CN102647471A - 基于pm2.5空气质量自动监测的远程诊断系统 - Google Patents

Abstract

基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，系统的基本结构由三级组成，第一级由中心站主机和调制解调器组成，第二级由监测子站计算机或数据采集器以及调制解调器构成，第三级由监测子站的分析仪器组成；其中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接，监测子站的计算机或数据采集器与监测子站的分析仪器连接。基于VPN的能使iPort诊断软件充分发挥功能的网络连接技术，采用GPRS或3G无线通讯为辅助网络通信手段，构建远程诊断的空气监测系统的专家系统，为客户提供远程PM2.5空气质量诊断服务，建设和应用方便、功能齐全、功耗低、实用性强，智能化程度高，使用效果好，便于推广使用。

Description

基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统

技术领域

本发明涉及国际专利分类H04数字信息的传输或G08C测量、控制信号或类似信号的传输系统技术领域，尤其是基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统。

背景技术

    现有技术中，在城市空气质量日报或周报中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物是人们较为熟悉的两种大气污染物。PM，英文全称为particulate matter(颗粒物）。可吸入颗粒物又称为PM10，指直径大于2.5微米、等于或小于10微米，可以进入人的呼吸系统的颗粒物；总悬浮颗粒物也称为PM100，即直径小于或等于100微米的颗粒物。目前，通用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。 

　　气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。 

　　每个人每天平均要吸入约1万升的空气，而进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害正在逐步受到广泛重视。 

　　中国研究结果还表明，PM2.5和PM10浓度越高，儿童及其双亲呼吸系统病症的发生率也越高，而PM2.5的影响尤为显著。在欧盟国家中，PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。而PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。目前国际上主要发达国家以及亚洲的日本、泰国、印度等均将PM2.5列入空气质量标准。而最为悲催的是，PM2.5尚未被列入我国环境空气质量指标，因此这就成了美国大使馆数据和政府官方数据直接冲突的根本原因。 

一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧，如机动车尾气、燃煤、挥发性有机物等。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。

然而，在这一较前沿的领域内，监测技术公开较少，尤其是远程监测，以及具有引用价值的远程专家评断技术尚未见公开。

在已公开专利文献中，有少量涉及远程环境监测的内容，相关专利文献包括：专利申请号201020668830一种空气质量参数远程自动监测系统，包括数据采集传输终端和通过无线通信网络与数据采集传输终端进行远程通信的数据接收监控端，数据采集传输终端为布设在被测量环境中的多个传感器节点，传感器节点包括电源电路、处理器、Ａ／Ｄ转换器和接在Ａ／Ｄ转换器输入端的传感器，处理器接收Ａ／Ｄ转换器所输出的信号并经过分析处理后输出给接在其输出端的无线传输模块一，数据接收监控端由与无线传输模块一通过无线通信网络进行无线通信的无线传输模块二和与无线传输模块二相接且用于实时显示空气质量状况的数据显示模块构成。

专利申请号201110192253基于无线传感器网络的海洋环境远程监测预警系统及方法，包括无线传感器网络、无线网关、网络控制系统和海洋环境监测中心，其中无线传感器网络包括位于待测点的无线传感器节点和汇聚节点，所述无线传感器节点通过汇聚集点接入无线网关，无线网关与网络控制系统相连，网络控制系统通过英特网连接到海洋环境监测中心。相应的还公开了一种基于无线传感器网络的海洋环境监测方法。

 

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统。

实现本发明的发明目的措施在于：系统的基本结构由三级组成，第一级由中心站主机和调制解调器组成，第二级由监测子站计算机或数据采集器以及调制解调器构成，第三级由监测子站的分析仪器组成；其中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接，监测子站的计算机或数据采集器与监测子站的分析仪器连接。

 

本发明的优点在于，基于VPN的能使iPort诊断软件充分发挥功能的网络连接技术， 采用GPRS或3G无线通讯为辅助网络通信手段，构建远程诊断的空气监测系统的专家系统，为客户提供远程PM2.5空气质量诊断服务，可用于远程环境的实时监测预警，结构简明，建设和应用方便、功能齐全、功耗低、实用性强，智能化程度高，使用效果好，便于推广使用。

 

