外本通讯系统还设计了并行处理 自动站运行远程监视信息通讯功能和遥控指令通讯功能。采用该通讯系统环境 自动监控网络系统，可以实现全网的实时动态信息监控，自动数据文件传输， 远程遥控全网自动站设备等功能，该设计方案同时将不同的污染物监测自动站 合并于同一通讯网络管理，从而实现一体化管理和一体化通讯，可以免除用户 建立多套系统的硬件投入，可以精简多套系统的管理人员投入。实现多种污染 物监控网络的一体化通讯、 一体化监控和一体化管理是该系统最重要的社会效 应。
图l是网络环境自动监测的通讯系统结构图；图2是双向文件传输设备结构图；图3是测量与运行设备结构图；图4是远程遥控设备结构图；图5是警报设备结构图；图6是数据文件自动传输模块、自动站配置更新和软件更新模块、数据文 件自动处理模块、测量数据统计自动处理模块结构图； 图7是警报信息自动接收和处理模块结构图；图8是实时信息自动接收和处理模块、警报信息自动接收和处理模块结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述本实施例提供了一种网络环境自动监测的通讯系统的方法。 参见图1为网络环境自动监测的通讯系统结构，该通讯系统采用TCP/IP通 讯技术，在一条物理线路上，建立多条专用的数据逻辑通道，进而实现数据通 讯的并行处理；建立专用数据逻辑通道实现测量数据文件的自动传输，同时可 实现实时测量数据的并行自动传输，自动站运行监控参数与警报信息的并行自 动传输，同时可以实现数据监测中心对自动监测站数据采集设备遥控指令的并 行自动传输，并返回指令执行的结果，数据中心可对监测站运行参数配置的修 改，进行自动站网络的更新。制定了符合TCP/IP协议的多通道、高效通讯技术 规范，用于提高环境自动监测网络规模的可扩充性，符合上述技术规范的数据 采集设备和传输设备，均可用于远端自动站的建设或更新，从而扩大了使用者 的选择范围。参见图2为数据采集器端双向文件传输部分模块结构，首先，将数据文件 20上传到自动发送模块210，由自动发送模块210定时启动搜索数据文件；当自 动发送模块210搜索到数据文件时，便向服务器端发起数据文件传输请求，当 服务器端收到所述数据文件传输请求后，便回复自动发送模块210—个请求确 认，自动发送模块210接收到该请求确认后开始数据文件的传输， 一个文件传 输完毕后，会自动转入下一个文件的传输；所述站点端接收模块220接收文件 之前，首先接收到来自服务器端的文件请求，并且自动进行文件请求确认后开 始接收自动发送模块210中发送的文件，其中，服务器可以同时进行数百个自 动站的文件接收；所述服务器端双向文件自动传输模块，通过自动搜索数据库， 获得更新的配置文件或软件更新包，并发起文件传输请求，服务器在收到站点 端的请求确认后开始文件的传输，可同时进行数百个自动站的文件发送，在站 点端和服务器端可以同时进行文件的上传和下载，同样按下载文件列表，配置 文件与软件更新包经自动发送模块210通过下载文件请求应答通道传输到自动 接受模块220。文件传输模块采用标准的Socket方式同时建立上传和下载的专用数据通 道，因而能同时进行文件传输，且传输过程中实现自动化的管理，并且支持断 点续传， 一旦网络连接恢复后，传输自动开始，文件上次中断的位置开始传输。参见图3，为采集端数据采集器设备结构，主要包括测量数据发送模块 320与运行参数数据发送模块330，其中，测量数据发送模块320从数据存储区 310 (如；内存、硬盘文件等)提取当前最新的实时测量数据，并通过测量数 据专用通道将其发送到通讯服务器设备，同样运行参数数据发送模块330从数 据存储区310提取最新的运行参数数据并通过运行参数专用通道发送到下一设 备。所述数据发送模块320与运行参数数据发送模块330都是一个软件模块，采 用标准的Socket方式建立测量数据发送通道，并按固定的时间间隔提取最新测 量数据以TCP/IP数据包的形式发送。参见图4，为数据采集器中的指令接收处理部分的模块结构，主要包括指 令接收模块410、指令分析模块420、设备控制模块430，所述指令接收模块410 主要负责侦听网络，接收指令，并将接收到的指令发送到指令分析模块420， 指令分析模块420将通用指令转化为可驱动的指令，然后将可驱动的指令发送 到设备控制模块430，设备控制模块430是一个驱动程序模块，它按照通用指令 内容对具体硬件设备进行操作，设备440执行操作完毕，并将执行的结果返回 给设备控制模块430中的设备控制器，设备控制器再将指令执行的结果存储到 特定的存储区450，然后由结果提取发送模块460及时提取指令执行结果并将该 结果通过专用逻辑通道发送给用户。