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本标准规定了环境监测信息的传输模式、传输流程,传输的数据格式和代码定义。
本标准适用于国家各级环境监测站、各级自动监测站和有关单位之间环境监测信息的传输活动。
标准不限制扩展本标准规定之外的环境监测信息传输的相关内容,但扩展的内容不得与本标准的规定相冲突。
本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。
GB 2312 信息交换用汉字编码字符集 基本集
GB 3095 环境空气质量标准
GB 3096 声环境质量标准
GB 3838 地表水环境质量标准
GB 15618 土壤环境质量标准
GB 16297 大气污染物综合排放标准
GB/T 16705 环境污染类别代码
GB/T 16706 环境污染源类别代码
HJ 524 大气污染物名称代码
HJ 525 水污染物名称代码
HJ/T 75 固定污染源烟气排放连续监测技术规范
HJ/T 212 污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准
HJ/T 352 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范(试行)
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国环境噪声污染防治法》,规范和指导环境监测信息传输工作,制定本标准。
本标准规定了环境监测信息的传输模式、传输流程,传输的数据格式和代码定义。
本标准附录A、附录B 为规范性附录,附录C 为资料性附录。
本标准首次发布。
本标准由环境保护部科技标准司组织制订。
本标准主要起草单位:中国环境监测总站、上海市环境监测中心。
本标准环境保护部2013 年9 月18 日批准。
本标准自2013 年12 月1 日起实施。
本标准由环境保护部解释。
当前我国污染物排放总量依然较大,区域性大气污染问题仍很突出,大气环境形势严峻。要以更大的决心、更高的标准、更有力的措施,切实加强大气污染综合防治,推动空气质量持续改善。一要加快淘汰电力、钢铁、建材、有...
一般来讲,环境监测机构是由同一级政府的环境主管部门设立,比如说国家环境保护部,下设国家环境监测总站,环境监测总站为独立的法人单位,工作上受环保部领导,所以环保部为方便管理,在部内设立监测司,管理和指导...
现在环境污染已经很重,国家会逐步重视起来的,很有前途的专业。你首先要学好它,然后考取相关证书。如果有关系,可以进入环境监测站,现在建设项目都要做环评,制度越来越严格,而当地环监站才有资格监测,还有很多...
前 言1 适用范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 缩略语5 环境监测信息传输模式6 环境监测信息数据类型与数据传输频度7 环境监测信息传输流程8 环境监测信息传输的数据文件格式
附录A(规范性附录)环境监测信息Schema 描述
附录B(规范性附录)污染物代码及单位
附录C(资料性附录)环境监测信息传输XML 文件示例
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 自动监测站(Automatic Monitoring Station)指环境监测中连续在线自动监测各环境要素或污染源排放污染物的监测终端及其附属设施。如水质自动监测站、空气自动监测站、水污染源自动监测站等。
3.2 环境监测信息(Environmental Monitoring Information)指环境监测过程中,对环境监测对象(如各环境要素、污染源等)实施监测(包括手工监测和自动监测)所产生的观测和测量数据。
环境监测信息数据类型根据环境监测业务区分,常规环境监测业务主要有11 种,其对应的环境监测信息数据类型及代码如表2所示。
业务类型 |
数据类型 |
代码 |
环境空气 |
环境空气监测数据 |
AQ |
降水 |
降水监测数据 |
AR |
地表水 |
地表水水质监测数据 |
WQ |
饮用水 |
饮用水水质监测数据 |
WD |
地下水 |
地下水水质监测数据 |
WG |
近海海域 |
近岸海域海水水质监测数据 |
WS |
土壤 |
土壤环境质量监测数据 |
SQ |
噪声 |
噪声监测数据 |
NQ |
废气 |
气污染源监测数据 |
AW |
废水 |
水污染源监测数据 |
WW |
生物 |
生物监测数据 |
SW |
如超出以上11 种环境监测信息数据类型,可自行编码扩展,代码为两个大写的英文字母。
通过定义数据产生的起始时间和数据结束时间两个属性来确定数据的类型为实测值、小时平均值、日平均值、季平均值、年平均值或者相关标准要求统计频度值,具体根据监测站实际数据采集情况。
数据必须满足XML 数据定义的要求,否则视为无效数据。当某监测点同一时间数据重复存在时,以第一条为准,避免数据被修改。
下列缩略语适用于本标准。