附图说明

图1是本发明中的监测系统设备配置示意图

图2是本发明中的远程监测系统的 VPN 虚拟网组网示意图

图3是本发明中的远程诊断专家系统的总体结构图

图4是本发明中的基于专家系统的远程诊断流程示意图

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明。

本发明中，系统的基本结构由三级组成，第一级由中心站主机和调制解调器组成，第二级由监测子站计算机或数据采集器以及调制解调器构成，第三级由监测子站的分析仪器组成；其中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接，监测子站的计算机或数据采集器与监测子站的分析仪器连接。

所述连接包括有线通信或无线通讯方式。

监测子站的分析仪器包括PM10监测仪，以及气象仪、NO₂/SO₂/CO/O₃检测仪中的一个或多个。

所述PM10监测仪前端连接采样总管。

所述，NO₂/SO₂/CO/O₃检测仪与零气发生器和动态校准仪连接。

作为实施例，所述，中心站通过 Modem 借助公共电信网络同监测子站数据采集器实现远程通信；一个中心站至少与1个监测子站连接，每个监测子站至少与1个采集分析仪器连接。

仪器可以分为多个组，每组仪器通过模数转换器连接数据采集器或仪器 RS-232 口以串联方式相连，两组仪器之间不能相互通信。

站房室温传感器与监测子站的计算机或数据采集器连接。

前述中，在有2个以上监测子站时，两个监测子站之间不能相互通信。

本发明中，第一级中的中心站主机，是整个系统中的最高控制中心，具有系统的最高权限，其主要负责数据处理和系统控制，并负责处理全站所有汇总的数据并且对外部发布数据，而且能远程控制站内所有监测子站工控机和所有监测子站分析仪器。

本发明中，第二级中监测子站的数据采集器，通过公共电信网与第一级进行通信，传输系统采用主从式通信方式，中心站主机是上位机，监测子站数据采集器是下位机，下位机至少有1个，每个下位机除了服务上位机响应上位机命令和传输数据外，并且负责数据的数据预处理工作及控制本站监测仪器，不能与其他监测子站数据采集器进行通信；每个监测子站独立为一个整体。

本发明中，第三级中的监测子站监测仪器，属于系统中的最底层，主要负责按照系统要求和配置进行数据采集的工作，并响应监测子站数据采集器传送数据。

前述中各仪器的校准，最主要的和最可靠的方式还是在仪器本身进行校准。所述仪器包括数字量仪器和模拟量仪器，数字量仪器可以直接使用命令;模拟量仪器则要通过数/模，模/数转换数据才得以使用。

作为实施例，所述监测子站的分析仪器数据采集使用 RS232 口，所有仪器以串联方式相连接组成一组，节省计算机 RS-232 串口；另外，也可以通过模拟输出由模数转换器接到数据采集器。

本发明中，中心站从监测子站数据采集器远程采集数据，监测子站数据采集器从监测子站分析仪器的数据，监测子站监测仪器采集本地大气的数据。

作为实施例，为降低建设成本，便于实施，在中心站和监测子站间优先选用iPort软件提取数据量。其原因在于，现有技术中中心站从监测子站提取数据量最大的是该软件。

所述iPort 软件通常通过 Clink 的协议采集监测子站分析仪器的数据。iPort 主要有 Clink 方式的以下命令构成，屏幕显示命令“isc screen”，动态数据显示命令：“erec”，以及历史数据显示命令：“Lrec,srec”。其中屏幕显示需要占用 19200 字节（bytes），每一个字节中 2 位作为一个像数，４个像数一个字符，屏幕上共显示 320×240 的字符。动态数据显示每次需要 433个英文字符，历史数据显示假定是最近一个月的信息量，每１小时采样一行数据，一行数据为 177 个字符，每个字符字节，总共为 30*24*177=127440 个字符。因此如果屏幕进行动态刷新的话，需要用到屏幕显示及动态数据显示，这样每一次的字节是 19200+433=19633 个字节，以 Modem 的点对点通讯所常用的9600bps 的波特率来算，需要 16.3 秒的时间。如果调用一次历史数据，则传输一次 127440 个字符需要 105.7 秒的时间。对 42I 来说，显示测量数据的最小的平均时间为 10 秒，因此如果动态刷新一次屏幕的话，通过 iPort 采集的画面的可以进行更新，但是如果很多情况下需要连续切换画面，因此更新速度无法跟上仪器本身显示的速度。

