专利名称：一种远程监测监控系统及方法
技术领域：
本发明涉及监测领域，特别是涉及一种远程监测监控系统及其实现方法。
背景技术：
目前行业监测监控已越来越被人关注，也变得越来越重要了。有些行业中的监测监控已成为了日常生活中必不可少的一部分了，如环保行业的环境监测监控、公安部门的消防监测监控、安全生产监测监控等已成为了提高人们生活质量和保障生命财产的重要部分。有些行业的监测监控已成为行业发展的指向标，如机械行业的重要设备监测监控、生产行业的产品监测监控有效地保证了设备正常运转、产品保质使用。
但是现在还没有一个比较完整有效的远程监测监控系统来保证这些行业的监测监控，让分布广泛的监测点的监测数据及时准确地逐级传送到行业总部，让行业指挥中心能根据这些监测数据及时调整行业策略，以便能够有效地进行行业监控以便促进行业发展。
图1所述是现有技术基于GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)的远程监测监控系统的示意图，包括多个数据采集点的数据采集和发送装置，一个控制中心，所有的采集发送装置中包含类似于手机发射接收模块的ME，它将采集到的数据转发到GPRS网，通过GPRS网将数据传给控制中心，控制中心也通过GPRS网向各数据采集和发送装置发送控制数据。
该系统存在以下的问题(1)传输方式单一，不能根据监测数据的重要性要求进行选择控制传输。在同类监测中，有些监测数据重要性要求高，必须及时准确地发送给监控人员。而有些监测数据对重要性要求不是很高，可以延时发送给控制中心。对于这些该系统无法区别对待。
(2)不能有效保证数据能传输到控制中心。如果GPRS网络出现问题，由于没有其他传输方式，则监测数据不能到达控制中心。
(3)只能实现一级监测监控管理，不能实现多级监测监控管理，对于需要多级监测监控管理的情况该系统无法满足，如环境监测、火灾监测逐级监控，一旦发生重大事故上级应该能够立即知道，使上级能及时有效地调配资源控制事故。
发明内容
本发明提供一种远程监测监控系统，用于解决现有技术中不能对监测数据进行选择控制传输的缺陷。
本发明提供一种远程监测监控的方法，用于解决现有技术中不能对监测数据进行选择控制传输的缺陷。
本发明提供一种远程监测监控系统，包括一级监控站、收发装置及监控仪器，该收发装置包括数据采集单元，用于从所述监控仪器接收监测数据；中央处理单元；参数保存单元；及发送模块单元，其中该参数保存单元保存有系统参数表，该系统参数表配置有监测数据分类及发送方式参数，中央处理单元从数据采集单元接收监测数据，并查询系统参数表，根据系统参数表的配置控制发送模块单元将监测数据发送到所述的监控仪器。
其中，所述的发送模块单元包括短信发送模块和GPRS发送模块。
其中，所述系统参数表中的监测数据分类参数用于标识监测数据的重要性等级，所述的发送方式参数包括短信发送和GPRS发送。
其中，GPRS发送模块用于发送重要性等级高的监测数据，短信发送模块用于发送重要性等级低的监测数据。
其中，所述的系统参数表还包括一阀值表项，用于设定监测数据的阀值，当重要性等级高的监测数据大于所设定的阀值时，对应GPRS发送方式，当重要性等级高的监测数据小于所设定的阀值时或重要性等级低的监测数据，对应短信发送方式。
其中，所述的收发装置进一步包括发送切换模块，当其中一种发送方式发送失败时，收发装置自动切换到另外一种方式发送。
其中，所述的收发装置进一步包括判断模块，当所述的另外一种发送方式发送失败时，判断模块判断数据的重要性，对于重要性高的监测数据不停地依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止，对于重要性低的监测数据则会延时一段时间再依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止。
其中，进一步包括二级监控站，用于通过互联网接收所述一级监控站发送的监测数据。
本发明提供一种远程监测监控方法，包括以下步骤A、监控仪器收集监测点的监测数据；B、收发装置接收监控仪器传送的监测数据，并配置监测数据的分类及相应的发送方式；C、通过无线网络发送监测数据到监控站；D、监控站接收所述的监测数据。
其中，步骤B中，配置监测数据的分类是指对监测数据的重要性等级进行分类，所述的发送方式包括短信发送和GPRS发送。