FTP 文件传输协议(File Transfer Protocol)
XML 可扩展标记语言(Extensible Markup Language)
VPN 虚拟专用网络(Virtual Private Networks )
环境监测信息传输通道以国家环境保护业务专网作为主要传输通道,在没有条件使用国家环境保护业务专网的情况下组建基于Internet 的VPN 数据传输网络通道。
7.1.1 数据发送方
数据发送方可接入国家环境保护业务专网,通过专网来进行传输;或者安装有线或无线路由上网设备,提供VPN 加密网关所需的上网链路,安装VPN 数据加密网关,以组成基于Internet 的VPN 数据传输网络。
7.1.2 数据接收方
a) 数据接收方须与数据发送方一致,或者接入国家环境保护业务专网,通过专网来进行传输;或者安装有线或无线路由上网设备,提供VPN 加密网关所需的上网链路,安装VPN数据加密网关,以组成基于Internet 的VPN 数据传输网络。
b) 部署FTP 数据接收和数据库软硬件环境。
c)在数据接收方开通FTP 服务的基础上建立共享目录,共享目录结构描述如下:
1)一级目录为FTPROOT;
2)在一级目录下建立二级目录,二级目录用于接收上传的各环境监测业务类型的XML文件,二级目录以6.1 中表1 所列业务类型对应的代码命名。
3)每个目录都分别设置用户名和密码,并设置对应读写权限。
下级监测站或者自动监测站定时向上级监测站或者托管站发送监测数据。监测数据需按照XML 文件格式生成,XML 文件格式要求见8,传输的具体流程如下:
a)数据接收方每日零时在“FTPROOT\[对应业务类型文件夹]”目录下建立当日日期的目录,目录名称采用年月日“YYYYMMDD”格式表示(如20090101 表示2009 年1 月1 日)。
b)数据发送方将需上传的数据生成规定格式的XML 文件发送至以上目录。
c)数据接收方扫描“FTPROOT\[对应业务类型文件夹]”目录下的当日日期目录,将其下的数据XML 文件解析并导入数据库。
传输数据文件命名由数据类型代码、数据产生时间、行政区号、顺序号四个部分组成,各组成部分之间以下划线“_”连接,各组成部分及说明如表3 所示。
文件名组成 |
说明 |
数据类型 |
2个字符,描述该数据文件数据类型,数据文件数据类型参见表1。 |
数据产生时间 |
14 个字符,采用年月日时分秒“YYYYMMDDhhmmss”的格式表示,其中时间采用24 小时制(如20090101123015 表示2009 年1 月1 日12 点30 分15 秒)。 |
行政区号 |
6个字符,数据采集点所属的行政区划代码。 |
顺序号 |
4个字符,为该行政区所属的数据采集点的不重复编码,以0001 起始。 |
5.1.1 国家四级环境监测站网络结构:国家四级环境监测站网络结构从底层逐级向上分别是:区(县)环境监测站、地(市)环境监测站、省(市)环境监测站、中国环境监测总站。
5.1.2 环境监测信息传输模式:环境监测信息由下一级站逐级向上一级站传输,最终到达中国环境监测总站,如表1图1所示。
5.2.1 自动监测网络结构自动监测网络结构从底层逐级向上分别是:区(县)环境监测站、地(市)环境监测站、省(市)环境监测站、中国环境监测总站。
5.2.2 自动监测信息传输模式a) 逐级传输:自动监测数据由下一级站逐级向上一级站传输,最终到达中国环境监测总站;b) 跨级传输:自动监测数据可以由区(县)环境监测站直接向省(市)环境监测站或者中国环境监测总站传输,也可以由地(市)环境监测站直接向中国环境监测总站传输,如表1图2 所示。
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图1 国家四级环境监测站网络结构及信息传输模式 |
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图2 自动监测网络结构及信息传输模式 |
传输数据文件采用XML 标准格式,由声明和包体两部分组成。
声明数据交换数据文件符合XML1.0 规范,文件编码执行GB2312 的规定。使用XML
语言表述如下:
<"1.0" encoding="gb2312"
环境监测信息化建设工作的思考
通过对信息化技术的应用和环境监测过程中出现的细节问题进行分析,并总结出了一些建议。
对环境监测信息化建设工作的思考
在经济取得迅猛发展的同时,环境问题也逐渐凸显出来,并引起了世界各国的重视。环境监测信息化建设工作作为环境部门工作的组成部分,对环境建设有着重要的影响。文章主要对环境监测信息化建设工作开展的特点、环境监测信息化及信息安全现状以及环境监测信息化建设的对策做了具体介绍,以供参考。
光纤传输设备传输方式可简单的分成:多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。光纤,不仅可用来传输模拟信号和数字信号,而且满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下,传输范围能达到6-8km。