本发明中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接采用宽带组网。即，基于VPN的能使iPort诊断软件充分发挥功能的网络连接技术，连入Internet的中心站主机通过VPN隧道直接访问监测子站内的分析仪器；当作为 VPN 服务器的数据采集器发出 VPN 连接请求时，数据采集器就给中心站主机分配一个 VPN 虚拟网络上的 IP 地址。这一地址与内部局域网在同一网段，即 192.168.1. x 网段网址，如 192.168.1.100。这样中心站主机就通过隧道方式加入了监测子站的内部局域网，从而直接访问内部局域网中的各分析仪器，运行 iPort 软件就能对其进行远程控制和诊断。

另外，作为替代措施，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接采用采用GPRS或3G无线通讯为辅助网络通信。GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包Packet式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。3G是第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。

在本发明中，在中心站用 iPort 软件，远程控制 146I 提供零气及不同质量浓度的标准气体，验证分析仪器PM2.5的各个指标是否在正常的范围内，以此分析和判断分析仪器的故障；用 iPort 软件远程控制 146I，还可以完成对现场不同种类的“i”系列分析仪器的校零和校标工作，在仪器发生了零点漂移时，通过 iPort 远程控制 146I 仪器对分析仪器进行校零/校标，使仪器恢复正常工作。

在本发明中，中心站工作时，依赖于专家系统，该专家系统本质上是一种或一组智能的计算机程序，它能借助人类的知识采取一定的搜索策略并通过推理的手段去解决某一特定领域的困难问题。为了完成专家系统的基本功能，一个专家系统至少要包含知识库、推理机及人机接口 3 个组成部分，在知识库创建和维护阶段、领域专家与知识工程师合作，通过人机接口对知识库进行操作，在推理阶段，用户也是通过入机接口将研究对象信息传送给推理机，推理机根据推理过程的需要，检索知识库中的各条知识或继续向用户要研究对象信息。推理结果也通过人机接口返回给用户； 知识库包含所要解决问题领域中的大量事实和规则，是领域知识及该专家系统工作时所需的一般常识性知识的集合，这些知识可以用一种或几种知识表示方法来表示，知识表示方法决定着知识库的组织结构并直接影响整个系统的工作效率；知识库是一个独立的实体，应易于存入新的知识而且不和已有的知识互相发生干扰，它内存的知识通过程序来提取和管理； 推理机是专家系统的组织控制机构，它根据当前的输人数据，如设备运行时的各种特征，运用知识库中的知识，按一定的策略进行推理，以达到要求的目标；在推理机的作用下，一般用户能够如同领域专家一样解决某一领域的困难问题； 人机接口有时又被称为用户界面，是专家系统和用户之间进行信息交换的媒介。它常常以用户熟悉的手段，如自然语言、图形、表格等，与用户进行交互 既要把用户输人的信息转换成系统的内部表示形式，然后由相应的部件去处理，又要把系统内部的信息显示给用户，优美、友好的用户界面是专家系统的重要组成部分。

前述中，具有一般结构的专家系统工作原理大致为：在知识库创建和维护阶段，知识获取了系统在领域专家和知识工程师的指导下，将专家知识、研究对象的结构知识等存放于知识库中或对知识库进行增加、删除和修改等维护工作；在推理阶段，用户通过人机接口将研究对象的信息传送给推理机。推理机根据推理过程的需要，对知识库中的各条知识及全局数据库中的各项事实进行搜索或继续向用户索要信息。最后，推理结果也通过人机接口返回给用户；如需要，解释子系统可调用知识库中的知识和全局数据库中的事实对推理结果和推理过程中用户提出的问题作出合理的解释。专家系统主要由两部分组成，一部分是实时故障检测单元。用于在中心站通过 internet 网络远程连接到监测子站的分析仪器，主要是采集仪器的状态信息或对故障信号进行特征提取，然后进入专家库查找到相应的代码，查到代码后将其转到相应的专家系统推理机，专家系统推理机根据专家库进行判别。如果根据现有的信息还需要进行进一步的判别，专家系统就将相应的信息传递给实时故障检测单元对监测子站分析仪器进行进一步的检测，用户也可以用iPort 软件进行辅助的手动检测或调整。

前述中的故障诊断专家单元，主要是接收来自实时故障检测单元的故障代码，在专家库里通过推理机查找相应的解决方案。如果发现对应的故障代码无法定义故障类型，则反馈给实时故障检测单元，指导其进行进一步的进行测试，使之提供进一步的信息，从而达到自我诊断的目的。

 

