智能大数据采集仪项目申报材料

技术领域：资源与环境--环境监测技术与设备--在线连续自动监测

系统

项目编号：

江苏省科技型中小企业技术创新资金

项目申报书

项目名称:智能数据采集仪

申报单位:江苏明道保全系统工程有限公司法人代码:75642886-7 经营地址:苏州市金阊区彩香路6号A座邮编:215008

项目负责人:吴晗琛电

话:0512-********

所在地区:苏州市金阊区（县、县级市、市辖区、国家高新区）

所属科技企业孵化器:苏州市金阊区科技产业园有限公司

县（区）科技局:金阊区科技局

省辖市科技局:苏州市科技局

项目填报日期:2007年5月10日

江苏省科学技术厅

二ΟΟ七年制

一、企业情况

包括企业基本情况、技术设施及开发能力、产学研合作情况、资产经营及财务状况、企业管理情况等，在下列表格中阐述。

单位：元

二、项目情况

1、项目研究的目的、意义（突出说明对科技、经济和社会发展的作用）:

（1）填补环境监测设备的市场空白。

目前，国内类似的环境监测采集器的功能、传输方式、24小时在线连续智能监测等都无法实现，智能数据采集仪的研发成功，将填补市场空白，满足环境监测市场的需求。

（2）经济效益显著，产业化能力强

智能数据采集仪的建设和应用推广，填补了国内集中式采集多种污染源数据的市场空白，可产生较大的经济价值。预计在3年内，可实现经济产值逾6000余万元。

（3）建立一个开放架构的面向所有污染源种类的信息采集仪器。

明道保全的智能数据采集仪采用开放式架构进行研发，行业相关环保设备生产企业及使用单位可在此基础上做深度开发，拓展智能数据采集仪的应用功能和应用范围，以向社会提供高质量的环境保护外延服务，为自身和社会创造更大的经济效益。

采用开放式架构开发智能数据采集仪，在国内尚属首次。

(4)、建立预防为主、事前监督的污染源监测体系。

智能数据采集仪除了收集监测信息外，还具有自动检测功能，可对前端污染源监测设备的运行状态实施24小时监控，一旦前端设备出现异常情况，智能数据采集仪将立即收到信息，并传送到企业管理机构、政府管理部门，及时派出相关技术人员前往检修，保证前端所有监测设备长期、有效、正常运行，可及时防止污染源超标的扩散。

（5）提升环境质量，优化投资环境和改善居民生活质量，保障社会和谐发展。

智能数据采集仪的应用投入，可对污染源实行24小时联网监控，建立环境监测数据快速采集、审核、传输、反馈信息系统，达到对环境质量的有效控制，进而优化投资环境和改善居民生活质量，促进平安、和谐社会的建立。

(6)、减少环境执法成本，提高对污染源管理的监督效率。

智能数据采集仪具有自动报警功能，当被监测的污染源超标，系统即自动报警，在将信号传输到企业管理部门的同时，将超标污染源的信息发送到政府相关职能机构，减少环境执法成本，提高对污染源的管理监督效率。

(7)、提高环境管理人员对污染事故的处理和综合分析能力。

系统具有对所采集污染源数据的自动分析汇总功能，管理人员通过纵向、横向比较，即可得到相对准确的理性分析，为环境管理人员对污染源的综合分析提供辅助功能。

(8) 服务政府管理。

智能数据采集仪可同时收集各类污染源信息，其投入使用，为政府的重大环境发展战略、重大规划等提供监测数据与评价，满足政府对污染源信息管理的技术服务需求。

2、项目技术基础：

（2）项目已有技术基础描述（包括：本项目研究现有起点科技水平及已存在的知识产权情况，有关的主要论文、专著情况，小试或中试成果情况，现有装备条件，以往承担国家、省级等各类科技计划项目完成情况等）。

明道保全在安全防范领域已有7年的经验，就"智能数据采集仪"研发工作中所涉及的数据采集处理技术、传感器技术、无线通信技术、网络技术、视频监控技术、国际先进的报警技术、多方式传输技术等方面已具有较丰富的运用经验，并有较强的基于以上技术的延展性开发经验。成功自主开发组建了"苏州市城市安防联网报警服务平台"（06年已获苏州市发改委、财政局专项扶持）、"消防系统联网监控管理服务平台"、"苏州市网络视频集中管理服务平台"等项目，以及正在建设中的、获得苏州市环保局支持的、覆盖全市的、社会化运营的"苏州市污染源信息智能监控管理服务平台"。

公司现有科技及研发人员22名，涵盖了多个学科领域，可完全满足申报项目的研发需要；并且明道保全拥有自己的实验室，可保证研发中的各项实验工作得以顺利开展。

3、项目技术方案

（1）总体目标(包括实施期限、计划投资、预期规模等)