其中，采用短信方式发送重要性等级低的监测数据，采用GPRS方式发送重要性等级高的监测数据。
其中，对所述的监测数据设定一阀值，当重要性等级高的监测数据大于所设定的阀值时，采用GPRS方式发送；当重要性等级高的监测数据小于所设定的阀值时，或重要性等级低的监测数据，采用短信发送。
其中，当其中一种发送方式发送失败时，自动切换到另外一种发送方式进行发送。
其中，当所述的另外一种发送方式发送失败时，判断数据的重要性，对于重要性高的监测数据不停地依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止，对于重要性低的监测数据则会延时一段时间再依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止。。
本发明的有益效果如下本发明远程监测监控系统通过对监测数据进行分类，并根据分类采用相应的发送方法，实现了重要性要求高的数据及时优先传输，而重要性要求不高的数据延时发送传输，有效的保证了重要性高的数据能及时的发送到监控站，以便监控站及时采取应对措施。
另外，采用GPRS和短信的方式进行数据传送，如果一种方式传输失败则自动尝试采取另一种方式传输数据，可以保证数据的有效传输。
另外，本发明远程监测监控系统采用多级监测监控网络架构，有效地实现了多级监测监控，监测数据能及时逐级上报。
图1为现有技术监测监控系统的示意图；图2为本发明监测监控系统的示意图；图3为本发明收发装置的结构示意图；图4为本发明收发装置的软件模块图；图5为本发明监控指令与设置指令流程图；图6为本发明发送数据过程流程图；图7是本发明数据发送方式自动切换流程图。
具体实施例方式
图2是本发明远程监测监控系统的网络结构示意图，该监测监控系统100包括一级监控站10、收发装置20、监控仪器201，进一步包括二级监控站及N级监控站(3≤N≤n，其中n为整数)，可以根据实际的需要确定N值。监控仪器201现场收集需要监测的数据，通过串口线或网线与收发装置20进行有线连接，将监测数据传送给收发装置20。收发装置20将采集的监测数据根据数据重要性要求区别以短信或GPRS方式通过无线GSM网/GPRS网发送到一级监控站10，一级监控站10可以将数据通过Internet网络发送给二级监控站。同样，二级监控站根据需要可以将数据通过Internet网络向上发送给三级监控站，依此类推直至最后N级监控站。
监控仪器201设置于监测现场，是获取监测数据与控制相关设备的装置，可能是几种设备的组合。例如根据监测数据对相关设备采取相应动作，如废气排放SO2超标则启动现场告警器通知现场操作工采取措施进行处理；或者接收到污水监测出现油脂超标排放并有造成重大污染事故的趋势，启动现场录像机对污水排放口的污水进行现场录像，可为环境监测部门提供有力证据。
请参考图3，是本实施例收发装置20的结构示意图。
该收发装置20硬件的基本组成包括以下几个单元多个端口，用于与监控仪器进行连接；监测数据采集单元，负责从端口采集监控数据；监控仪器控制单元，负责通过端口控制监控仪器；供电保护单元，负责收发装置20的供电；GSM/GPRS模块单元，负责收发短信或GPRS数据；系统参数保存单元，负责保存系统参数配置；及中央处理单元。
请参考图4，是本实施例收发装置20的软件模块图。收发装置20的软件由以下模块组成监测数据采集模块，负责通过端口集监控仪器201的数据；数据分析处理模块，负责对收集到的数据进行分析；监控仪器控制模块，负责通过端口对监控仪器201进行控制；系统参数配置模块，负责配置监测数据的阀值和发送方式等系统参数；短信收发模块，负责发送和接收短信；GPRS数据收发模块，负责发送和接收GPRS数据。
收发装置20通过一级监控站10或自身的设置命令可以将从监控仪器201接收到的监测数据，按照重要性进行分类，并根据监测数据设置发送方式或接受一级监控站10的设置指令来设置监测数据发送方式，并且能自动切换收发方式(GSM短信或GPRS)。
本发明中，关于监测数据重要性的规定，可以由不同行业的实际情况决定，例如在环境监测中的污水排放、废气排放监测中，对于那些达到了构成重大污染事故的监测数据(例如污水中油脂含量、废气中SO2含量)，可以将其重要性等级设置为高，而对于那些日常污水、废气监测数据(污水中酸碱度、废气中CO2等)并且没有构成污染事故的监测数据，则可以将其重要性等级设置为低。另外，也可以由收发装置20或者一级监控站10自行定义监测数据的重要性等级，例如，可以将实时性要求高的数据的等级设置为高重要性。