本发明在工作时，中心站以中心站主机为载体，采集来自监测子站的实时数据，并生成各种数据报告，如小时均值报告、日／月／季／年均值报告、API污染指数报告等。

尤其是，中心站主机进行通信数据预处理、数据通信、入库前数据过滤、数据应用、

其具体功能有：

(1)通信数据预处理

系统中的中心站和子站之间的通信以事先设定好的通信方式进行，因此在通信之前需要将待传输的信息按指定要求进行相关处理。在进行如显示等功能之前，也需在数据传输前对其进行相应的预处理。

(2)数据通信

需要传递的数据与信息按照指定格式进行传输，中心站的数据通信需求主要集中在中心站与子站、中心站与中心站管理员、中心站与各终端之间。

(3)入库前数据过滤

对于垃圾数据，如传输过程中产生的错误数据与信息，需要在存储至中心站数据库之前进行过滤处理。

(4)数据应用

中心站的数据应用需求包含数据过滤、数据查询、数据统计分析、数据报表、子站远程监控及报警、用户管理和站点管理等多个方面。所述的：

数据过滤:在进行数据统计时，为了确保参与统计的数据的有效性，需要对性能参量的上限阂值和下限阂值进行设置，过滤来自子站的无效或错误数据。

数据查询:系统根据键入的时间段和选中的子站名称，显示一个或多个子站在这个时间段里的所有数据和数据的有效性等相关信息。

数据统计分析:对各项污染物数据按照有效性规定进行相应的统计分析。

数据报表:根据报表面向的对象不同，而生成符合相应需求的报表，包括面向上级单位的报表、面向单位领导的报表、面向公众媒体的报表等。

子站远程监控及报警:根据子站监测仪器的工作状态和子站的数据统计合理的判断出子站监测仪器的运行状况，并根据子站监测仪器的报警方式，及时做出相应的回应和处理。

用户管理:包括用户名、密码、权限、用户密码修改、找回帐号密码、修改用户资料等功能。分为系统管理员和一般用户管理员，其中系统管理员占有较高的权限。

站点管理:包括子站信息管理和子站辅助信息管理。子站信息包括子站代码、子站名称、子站状态、与中心站的连接方式、与中心站的连接速率、模拟通道个数、数字通道个数、备用通道个数等。子站辅助信息包括子站联系人、子站地址、联系电话号码等。

本发明中，监测子站包括数据采集器和参数测量模块，其中数据采集器以工业控制计算机为载体，还包括数据采集与控制模块和数据处理与远程通讯模块，其主要功能是采集各分析仪器的测量数据，形成数据报告，并根据中心站的指令上传数据报表；而参数测量模块是由参数测量仪器所组成，包括气态污染物测量仪器，颗粒物测量仪器和气象参数测量仪器。

前述中，分析仪器的主要作用是进行空气采样并给监测子站数据采集器提供环境空气的监测参数。具体功能分配如下：

(1)设备驱动

子站需要直接和各空气质量监测仪器相连，因此需要对其及一系列相应的硬件设施进行有效的驱动，保证运行的正常进行。

(2)数据采集

根据各空气质量监测仪器设备生产厂商提供的与其仪器相应的通讯协议，采集来自各仪器设备的相关数据信息。

(3)入库前数据过滤

对于从仪器设备上采集来的确定错误及无效的数据、传输过程中产生的错误数据与信息等，子站在存储至其数据库之前进行相应的过滤处理，保证数据的有效性。

(4)通信数据预处理

参考中心站通信数据预处理。

(5)数据通信

子站的数据通信需求主要集中在子站与各空气质量监测仪器、中心站与子站、子站与子站管理员、子站与各终端之间。

(6)数据应用

环境空气质量自动监测系统子站的数据应用需求包括:数据过滤、数据查询、数据统计分析、数据报表、用户管理、监测仪器管理。

 

本发明的突出进步在于：实现远程诊断的空气监测系统用户可以定期的对系统进行自动检测，能早期的预防和发现故障症状，早期的进行维修；企业可以申请专家进行异地进行诊断，提高诊断的准确性和可靠性；应对突发环境事故，企业可以进行针对性地对某些项目进行实时监测，提高系统的响应速度；用户可以共享诊断各个地区的诊断知识；可以切实加强与各个空气监测站的合作，共享监测数据；对于偏远地区的设备，能加强远程监控和管理，为设备的安全运行提供可靠的技术保障。同时一旦发生故障，能及时地获得诊断结果，从而保证设备的正常运行；对于环境空气质量日报和预报，可以保证仪器提供可靠的数据，即使有了故障，也能早期的进行发现和诊断，提高维修的响应速度，保证环境空气质量日报和预报工作的正常开展。