智能数据采集仪的研发从2007年4月开始，至2008年5月完成，计划总投资950万元。系统投入市场后，预计到2010年，可实现产值6000余万元，并在苏州市国家高新科技开发区形成试验示范基地。

（2）总体技术方案（包括项目所依据的技术原理、主要技术与性能指标、项目拟执行的质量标准类型、质量标准名称）

①设计原则及规范

根据环境、地理的要求，污染源现场配备必要的工艺流程检测仪器、仪表，实时在线检测各项工艺及电量参数，数据采集仪和仪表进行数据交互或者采集，进行数据处理后储存并上报监控中心。

设计主要原则有：

可靠性：选用稳定可靠的工业控制系统产品，器件都选用工业级的产品，每个元器件都经过严格筛选。整个设备设计严格考虑了电磁兼容性。

先进性：设备的处理器为32位工业级，兼容无线数据传输。

灵活性：数据传输兼容以太网、GPRS、以及PSTN传输，扩展方便,可用性、可维护性好。

实时性：由于使用高端的处理器，从而大大降低了数据转换储存时间，从而实现数据的实时在线。

简便性：设备易于掌握、操作、维护.

设计主要规范有:

《工业企业通用设计规范》（GBT42-81）

《中华人民共和国公共行业标准》（GA/T70-94）

《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）

《民用工业建筑电气设计规范》（GJT16-92）

《电气装置工程施工及验收规范》GBJ232--82

《保安电视监控工程技术规范》GA/T76-96

《中国环境标准化手册》第三卷

《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输和接口标准技术规范》

②智能数据采集仪的构成

智能数据采集仪是一个多功能的数据采集模块,支持多个模块叠加使用。它可以通过以太网或RS485/232来读取采集器的采集数据，实现对传感器的数据、开/关状态的数据采集，对于某些支持Modbus的一次或二次仪表、PLC、专业数据采集器等数据采集设备，可以通过内置的规约转换软件完成数据接口，实现对智能仪表、PLC、专用数据采集器等的数据采集和统一管理，与上位机无关。设备支持标准的Modbus协议,因此可以兼容大部分的SCADA

软件。

③智能数据采集仪的组成

由于采集器是安装在现场的低端设备，其作用是将多个传感设备连接起来进行数据采集处理，接收来系统中心发来的各种命令，向监控中心回送数据。采集器主要由输入单元、中央处理单元、数据采集单元、数据储存单元、规约转换单元、数据通信单元、接口隔离及转换单元、状态显示单元、电源单元等组成。

本设计是基于51系列兼容的单片机，对8路模拟量、16路状态量进行实时采集，以及实现对2路智能设备的接口规约转换。通过以太网或RS485/232，利用外部设备及软件，对系统进行初始化设置和实时数据采集。初始化设置包括系统编号、规约软件配置和系统参数设置，系统将依据这些参数进行数据采集及数据转换。系统内配有看门狗，保证系统可靠运行。

●输入单元

实现采集器的信号接口，包括模拟量输入、状态量输入、电源输入、网络接口、RS232/485接口，并完成简单的信号保护处理。

●中央处理单元

中央处理模块是系统的核心单元，按照指定程序进行系统的数据处理及控制。包括数据的采集、过滤，规约数据的采集及转换，数据的通信及处理，系统的参数配置处理，规约转换软件的上传、下载及运行，数据的保存及处理，看门狗处理等等。

●数据采集单元

包括对模拟量的信号处理、AD转换、数据接口等，实现中央处理单元与传感器单元之间的数据接口；另一方面，包括对智能设备的数据接口，主要是通信电路的接口转换及对中央处理单元通信接口电路的扩展。

●数据储存单元

数据储存单元包括程序存储器、数据存储器、可电擦除存储器。程序存储器用于储存系统的核心程序，数据存储器用于储存动态的采集数据、运行需要的临时数据，可电擦除存储器用于储存系统的规约转换程序、部分历史数据、系统配置数据等。

●规约转换单元

规约转换单元在系统中是一个虚拟的单元，实际上是系统的核心程序调用指定的规约转换软件，通过接口电路实现智能设备数据的采集。

●数据通信单元

数据通信单元也是系统的一个重要组成部分，采集器的最主要的职责是及时采集数据，并将数据递交给监控管理中心。该单元包括通信电路的电气接口转换：RS232、10BaseT等转换电路，给数据的传输提供一个通道。

●接口隔离及转换单元

为了有效地保护系统内的电路及系统外的其他设备，在系统的信号输入输出上考虑了一定的保护措施，如模拟信号的隔离保护、开关信号的隔离保护（因为有些传感器信号已经被其他的监控设备所使用，其接点上可能已经带有不共地的信号）、RS232的光电隔离保护、电源的雷电及过压保护等。