监测数据采集有两种方式一是软件中监测数据采集模块进行循环查询各个端口，读出端口数据即为与该端口相连的监控仪器的监测数据；一是监控仪器自动上报数据，软件中监测数据采集模块产生中断，获取上报的监测数据。
监测数据分类发送配置实现可以设计一张系统参数表存放在收发装置20中的系统参数保存单元中，以环境监测为例，可以设计如下表
监测数据编号指对监测项进行的编号；数据含义指监测项目的简称；阀值指构成污染事故的上限或下限值；实时性指隔多长时间进行定时发送数据；发送方式指监测数据采用GPRS还是短信方式；重要性指监测数据的重要等级度。这些数据可以在收发装置20中进行设置，通过一级监控站10进行设置。
监测数据采集模块获取到数据将数据传送到数据分析处理模块，数据分析处理模块查询系统参数表，根据配置采取相应的动作。例如监测数据采集模块获取到PH值为10，数据分析处理模块查询系统参数表，发现大于设定的阀值7，而且该数据重要性为B且发送方式为SMS，于是调用短信收发模块将数据以短信方式发送出去。如果监测数据采集模块获取到OIL值为30，数据分析处理模块查询系统参数表，发现大于设定的阀值20，而且该数据重要性为A且发送方式为GPRS，于是调用GPRS数据收发模块将数据以GPRS方式发送出去。
收发装置20采用GPRS方式传输重要性等级高的监测数据，采用短信方式来传输重要性等级不高的监测数据。另外，收发装置进一步包括一发送切换模块，能在一种发送传输方式发送失败的情况下自动尝试采用另一种方式发送监测数据。当GPRS网络状况不好时，收发装置20中的软件部分根据系统参数设置要求优先按设置模式尝试N次(N为整数，可以根据需要进行设置)发送，如果尝试始终失败，则收发装置20会立即自动切换为另一种发送方式，将监测数据发送给一级监控站，如果成功则采用该发送方式进行数据发送。
一级监控站10负责无线接收收发装置20发出的监测数据，并能无线监控仪器，如环境监测出现污水排放超标可启动现场污水排放录像。一级监控站10还可设置哪些重要数据类型需要实时上报给二级监控站，哪些数据需要定时上报给二级监控站。如达到造成环境污染事故的监测数据应该设置为实时上报二级监控站。上级部门可以根据上报数据分析，立即组织相关人员迅速到达现场进行事故分析、事故处理。而平常日常监测数据可以统计分析后设置定时(如月底)上报给二级监控站。同时该监控站还可根据行业标准规范进行数据统计分析(如环境监测中日常监测数据统计、环境污染数据统计分析等)。
二级监控站负责接受一级监控站10发送的数据并可设置哪些重要数据类型需要实时上报给上级监控站，哪些数据需要定时上报给上级监控站。如达到造成重大环境污染事故的监测数据应该设置为立即上报给上级监控站，实时通知上级监控站事故现场监测数据，上级部门可以根据上报数据分析，立即组织相关人员迅速到达现场进行重大污染事故分析、事故处理。同时该监控站还可根据行业标准规范进行数据统计分析(如环境监测中日常监测数据统计、环境污染数据统计分析等)。
N级监控站负责接受下级监控站的数据。该监控站可以作为行业监控站，接受下级各监控站数据，并根据行业标准对数据进行分析处理，供行业人士决策行业发展。同时能根据实时上报数据对行业动态实时了解。如达到重大火灾事故的监测数据，根据行业标准下级监测站必须将监测数据实时上报给国家消防监控站。
一级监控站10可以给收发装置20发送相关的指令，指示收发装置20进行相应的操作，指令发送过程如图5所示。一级监控站10将监控指令，以GPRS方式或短信方式发送给收发装置20，收发装置20对相应的监控仪器201进行控制，监控仪器201针对监测数据对相关设备采取相应动作，如废气排放SO2超标启动现场告警器通知现场操作工采取措施进行处理；或者当污水监测出现油脂超标排放并有造成重大污染事故的趋势时，一级监控站10可以发送现场录像指令到收发装置20启动现场录像机对污水排放口的污水进行现场录像，并将录像数据通过GPRS方式发送到一级监控站10，可为环境监测部门提供有力证据。
另外，一级监控站10将设置指令以GPRS方式或短信方式对收发装置20进行设置，收发装置20根据相关的指令，对数据的重要性等要求进行设置。