本发明在应用中，能够准确地从各种自动监测仪器中采集数据，实现子站内大量的不同种类的自动监测仪器数据的顺利采集和发送，数据可实现本地存储，障数据准确无误地发送和接收，能满足日常日报预报的要求, 利用可视化界面，显示仪器监测的数据以及工作状态，并能对子站随时远程监控。

 

本发明采用计算机软件、大型关系数据库、网络通信等技术，通过对环境空气质量数据的采集，建立起为环境空气质量监控系统管理运营与决策提供服务的环境空气质量自动监控平台，集自动化信息采集、传输与控制、信息管理、信息综合分析和信息提取等功能为一体，将支持环境空气质量监测管理业务的全过程，通过系统建设，全面实现环境空气质量管理业务的信息化和自动化。

 

本发明中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接采用 VPN网络连接技术两种方式：VPN+ADSL 连接方式和基于OpenVPN+ADSL的连接方式。

（1）   VPN+ADSL 连接方式

实现VPN的技术包括配置管理技术、隧道技术、协议封装技术和密码技术等。这些技术可以应用在TCP\IP协议的数据链路层、IP层、TCP层和应用层。根据实现技术不同，VPN主要可分为PPTP(Point-to-Point TunnelingProtocol)、L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol)、MPLS(Multi protocol Label Switch)、IPSec(IP Sevurity)、SSL(Secure Socket Layer)等几类，其中IPSec VPN和SSL VPN是目前应用最广泛的两种VPN解决方案。其中IPSec VPN在IP层上对数据包进行高强度的安全处理，提供数据源地址验证、无连接数据完整性、数据机密性、抗重播和有限业务流机密性等安全服务。SSL VPN是一种基于SSL/TSL的协议，以Web Server构架为依托的VPN实现。IPSec协议一直被认为是构建VPN最好的选择，从理论上讲，IPSec协议提供了网络层以上所有协议的安全，但是因为IPSec协议的复杂，使其很难满足构建VPN要求的灵活性和可扩展性。安全套接层协议（Secure Socket Layer）是由Netscape公司设计的基于Web应用的安全协议，它指定了一种在应用程序协议（如Http、Telnet、SMTP和FTP等）和TCP/IP协议之间提供数据安全性分层的机制，它为TCP/IP连接提供数据加密、服务器认证、消息完整性以及可选的客户机认证。SSL VPN是近年来兴起的一种新型安全VPN，它是一种基于隧道技术，利用SSL/TLS协议结合强加密算法、身份认证技术开发而成的安全VPN。它通过数据包封装技术来实现虚拟专用网的私有性，通过PKI技术和加密技术来鉴别通信双方的身份和确保传输数据的安全。SSL VPN工作在系统用户空间，具有组网灵活性强，管理维护成本低，用户操作简便等特点。SSL VPN可以构建外联网、内联网和远程访问等多种VPN系统，支持IPv4/v6，Netware IPX，Appletalk等多种网络协议，可成功穿越NAT设备。SSL VPN具有丰富的技术特点:客户端支持维护简单，提供增强的远程安全连接功能，提供更细粒度的访问控制，能够穿越防火墙等设备，能够较好地抵御外部病毒攻击，网络部署方便灵活。

（2）基于OpenVPN+ADSL的连接方式

OpenVPN是一种典型的SSL VPN。OpenVPN采用OpenSSL加密库，支持多种常用的加密算法，例如AES, Blowfish,3DES等，能确保隧道数据安全。OpenVPN是开源软件，能极大程度地降低企业VPN构建成本。Openvpn提供了一个实现SSL VPN全部功能的VPN解决方案。使用Openvpn可以在任意的IP子网之间建立隧道连接，也可以通过单独的UDP或TCP端口在任意的虚拟网卡之间建立隧道连接。并且可以配置一个具有可扩展性的、带有负载平衡功能的VPN服务器，用它可以处理来自不同地方的、成千上万的VPN客户端的动态连接请求。Openvpn自身提供了包括DES、3DES、BLOWFISH、IDEA等加密算法，利用这些加密算法和认证功能来保护VPN中的数据在Internet上传输。对于公钥加密算法和摘要算法，它支持RSA、MD5 和SHA。在Windows下，Openvpn支持从符合WindowsCryptoAPI规范的智能卡中读取数字证书和私钥。Openvpn还针对不可靠的网络下的应用做了严格的设计，以保证其不论在正常操作还是灾难恢复中都能可靠正确地工作。使用OpenVPN具有多种优点： 基于SSL协议，安全，并使用单一TCP或UDP端口即可实现； 使用双向认证，服务器只需保存自己的证书和密钥； 服务器只接受哪些由自主CA证书签名的客户端，并有撤回机制，而不需重建整个PKI；可以实现基于Common Name 的权限控制；