综观国内外配线系统的发展,我们可看出这样三个阶段:
1、双绞线阶段。在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。
2、同轴电缆 双绞线阶段。
3、光纤阶段。
射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法,这种理论对于光波长远远小于光波到尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的,但对于复杂问题,射线光学只能给出比较粗糙的概念。
多模光纤传输设备所采用的光器件是LED,通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长,按输出功率可分为普通LED和增强LED——ELED。多模光纤传输所用的光纤,有62.5mm和50mm两种。
在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长,例如,如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤,其传输带宽是 400 MHz .km,链路衰减为0.7dB/km,如果基带传输频率F为150MHz,对于出纤功率为-18dBm,接收灵敏度为-25 dBm的光纤传输系统,其最大链路损耗为7 dB,则可计算:
ST连接器损耗:
2dB(两个ST连接器)
光学损耗裕量:2
则理论传输距离:
L=(7 dB-2 dB-2 dB)/0.7dB/km=4.2 km
L为传输距离,而根据光纤的带宽计算:
L=B/F=400 MHz .km/150MHz=2.6km
其中 B为光纤带宽,F为基带传输频率,那么实际传输测试时,L£2.6km,由此可见,决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。
1、单模传输设备
单模传输设备所采用的光器件是LD,通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长,按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD(分布反馈光器件)。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652,其线径为9微米。
1310nm波长的光在G.652光纤上传输时,决定其传输距离限制的是衰减因数;因为在1310nm波长下,光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0,在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。
1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小,单纯从衰减因数考虑,1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离,但是实际情况并非如此,单模光纤带宽B与色散因数D的关系为:
B=132.5/(DlxDxL)GHz
其中L为光纤的长度,Dl为谱线宽度,对于1550nm波长的光,其色散因数如表3为20 ps/(nm .km),假设其光谱宽度等于1nm,传输距离为L=50公里,则有:
B=132.5/(DxL)GHz=132.5MHz
也就是说,对于模拟波形,采用1550nm波长的光,当传输距离为50公里时,传输带宽已经小于132.5 MHz,如果基带传输频率F为150MHz,那么传输距离已经小于50km,况且实际应用中,光源的谱线宽度往往大于1nm。
从上式可以看出,1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。
2、单模
DVI光纤延长器:(可传输HDMI音视频信号)T803-15KM-T (TX) / T803-15KM-R (RX),产品致力于解决传统铜线电缆DVI连接线传输距离受限制的问题,采用2芯LC单模光纤传输R、G、B信号及数据时钟Clock信号,在分辨率高达1920×1200@60Hz的情况下,可以延伸传输距离到15千米。具有EDID读写功能,可以将显示器里的EDID存储内容读出并写到DVI发射模块T803-15KM-T(TX)中,使其能够适应不同分辨率的显示器系统。
远距离信号传输光纤传输的优势
市面上主要的视频传输线有单根导线、双绞线、同轴电缆等,不论任何的电缆类型,它们都是作为信号传输的一种导体。这些不同类型的电缆,在传输不同信号的质量表现也有区别,除了部分特殊的应用,应用于音视频传输的电缆大致以单根导线、双绞线、同轴线和光纤为主。
1、光纤几乎不存在任何衰减,只有lc或sc头自身略有衰减,而且这并不会造成距离上的影响,通常在20dB以内,完全忽略不计。除非这条光纤距离太长,例如长达2.2公里的多模光纤,在传输中就彻底没信号了,否则只要有信号,速度就是与发送端相当的。