●状态显示单元

状态显示单元是采集器的一个辅助单元，用于较直观地显示设备的工作状态、供电状态、信号线的连接状态、通信状态等，可以考虑添加液晶显示模块，增强显示内容，提升产品档次。

●电源模块

采集器的系统供电包括2个部分：交流220V和直流24V供电，通过电源模块可以产生采集器所需的各种工作电压，同时该电源模块还可以给部分外部传感器供电（12V DC，带熔丝保护）。

④功能组成

●模拟量采集

每个采集器可以支持8路模拟量信号的数据采集；

每个模拟量输入通道可通过设备上的拨码开关配置为电压或电流模式；

模拟输入通道支持+/-5 V的信号，精度为10 bit。

●状态量采集

每个采集器可以支持16路开关量信号的数据采集；

每个开关量信号的输入可被独立配置为状态量或脉冲计数器模式；

开关量信号的输入支持24VDC的状态信号或开关信号。

●规约转换

每个采集器支持2路对智能设备的数据采集；

每路规约转换的程序可被远程加载；

规约转换的电气接口采用RS232。

●数据传输

每个采集器配置了1个以太网接口和1个RS232（或RS485）接口；

以太网接口和串口可以同时实现实时数据的通信；

对于实际应用中需要的其他传输接口，如数传电台、电话线等，本方案采用外配接口转换器的方式运行。

●系统设置（地址、规约、口令…）

可通过以太网或RS-485来实现对采集器的初始化配置，包括：

修改采集器的配置口令

修改采集器的地址、设备ID

规约转换软件的加载

采集器的参数配置（状态信号的开关/脉冲、模拟信号的比率/基数等等）

说明：为了保证设备的安全运行，对采集器进行配置时需要提供口令。当维护口令遗失后，对采集器的配置是无法实现的，只有通过初始化口令对采集器的参数进行初始化操作，然后重新进行配置。

●串口

接口RS232或RS-485

串口保护光电隔离

●串口通讯参数

奇偶校验None

数据位8

停止位 1

流量控制None

通信速率2400 bps ～ 9600 bps

通信协议Modbus/RTU

●以太网接口

接口10/100 Mbps, RJ45

保护内建1.5 KV电磁隔离

●电源要求

电源输入24 VDC标配, 220VAC

功耗25VA

●机械规格

接线I/O线缆

●工作环境

工作温度-10 ～ 50℃, 5 ～ 95% RH

储存温度-20 ～ 85℃, 5 ～ 95%RH

●状态量输入

输入16路

I/O 模式DI或计数器（最大50Hz）

干接点0: 对地短路, 1: 开路

湿接点0: 0 ～ 3 VDC

1: 10 ～ 30 VDC (COM to DI)

共接形式16点 / 1 COM

●模拟输入

输入8点

解析度10位

输入范围+/-5 V, 4-20 mA

精确度+/- 0.1%

采样率5次/秒

内置电阻125 Ohm

过压可以承受持续电压（-10V ～ 10V）数据采集器

（3）项目创新内容

●控制性

可以对产生污染物的设备或系统进行断电控制．当企业超标排污，管理系统就会对智能数据采集仪发出断电指令，智能数据采集仪就能切断设备或系统的电源，企业就不能进行违规生产。企业要想生产就必须进行整改，整改过后由管理系统发出复电指令，企业方可进行生产。

●兼容性

可与模拟信号接口（4～20mA、0～10mA、0～5V、1～5V）。数字信号接口（RS232、RS485）的在线监测仪表（系统）连接。

涵盖在线监控的多种应用，包括：

水质（生活污水、工业污水、地表水）。

烟气。

大气环境。

噪声

支持TCP／IP 协议。

支持HTTP，POP3，SMTP，FTP 协议。

具备进行远程诊断、维护和服务功能。

●稳定性

采用嵌入式的操作系统，减少了其他因素造成故障的可能性。

具有设计独到的流量管理功能，保证网络通畅。

具有自诊断、自恢复功能。

平均无故障工作时间MTBF>10000小时。

具备抗电磁干扰的能力。

具有很强的气候环境适应能力，耐高（低）温、防水、防尘。

具备机械环境适应性，耐冲击、耐振动。

●安全性

具备脱网运行能力，在网络出现故障时不丢失数据。

采用严格的身份认证机制。

数据传输过程中采用校验、加密措施。

●可扩展性

为了适宜未来系统扩展的要求，在满足现有功能的基础上预留足够的设备

容纳性以便系统扩充之用。

系统中控制部件（软、硬件）采用集中式结构、嵌入式等技术措施，可以方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。