     本发明系统采用计算机软件、大型关系数据库、网络通信等技术，通过对环境空气质量数据的采集，建立起为环境空气质量监控系统管理运营与决策提供服务的环境空气质量自动监控平台，集成自动化信息采集、传输与控制、信息管理、信息综合分析和信息提取等功能，支持环境空气质量监测管理业务的全过程，能实时的采集各个监测点的数据，并将环境空气质量监测系统的监测结果，及时地上报国家环境监测总站、省市环境监测中心站。本发明的实施，通过系统建设，了解和掌握环境污染的情况，进行大气污染质量评价，并提出警戒限度，全面实现环境空气质量管理业务的信息化和自动化。   

本发明中，部分监测子站会分布在比较偏远的地区，监测子站的仪器一般是无人值守但需定期的进行维护，系统实行自动化管理，用于对城市或区域性范围内的空气质量进行连续监测，自动记录监测子站所在地的环境PM2.5空气质量。

本发明是以自动检测仪器为核心的自动“测控”系统，其中利用远程诊断的技术，更加方便使用者作出判断与使用，基于物理光学测量原理，没有试剂的消耗，维护量较小，远程测控诊断空气中PM2.5的含量，精确而稳定。

 本发明利用计算机网络进行网络化测控，可以有效降低组建测控系统的费用，实现资源共享，通过网络进行测控和数据采集，可以实现远程状态监测和故障诊断，使得测控范围涉及空间和时间的界限显著扩展，更加符合环境事件本身的特性，同时网络化测控可以使测试人员克服时间和空间的限制，及时地获取所需的信息，同时可以实现对测控设备的远距离测试与诊断，提高测控效率，减少测控人员的工作量。

本发明通过基于Internet的实时数据传输，作为技术支持的环境专家数据库可及时地为客户提供远程PM2.5空气质量诊断服务，对于保障相关检测作业进入实用阶段具有重要意义。

在以上实施例中，未及叙述的涉及实施的其他必要技术等采用现有技术，不再依次列举详述。

Claims (8)

1.基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征是：系统的基本结构由三级组成，第一级由中心站主机和调制解调器组成，第二级由监测子站计算机或数据采集器以及调制解调器构成，第三级由监测子站的分析仪器组成；其中，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接，监测子站的计算机或数据采集器与监测子站的分析仪器连接。

2.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，所述连接包括有线通信或无线通讯方式。

3.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，监测子站的分析仪器包括PM10监测仪，以及气象仪、NO₂/SO₂/CO/O₃检测仪中的一个或多个；中心站通过 Modem 借助公共电信网络同监测子站数据采集器实现远程通信；一个中心站至少与1个监测子站连接，每个监测子站至少与1个采集分析仪器连接；仪器可以分为多个组，每组仪器通过模数转换器连接数据采集器或仪器 RS-232 口以串联方式相连，两组仪器之间不能相互通信。

4.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，第一级中的中心站主机，是整个系统中的最高控制中心，远程控制站内所有监测子站工控机和所有监测子站分析仪器；第二级中监测子站的数据采集器，通过公共电信网与第一级进行通信，传输系统采用主从式通信方式，中心站主机是上位机，监测子站数据采集器是下位机，下位机至少有1个，每个下位机除了服务上位机响应上位机命令和传输数据外，并且负责数据的数据预处理工作及控制本站监测仪器，不能与其他监测子站数据采集器进行通信；每个监测子站独立为一个整体；第三级中的监测子站监测仪器，属于系统中的最底层，主要负责按照系统要求和配置进行数据采集的工作，并响应监测子站数据采集器传送数据。

5.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，所述监测子站的分析仪器数据采集使用 RS232 口，所有仪器以串联方式相连接组成一组，节省计算机 RS-232 串口；另外，也可以通过模拟输出由模数转换器接到数据采集器。

6.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，在中心站和监测子站间优先选用iPort软件提取数据量。

7.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接采用宽带组网。

8.如权利要求1所述的基于PM2.5空气质量自动监测的远程诊断系统，其特征在于，中心站通过调制解调器与监测子站的计算机或数据采集器连接采用采用GPRS或3G无线通讯为辅助网络通信。

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