2、抗干扰性强、零掉包率,无论在光纤周围盘绕着多么复杂的强电,传输速度始终保持一致。此外,传输过程中掉包现象的概率几乎为零,测试时200成品多模跳线作为干线,电信的软件在满机时是测不出来。
3、使用寿命很长、兼容性高,市场上一般的光纤可以用到10年甚至更久,这一点铜缆网线是无法相比的。而且兼容性很高,光纤在未来网络高速提升中,无论是1兆10兆甚至未来的万兆,10万兆,任何一条跳线都是通用的,不会像铜缆网线那样有5类6类甚至十几类,不会存在淘汰的问题。
3、新纪录
2011年3月美国洛杉矶举办的2011年光纤通讯大会(OFC2011)上展示了最新的光纤传输技术。这是德国弗朗霍夫学会海因里希-赫兹研究所与丹麦技术大学研究人员合作完成的,研究人员在长度为29公里的单一玻璃光纤线路上创造了每秒10.2Terabit(太比特)的光纤传输速率新世界纪录,其每秒传输的数据量相当于240张DVD光盘。在此之前的世界纪录是由该研究所创造的每秒2.56Terabit。
2011年12月1日,武汉邮电科学研究院宣布,高速光通信实时传输关键技术研究取得突破,在一根光纤上,用正交频分复用技术方式传输的数据量超过240Gb/秒,相当于每秒钟能适时传输240部容量为1G、长度为40分钟的高清电影,又一次刷新世界光通信领域纪录。
光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的,在光纤通信网络的建设和维护中,最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗(光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗)和非接续损耗(弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗)两类。
无线图像传输系统从应用层面来说分为两大类,一是固定点的图像监控传输系统,二是移动视频图像传输系统。
1.固定点的图像监控传输系统
固定点的无线图像监控传输系统,主要应用在有线闭路监控不便实现的场合,比如港口码头的监控系统、河流水利的视频和数据监控、森林防火监控系统、城市安全监控、建筑工地等。下面按频段由低到高对不同的图像传输技术进行介绍。
1.1--2.4 GHz ISM频段的多种图像传输技术
2.4 GHz的图像传输设备采用扩频技术,有跳频和直扩两种工作方式。跳频方式速率较低,吞吐速率在2 Mbit/s左右,抗干扰能力较强,还可采用不同的跳频序列实现同址复用来增加容量。直扩方式有较高的吞吐速率,但抗干扰性能较差,且多套系统同址使用受限制。
2.4 GHz图像传输可基于IEEE802.11b协议,传输速率为11 Mbit/s,去掉传输过程中的开销,实际有效速率为5.5-6 Mbit/s左右。后来制订的IEEE802.11g标准,速率上限达到54 Mbit/s,在特殊模式下可达108Mbps,该标准互通性高,点对点可传输几路MPEG-4的压缩图像。
应用在2.4 GHz频段的还有蓝牙技术、HomeRF技术、MESH、微蜂窝技术等。随着应用范围的逐渐扩大,2.4 GHZ这个频段处于满负荷工作状态,其速率问题、安全问题、干扰问题值得进一步研究。
1.2--3.5 GHz频段的无线接入系统
3.5 GHz的无线接入系统是一种点对多点微波通信技术,采用FDD双工方式,用16QAM、64QAM调制方式,基于DOCSOS协议。其工作频段相对较低,电波自由空间损耗小,传播雨衰性能好,接入速率足够高,且设备成本相对较低。该系统具有相对良好的覆盖能力,通常达到5 km~10 km,适合地县市级单位低价位、较大面积覆盖的应用场合;还可与WLAN、LMDS互为补充,形成覆盖面积大小配合、用户密度稀密配合的多层运行的有机互补模式。存在的问题是带宽不足,只有上下行各30 MHz,难以大规模使用。
1.3--5.8 GHz WLAN产品
5.8 GHz的WLAN产品采用OFDM正交频分复用技术,在此频段的WLAN产品基于IEEE802.11a协议,传输速率可以达到54 Mbit/s,在特殊模式下可达108Mbps。根据WLAN的传输协议,在点对点应用的时候,有效速率为20 Mbit/s;点对六点的情况下,每一路图像的有效传输速率为500 kbit/s左右,也就是说总的传输数据量为3 Mbit/s左右。对于无线图像的传输而言,基本上解决了"高清晰度数字图像在无线网络中的传输"问题,使得大范围采用5.8 GHz频段传输数字化图像成为现实,尤其适用于城市安全监控系统。
ZWD-2422无线高清传输器 的工作频率4.9GHz-5.9GHz,当它收到其它RF设备或讯号干扰时能自动调整至适当的频率,所以一般不在5G左右频段的2.4G,3G不会干扰到ZWD-2422的无线高清传输。
WLAN传输监控图像,比较成熟的是采用MPEG-4图像压缩技术。这种压缩技术在500 kbit/s速率时,压缩后的图像清晰度可以达到1CIF(352×288像素)~2CIF。在2 Mbit/s的速率情况下,该技术可以传输4CIF(702×576像素,DVD清晰度)清晰度的图像。采用MPEG-4压缩以后的数字化图像,经过无线信道传输,配合相应的软件,很容易实现网络化、智能化的数字化城市安全监控系统。