本发明中，若一级监控站10能与无线网络中的网关或短消息中心连接，则可以去掉一级监控站10侧的收发装置101。
系统实现过程如图6所示监控仪器201将监测数据传送给收发装置20，收发装置20根据数据实时性等设置要求，采用短信或GPRS方式将数据发送到一级监控站10，一级监控站10再将数据发送到二级监控站。例如在环境监测中的污水监测里，收发装置20通过一级监控站10或自身的设置命令可以将监测数据分类，当每一分类的数据达到造成重大污染事故的阀值后，数据发送设置为GPRS方式，否则采用短信方式发送。或者，将污水酸碱度等不重要监测点设置为B级，油脂含量等重要监测点设置为A级，对于A级数据达到造成重大污染事故的阀值后数据发送设置为GPRS方式，对于B级数据或A级数据的日常监测数据发送设置为短信方式。如果收发装置20按设置要求不能将数据发送出去则会尝试切换到另外一种方式发送监测数据。
发送方式自动切换流程如图7所示发送装置20首先根据设置要求运用无线模块AT指令集采用一种发送方式将监测数据发送到一级监控站10，如果发送N次失败，则运用AT指令集自动切换采用另外一种发送方式将监测数据发送到一级监控站10。另外，收发装置20还包括一判断模块，如果采用另外一种发送方式发送M次失败，则判断需发送数据重要性，若数据重要则不停地尝试依次采用两种发送方式进行监测数据发送，直到发送成功为止；若数据不太重要则延迟一段时间后尝试依次采用两种发送方式进行监测数据发送，直到发送成功为止。
GSM短信方式是一种无连接的无线数据传输方式，发送方(收发装置20)不能确认数据是否准确到达目的，而且短信数据在SMC(短消息中心)存在排队延时情况，因此对于一般不重要、实时性要求不高、数据量不大的数据可以采用短信方式进行传输；如果需要确认数据是否到达目的，可以增设一个确认机制，即目的(一级监控站10)收到数据后发送一条确认短信通知发送方。
GPRS方式是一种承载于IP之上的无线数据传输方式，并且GPRS只要网络状况良好就会时刻在线，具有发送数据速度快、实时性好、可靠性高等特点。因此对于实时性要求高、或数据量大的数据可以采用GPRS方式进行传输。
GSM网络建设已趋于完善，目前中国GSM网络覆盖范围在中心城市达到了100％，在边远地区也达到了90％以上。短信业务也发展得相当成熟了。
GPRS是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽最高可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS覆盖范围在中心城市几乎达到了100％，在边远地区也达到了80％以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合像金融交易、远程监测等行业的通信需求。
随着无线通信数字网络的发展，无线远程监测监控尤其是行业中的无线远程监测监控已成为发展的必然趋势，其应用领域极为广阔。
现有的远程监测监控系统只采用一种无线传输方式进行数据传输，要么采用GPRS方式，要么采用短信方式。这都存在一定的缺陷不能根据数据实时性和重要性要求区别对待，当监测点多时容易发生实时性重要性要求高的数据不能及时传输，被实时性重要性要求不高的数据堵塞。本发明远程监测监控系统100根据监测数据的实时性、重要性要求不同采用两种方式进行数据传输，有效地解决了实时性、重要性要求高的数据及时优先传输，而实时性、重要性要求不高的数据延时发送传输。另外如果一种方式传输失败则自动尝试采取另一种方式传输数据，可以保证数据的有效传输。
另外，目前远程监测监控系统只能实现一级监测监控，不能自动逐级将监测数据上报，这在行业监测监控中是不完善的。本发明远程监测监控系统100采用多级监测监控网络架构，有效地实现了多级监测监控，监测数据能及时逐级上报。
另外，采用本发明技术方案可方便系统扩容，如果需要增加监测范围和监测点，只需增设一级监控站，配置一级监控站和增加监测数据收发装置。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种远程监测监控系统，包括一级监控站、收发装置及监控仪器，该收发装置包括数据采集单元，用于从所述监控仪器接收监测数据；中央处理单元；参数保存单元；及发送模块单元，其中该参数保存单元保存有系统参数表，该系统参数表配置有监测数据分类及发送方式参数，中央处理单元从数据采集单元接收监测数据，并查询系统参数表，根据系统参数表的配置控制发送模块单元将监测数据发送到所述的监控仪器。