所述远程指令发送以及执行结果返回所用通道是专用的通道，因而不影响 其他设备的正常工作和通讯。参见图5，为数据采集器中的警报处理部门模块结构，主要包括警报产生 模块510、警报发送模块520与FTP (File Transfer Protocol,文件传输协议)传 输模块530。所述警报产生模块510实时监测测量数据及硬件设备状态，当符合 特定警报条件时可产生警报，同时生成警报文件及警报数据；警报发送模块520 负责将警报数据通过专用通道发送出去；所述FTP传输模块将警报文件通过 FTP专用通道发送出去，实现警报信息双通道发送，以帮助用户及时了解前端 站点测量及工作的状态。所述警报数据有专用的发送通道，可与其他数据的通讯同时进行，同时生 成的警报文件则通过FTP的专用通道传送。所述双通道设计可以确保警报信息 不会丢失，且最终可以达到控制中心。参见图6，为数据文件自动传输模块、自动站配置更新和软件更新模块、 数据文件自动处理模块、测量数据统计自动处理模块结构，主要包括数据文件 自动传输模块、自动站配置更新和软件更新模块、数据文件自动处理模块、测 量数据统计自动处理模块。数据文件自动传输模块，自动接收所有远端自动站的测量数据文件，自动 发送更新的自动站运行配置文件，自动发送自动站软件更新包；自动站配置更新和软件更新模块，自动提取数据库中保存的，由系统管理 人员更新的自动站运行配置信息，形成配置更新文件，由数据文件自动传输模 块发送；自动提取数据库中保存的，由系统管理人员审核过的自动站运行软件 更新包，由数据文件自动传输模块发送；数据文件自动处理模块，自动分析处理所有的，由数据文件自动传输模块 接收到的自动站测量数据文件，将测量数据存储与数据库中，将自动分析结果 存储与数据库中。测量数据统计自动处理模块，自动提取数据库中存储的测量数据分析结 果，按地区划分和时间划分自动执行测量数据的分类统计，并将结果存入数据 库中。参见图7，为警报信息自动接收和处理模块结构，主要包括警报信息自动 接收和处理模块，自动接收并处理所有的自动站警报信息，将警报信息转发至 监控设备或某一监控网络，将警报信息以短信和邮件方式发送到预定的管理 员，将警报信息存入数据库备查。参见图8，为实时信息自动接收和处理模块、遥控指令传输模块结构，主 要包括实时信息自动接收和处理模块和遥控指令传输模块。实时信息自动接收和处理模块自动接收并转发实时信息至监控设备，也可 以将上述信息转发至某一监控网络。遥控指令传输模块，接收并转发监控设备发出的远程遥控指令至自动站的数据 采集设备，并接收来自数据采集设备的执行结果，将执行结果转发至监控设备。 本实例不仅采用了无线通讯技术，可以自动上报最新数据，而且设计了对 自动监测站的运行，实现了远程监视和遥控技术。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1. 一种环境自动监测网络系统中的通讯系统，包括数据采集设备、数据采集端的传输设备、中心端的数据通讯设备、远程监控设备，其特征在于，数据采集端的传输设备，用于自动建立与数据中心端的传输连接，传输数据并对数据进行安全处理；数据采集设备，用于在传输设备建立的通讯连接上，自动建立相应的文件传输通道、实时数据传输通道、警报数据传输通道和指令传输通道，并自动提取采集模块中数据存储区中的数据文件与警报文件、内存中的最新测量数据、运行参数与警报数据，自动发送数据，自动接收指令，自动接收软件更新包；数据中心端的数据通讯设备，用于自动接收所有采集端的测量数据、运行数据和警报数据，发送数据采集器设备运行配置更新文件，发送采集器设备软件更新包；远程监控设备，可对远端的自动测量设备和数据采集设备进行实时监控，并可实施远程指令遥控。
2、 根据权利要求l所述的环境自动监测网络的通讯系统，其特征在于，其 中所述传输设备还包括连接保护模块、数据安全模块与通讯模块，其中，连接保护模块，定时检查网络连接的状态，发现连接不正常时，自动重新 建立正常连接；数据安全模块，用于对发送的数据进行加密，及对接收的数据解密； 通讯模块，发送和接收数据。