2.4/5.8GHz 基于802.11n的产品,11n产品分为AN和GN分别工作于5.8GHz和2.4GHz,传输速率可达150、300、600Mbps,有效传输速率分别为60、160、300Mbps.随着高清摄像机的发展,这种高带宽的11N模式非常适合高清摄像机的传输。高清摄像机和高带宽无线传输设备的配合会逐渐成为无线视频监控的趋势。
1.4--26 GHz频段的宽带固定无线接入系统
LMDS系统是典型的26 GHz无线接入系统,采用64QAM、16QAM和QPSK三种调制方式。LMDS具有更大的带宽以及双向数据传输能力,可提供多种宽带交互式数据以及多媒体业务,解决了传统本地环路的瓶颈问题,能够满足高速宽带数据、图像通信以及宽带internet业务的需求。LMDS系统覆盖范围3公里~5公里,适用于城域网。由于世界各国对LMDS的工作频段规划不同,所以其兼容性较差、雨衰性能差,成本也较高。
2.移动视频图像传输系统
除了对固定点的图像监控的需求外,移动图像传输的需求也相当旺盛。移动视频图像传输,广泛用于公安指挥车、交通事故勘探车、消防武警现场指挥车和海关、油田、矿山、水利、电力、金融、海事,以及其它的紧急、应急指挥系统,主要作用是将现场的实时图像传输回指挥中心,使指挥中心的指挥决策人员如身临其境,提高决策的准确性和及时性,提高工作效率。富士达就移动视频图像传输采用公网和专用技术两种情况作相关介绍。
2.1 利用CDMA、GPRS、3G公众移动网络传输图像
CDMA无线网络的移动传输技术具有很多优点:保密性好、抗干扰能力强、抗多径衰落、系统容量的配置灵活、建网成本低等。CDMA采用MPEG-4压缩方式,用MPEG-4的CIF格式压缩图像,可以达到每秒2帧左右的速率;如果将图像调整到QCIF格式,则可以达到每秒10帧以上。但是,对于安全防范系统来说,一般采用低传输帧率而保证传输的清晰度,因为只有CIF以上的图像清晰度才可以满足调查取证的需要。如果希望进一步提高现场图像的实时传输速率,一个简单的方案是采用多个CDMA网卡捆绑使用的方式,用来提高无线信道的传输速率。市场上有2~3个网卡捆绑方式的路由器,增加网卡的代价是增加设备成本和使用成本。随着视频压缩技术的不断发展,单个网卡上3~4帧/秒图像传输速率是可以实现的,如果每秒钟可以传输3~4帧CIF格式的图像,可以满足一般移动公共交通设施的安全监控的要求。
GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,支持特定的点对点和点对多点服务,以"分组"的形式传送数据。GPRS峰值速率超过100 kbit/s,网络容量只在所需时分配,这种发送方式称为统计复用。GPRS最主要的优势在于永远在线和按流量计费,不用拨号即可随时接入互联网,随时与网络保持联系,资源利用率高。
3G技术已经取代GPRS和CDMA逐渐,可以实现的有效速率达384 kbit/s,在网络部署的城区,可以实时传输一路CIF图像,每秒可达到20帧。但需要注意的是,即使速率提高了很多,也不要认为所有的移动交通设施可以同时将图像传输回监控中心,因为同时概念对于公网图像传输来说几乎是不可能的。
2.2 用于应急突发事件的专用图像传输技术
对于一些应急指挥中心的图像传输系统,往往要求将突发事件现场的图像传输回指挥中心。例如遇到重大自然灾害,水灾、火灾现场,群众的大型集会和重要安全保卫任务现场等。这类应急图像传输系统不宜使用公众网络传输,最好采用专业的移动图像传输设备。但目前我国对此尚未专门规划频率。可用于移动视频图像传输的技术有以下几种。
2.2.1 WiMAX
WiMAX是点对多点的宽带无线接入技术,WiMAX采取了动态自适应调制、灵活的系统资源参数及多载波调制等一系列新技术,并兼具较高速率传输能力(可达70 Mbit/s~100 Mbit/s)及较好的QoS与安全控制。WiMAX802.16e覆盖范围可以达到1~3英里,主要定位在移动无线城域网环境。然而802.16e获得足够的全球统一频率存在一定难度,且建设成本和设备价格较高。
2.2.2无线网格(MESH)技术
无线"网格(MESH)"技术,可以实现较近范围内的高速数据通信。利用2.4 GHz频段,有效带宽可以达到6 Mbit/s,这种技术链路设计简单、组网灵活、维护方便。支持MeshController集中方式管理,终端数据无需配置,自动生成解决方案。支持MeshController热备份链路、自动漫游切换等功能。支持MeshController用户终端集中管理、多种验证方式使系统更安全。支持MeshController用户流量控制功能,可根据用户类型自由分配流量,支持限速,限流量,限制上网时间等功能。
对于固定无线图像传输可以采用成本较低的WLAN技术产品;对于移动视频图像传输可以采用公众移动网络或专用无线图像传输技术。希望有更多的同行能再进一步关注无线图像传输问题,以促进该行业的发展。