无线网络数据采集技术在噪声监测中的应用研究

    1 引言

    随着通信、计算机等技术的快速发展,远程数据采集技术得到越来越广泛的应用。基于无线网络的数据采集涉及传感器、计算机、网络通信等多学科多领域,是实现远程数据采集技术一个重要的研究领域[1]。

    环境监测部门主要职责就是环境管理和监测。如何实现实用性强、覆盖面广、灵活性好的环保数据采集,以满足对环境噪声监测信息的需求,一直是环境监测追求的目标。无线的数据采集能大大减少人工输入数据的误差,而且不依赖于地理环境、气候和时间,因此利用无线网络通信对现场的数据进行远程的无线传输成为噪声管理系统发展的必然。

    本文将无线网络的数据采集技术应用于噪声自动监测,结合当前无线网络中远程数据传输的热点问题,针对武汉市环境声学GIS管理系统中的噪声采集技术进行探索和技术研究,并利用成熟稳定的GPRS(通用分组无线业务)网络资源,发挥其网络覆盖率高、传输特性好等优势,实现对武汉市各功能区监测点噪声信息的远程采集。

    2 无线网络数据采集技术

    无线网络经历了两个阶段,第一阶段是采用频分多路复用(FDMA)技术的模拟系统。第二阶段是采用时分多路复用(TDMA)技术数字系统。应用较广泛的数字系统是GSM(Global System forMobile Communication)系统。GSM系统具有容量大,互调干扰小,无远近效应等特点。

    通用分组无线业务(General Packet RadioService,GPRS)是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输[10]。

    GPRS网络是在现有GSM网络中增加GGSN(Gateway GPRS Support Node,GPRS网关支持节点)和SGSN (Serving GPRS Support Node,GPRS服务支持节点)来实现的,使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据[3]。其系统结构如图1所示。

    3 在噪声监测中的应用

    下面将无线网络数据采集技术应用于噪声监测中,论述无线网络数据采集终端设计方案和软件的实现方法。

    3.1 无线网络数据采集终端的设计

    系统中无线数据采集终端的设计方案是:选用单片机(嵌入式CPU)+内嵌TCP/IP的协议的GPRS模块实现,这里的单片机并不进行TCP/IP协议处理,只负责进行传输参数的存储、系统上电初始化、GPRS网络连接、用户交换数据的缓存及有关状态管理[4]。而真正用户数据流的TCP/IP打包都由模块完成,发挥了单片机的管理能力及模块的协议处理能力,各取所长,形成真正的智能GPRS数据终端。其系统整体设计方案如图2所示。