3、 根据权利要求l所述的环境自动监测网络的通讯系统，其特征在于，所 述数据采集设备中，还包括数据采集模块、文件发送和接收模块、实时数据发 送模块、警报数据发送模块、指令接收模块、指令分析模块及设备控制模块， 其中数据采集模块，采集测量数据、测量设备运行参数及附属设备运行参数，并将测量数据记入文件；文件发送和接收模块，自动建立文件传输通道，自动发送数据文件，自动 接收运行配置更新文件，自动接收软件更新包；实时数据发送模块，自动建立实时数据传输通道，提取当前最新的实时测 量数据与运行参数数据并自动发送；警报数据发送模块，自动建立警报数据传输通道，并在警报数据产生时触 发最新警报数据的发送；指令接收模块，自动建立指令传输通道，自动接收，自动返回指令运行结果；指令分析模块，分析指令，并将指令转化为设备能识别的可驱动指令，然 后将该可驱动指令发送于设备控制模块；设备控制模块，对可驱动指令操作设备进行运行，并返回指令运行结果。
4、根据权利要求l所述的环境自动监测网络的通讯系统，其特征在于，所 述中心端的数据通讯设备包括数据文件自动传输模块、数据文件自动处理模 块、自动站配置更新和软件更新模块、实时信息自动接收和处理模块、警报信 息自动接收和处理模块、遥控指令传输模块、测量数据统计自动处理模块，其 中，数据文件自动传输模块，自动接收所有远端自动站的测量数据文件，自动 发送更新的自动站运行配置文件，自动发送自动站软件更新包；自动站配置更新和软件更新模块，自动提取数据库中保存的，由系统管理 人员更新的自动站运行配置信息，形成配置更新文件，由数据文件自动传输模 块发送，自动提取数据库中保存的，由系统管理人员审核过的自动站运行软件 更新包，由数据文件自动传输模块发送；数据文件自动处理模块，自动分析处理所有的，由数据文件自动传输模块 接收到的自动站测量数据文件，将测量数据存储于数据库中，将自动分析结果存储与数据库中；实时信息自动接收和处理模块，自动接收并转发实时信息至监控设备，也 可以将上述信息转发至某一监控网络；警报信息自动接收和处理模块，自动接收并处理所有的自动站警报信息， 将警报信息转发至监控设备或某一监控网络，将警报信息以短信和邮件方式发 送到预定的管理员，将警报信息存入数据库备査；遥控指令传输模块，接收并转发监控设备发出的远程遥控指令至自动站的 数据采集设备，并接收来自数据采集设备的执行结果，将执行结果转发至监控 设备；测量数据统计自动处理模块，自动提取数据库中存储的测量数据分析结 果，按地区划分和时间划分自动执行测量数据的分类统计，并将结果存入数据 库中。
5、根据权利要求4所述的环境自动监测网络的通讯系统，其特征在于，所 述相应的远程监控设备，包括环境自动监测网络配置模块、监视模块、远程遥 控模块，其中环境自动监测网络配置模块，管理环境自动监测网络运行配置信息，包括 所有自动站的测量设备运行配置信息、数据采集器设备运行配置信息、传输设 备运行配置信息，以及数据中心端的通讯设备配置信息，所述配置信息存储于 数据库中，自动站的测量设备、采集设备、传输设备配置更新，由中心端的通 讯设备自动从数据库提取，并发送至远端的数据采集器中；配置模块同时管理 远端数据采集器设备的软件更新，经过管理员审核过的更新包，存入数据库， 由通讯设备自动发送至远端的数据采集器设备；监视模块，以显示器为展示设备，向管理人员展示环境自动监测网络上的 所有测量设备、采集设备的实时测量数据和运行参数，并及时弹出报警窗口，显示报警的远端自动站点和警报内容；远程遥控模块，可以接收管理人员发出的遥控指令输入，并将遥控指令通 过通讯设备发向远端自动站，并将执行结果展示给管理人员。
全文摘要
本发明公开了一种环境自动监测网络的通讯系统，主要包括数据采集设备、数据采集端的传输设备、中心端的数据通讯设备、远程监控设备，本发明实现了实时测量数据通讯功能、及时报警功能、自动站运行远程监视功能和遥控功能、数据采集器设备软件网络更新功能。
文档编号H04L12/24GK101257408SQ20081010332
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月3日 优先权日2008年4月3日
发明者任忠宇, 鲁现辉, 龙天行 申请人:北京泰得思达科技发展有限公司