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1、杭州电子科技大学硕士学位论文 I 摘 要 随着我国工业化的快速发展，环境日益恶化已是不争的事实，环境问题已经严重制约了我国可持续经济的发展，全面实施环境监控已经成为了环境管理的迫切需要。环境数据传输过程是环境监测系统的重要组成部分，是贯彻环境保护法规，执行环境标准，计算工业污染物排放量，评价环境质量的重要手段。目前我国的环境自动监测传输系统才刚刚起步，尚没有统一的标准和完善的法规，环境数据传输的可靠性和真实性暂时难以得到保证，这必将对环境保护工作的发展产生极大的影响。 因此，论文首先简要阐明了环境数据传输过程中涉及的技术，讨论了数据在传输过程中的特点和常见的联网方式。然后总结和借鉴国内外环境数
2、据传输的方式及软件架构思想，通过对环境数据传输过程中现存问题的分析与研究，探讨了在数据传输过程中，为解决环境数据采集及传输过程的通信问题，上位机软件设计应该具有层次化，模块化的结构。最后，设计和实现了一个可靠有效的环保数据传输系统，将传输协议形成一组从上到下的协议栈。 在提供基本网络数据传输的基础上，针对环保监测软件与测量终端传输数据的可靠性和传输协议的多样性要求，对传输的环保数据进行循环冗余码校验和分组重传，并根据命令定义文件生成传输的命令和解析传输的数据，以确保环境数据能与测量终端能够高效可靠的进行数据交互。 论文的最后部分对关键模块进行单元测试，并应用于烟气连续排放监测系统（CEMS）软
3、件中。数据传输测试中使用聚光科技的 OMA 光学分析仪器作为环境数据测采集仪器；传输网络根据实际的联网情况，采用了串口、有线网络和无线 GPRS 这三种传输方式；在传输协议部分，选择了环保行业内最普遍使用的国家标准协议和 Modbus 工业数据传输协议。测试结果表明该框架达到了设计的目标，为上层提供了非常完善的传输服务，这样上层应用程序就不必再做许多工作，提高了代码的公用性和扩展性，大大简化了上层传输协议软件的设计和实现，为环保数据监控软件提供了具有实用价值的环保数据传输模块，在实际应用中，对我国在线环境监测系统的推广建设提供了一定的设计思路。 关键词：环境监测，网络通讯，协议栈，分层结构 杭
4、州电子科技大学硕士学位论文 II ABSTRACT With the rapid development of Chinese industrialization，emission-source pollution, industrial waste gas and waste water emissions rapid growth, our environmental pollution is already very serious, and has seriously hampered Chinese sustainable economic development. The full
5、 implementation of environmental monitoring had become an urgent need for environmental management. Environmental data and transfer process is an important component of environmental management. As an important means of evaluation of environmental quality, it used to implement environmental regulati
6、ons, enforce of environmental standards and calculate emissions of industrial pollutants. Currently, Chinas environment automatic monitoring transmission has just started, there were no uniform standards and perfect laws and regulations, environmental data transmission reliability and authenticity a
7、re difficult to be ensured. It would greatly influence the development of environmental protection work. So in this paper, we summarized and drew domestic and international environmental data transmission of software architecture, analyzed and researched the existing problems in the process of the e
8、nvironmental data transmission. We also discussed the ways of software designs by combining with layering and modular. To solve the environmental data acquisition and transmission of the communication problem, we designed and implemented a reliable and effective framework for environmental data tran
9、smission. On providing the basic network data transfer, to satisfy the requirement of the reliability of communication and the diversity of transport protocol between ends-computers, we did the Cyclic Redundancy Check and re-transfer packets with transferred data. We created transfer command and par
10、se transfer data base on our command, as to provide high performance and reliable interaction between the environmental monitoring site and environmental monitoring center. We tested this framework by functional and integration, then applied to CEMS software. Environmental data acquisition using FPI
11、 Companys instruments called Optical Multi-Channel Analyzer. Base on the actual usage of transmission network, we used a serial port, cable networks and GPRS three means of transmission. In the choice of transport protocol implementation, we choice national standard protocol (HJ212) and Modbus RTU p
12、rotocol that most widely used in environmental protection industry. The results showed that the framework meets the design goals. For the upper, it provided a very comprehensive transport-service and the upper application programs did not have to do a lot of work, it also enhanced code interoperabil
13、ity and scalability. We can say it greatly simplified the upper transfer protocol design and implementation, the 杭州电子科技大学硕士学位论文 III environmental data transmission module provided practical values when designing the environmental data monitoring software. In practice applications, it can promote a c
14、ertain amount of design ideas for on-line environmental monitoring system Keywords：Environmental Monitoring, Network Communication, protocol stack, Hierarchy 杭州电子科技大学杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作
15、品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权说明学位论文使用授权说明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 （保密论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期
16、： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 杭州电子科技大学硕士学位论文 1 第1章 绪论 1.1 概述 改革开放三十年来，我国经济快速增长，工业化和城市化快速推进，“中国制造”已经走向了全球。与此同时，建筑噪音污染、放射源污染、化学品残留物、汽车尾气排放、工业外排的废气和废水量也迅速增加，使得现有的环境污染问题十分突出，严重制约了我国经济与社会的进一步发展。 全面建设环境自动监控已经成为环境管理的迫切需要1-6，是贯彻科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是“建设资源节约型、环境友好型社会”的必然选择，对于调整经济结构、转变增长方式有着及其重要而深远的意义。因此，越来越多的组织和企业投入到环境监测产品的开发中来，越来越多的测量设备应用到环境监测上。各级环保相关部门和企业均拥有很多测量设备进行环保数据监测。但是由于目前尚没有统一的环保数据传输标准和明确的法规指导，造成每一个组织或企业的环保监测都是独立的，组织与组织之间