2.如权利要求1所述的远程监测监控系统，其特征在于，所述的发送模块单元包括短信发送模块和GPRS发送模块。
3.如权利要求2所述的远程监测监控系统，其特征在于，所述系统参数表中的监测数据分类参数用于标识监测数据的重要性等级，所述的发送方式参数包括短信发送和GPRS发送。
4.如权利要求3所述的远程监测监控系统，其特征在于，GPRS发送模块用于发送重要性等级高的监测数据，短信发送模块用于发送重要性等级低的监测数据。
5.如权利要求3所述的远程监测监控系统，其特征在于，所述的系统参数表还包括一阀值表项，用于设定监测数据的阀值，当重要性等级高的监测数据大于所设定的阀值时，对应GPRS发送方式，当重要性等级高的监测数据小于所设定的阀值时或重要性等级低的监测数据，对应短信发送方式。
6.如权利要求2至5任一权利要求所述的远程监测监控系统，其特征在于，所述的收发装置进一步包括发送切换模块，当其中一种发送方式发送失败时，收发装置自动切换到另外一种方式发送。
7.如权利要求6所述的远程监测监控系统，其特征在于，所述的收发装置进一步包括判断模块，当所述的另外一种发送方式发送失败时，判断模块判断数据的重要性，对于重要性高的监测数据不停地依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止，对于重要性低的监测数据则会延时一段时间再依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止。
8.如权利要求1所述的远程监测监控系统，其特征在于，进一步包括二级监控站，用于通过互联网接收所述一级监控站发送的监测数据。
9.一种远程监测监控的方法，包括以下步骤A、监控仪器收集监测点的监测数据；B、收发装置接收监控仪器传送的监测数据，并配置监测数据的分类及相应的发送方式；C、通过无线网络发送监测数据到监控站；D、监控站接收所述的监测数据。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤B中，配置监测数据的分类是指对监测数据的重要性等级进行分类，所述的发送方式包括短信发送和GPRS发送。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，采用短信方式发送重要性等级低的监测数据，采用GPRS方式发送重要性等级高的监测数据。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对所述的监测数据设定一阀值，当重要性等级高的监测数据大于所设定的阀值时，采用GPRS方式发送；当重要性等级高的监测数据小于所设定的阀值时，或重要性等级低的监测数据，采用短信发送。
13.如权利要求10至12任一权利要求所述的远程监测监控的方法，其特征在于，当其中一种发送方式发送失败时，自动切换到另外一种发送方式进行发送。
14.如权利要求13所述的远程监测监控的方法，其特征在于，当所述的另外一种发送方式发送失败时，判断数据的重要性，对于重要性高的监测数据不停地依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止，对于重要性低的监测数据则会延时一段时间再依次尝试两种发送方式发送直到发送成功为止。
全文摘要
本发明涉及一种远程监测监控系统，包括一级监控站、收发装置及监控仪器，该收发装置包括数据采集单元，用于从所述监控仪器接收监测数据；中央处理单元；参数保存单元；及发送模块单元，其中该参数保存单元保存有系统参数表，该系统参数表配置有监测数据分类及发送方式参数，中央处理单元从数据采集单元接收监测数据，并查询系统参数表，根据系统参数表的配置控制发送模块单元将监测数据发送到所述的监控仪器。本发明远程监测监控系统通过对监测数据的分类，并根据分类采用相应的发送方法，有效地解决了重要性要求高的数据及时优先传输，而重要性要求不高的数据延时发送传输，保证了重要性高的监测数据能够被及时的传送。
文档编号H04L12/00GK1859309SQ20061003457
公开日2006年11月8日 申请日期2006年3月18日 优先权日2006年3月18日
发明者张勇 申请人:华为技术有限公司