具备远程软件升级的功能。

●开放式架构

采用开放式架构进行研发，行业相关环保设备生产企业及使用单位可在此基础上做深度开发，拓展在线连续自动监测系统的应用功能和应用范围。

（4）项目技术开发可行性（包括国内外相关技术的研究、开发现状，申报项目研究内容及涉及的关键技术及技术指标的描述，项目技术或工艺路线描述，项目技术实现主要面临的风险和应对措施）

①、国内外相关技术的研究、开发现状

●国内相关技术的研究、开发现状

在智能数据采集仪的数据采集上，目前绝大多数厂家生产的采集仪只是对单一的数据采集。采集多种数据就必须安装多种采集仪。由于国内厂家为了保证自己产品的利益，都开发了自己的数据协议，这样多种采集仪就会有多种数据协议。在智能数据采集仪的数据传输上，大多数都是采用本地传输，在环境检测设备旁放置一台ＰＣ，完成数据的分析和储存。这样就造成了污染源数据不能进行统一和集中管理。

●国外相关技术的研究、开发现状

在国外的环境检测设备里大都包含了数据采集和数据传输的功能，检测设备的在线检测污染源数据。按照设定的时间检测污染源的数据，再通过无线和有线的方式传到管理中心进行的数据的分析和储存。

②、申报项目研究内容及涉及的关键技术及技术指标

●研究内容：利用多种接口方式对模拟量和数据量的采集并对其进行数据协议的统一。

对于模拟量的采集。是利用智能数据采集仪的８个模拟量输入接口和１６个开关量输入接口采集数据，并对各个输入口进行定义，然后按照统一的数据协议编写数据。

对于数据量的采集。是利用智能数据采集仪的ＲＳ２３２／ＲＳ４８５接口采集数据，利用专门的电路和规约软件对原有数据协议进行翻译，后按照统一的数据协议编写数据。

关键技术及技术指标描述：智能数据采集仪的关键技术在于数据量的采集．由于厂家为了保护自己产品的利益，没有统一的协议标准．要想知道其协议标准就必须协议的破解．在

检测设备上模拟实验，然后对它传输的数据进行跟踪和分析．分析各种情况下的数据量．③、工艺路线

本项目采用"研发--测试--产品化--完善"，分阶段循序渐进、各环节并举的技术路线，达到既可加速产品技术开发进程，引领行业发展方向，满足市场需求的目的，又注重产品化进程的工艺技术，尤其是考核产品在工程应用环境的性能。

●研发：

１）硬件设备的设计。完成采集器的输入单元、中央处理单元、数据采集单元、数据储存单元、规约转换单元、数据通信单元、接口隔离及转换单元、状态显示单元、电源单元的电路设计。

２）定义和破解。第一、对模拟量输入接口和开关量输入接口的定义；第二、对检测设备的数据协议进行破解。（对常用的检测设备（水质、大气、噪音等）的数据协议进行破解）３）软件的设计。按照国家在2006年颁布的污染源在线监控（监测）系统数据传输标准，来编写规约软件。

●测试：

完成研发中的１、２步就是可以进行模拟量和开关量的采集测试。完成研发的全部工作后就可以整机测试。

●产品化：

样机的产品化注重实际应用环境，对产品性能的考核，做好试运行前期的安装调试工作及其调试记录、试运行阶段记录尤其是故障记录，并在调试及试运行记录分析的基础上，完成样机的各项产品化工作。

●完善：

由于环境检测设备众多，为了加快污染源在线系统的建立，对常用的环境检测设备的数据协议进行破解，使之成为产品。在针对不常用环境检测设备的数据进行破解，让产品更加完善。

④、本项目技术实现主要面对的风险及其应对措施如下：

1）软硬技术协调

风险：本项目是一个软硬件结合，在一定程度上存在着系统整体协调的技术风险。

应对措施：采用"分层次管理、统一规划系统功能与接口、软硬件同步开发"的技术措施。2）实际应用及其系统稳定性

智能数据采集仪是工程应用型产品，不仅要解决新型电子产品的关键性技术问题，而且在其研发阶段就应考虑其产品在各种环境中的应用稳定性与可靠性。

4、项目产品市场与竞争（包括国内外市场应用现状、未来市场预测、竞争优势分析、市场开发等）

目前，国内从事环境监测采集器的研发、销售的公司比较多，但其采集器的功能基本都是单一的对某些污染源进行采集，且没有强大的分析和处理功能，在污染源信息的传输方式上也比较单一，而且无法进行在线24小时连续智能监测，已经无法满足对污染源信息管理的需求。

智能数据采集仪具有超大液晶显示、全隔离数字量输入\输出，数据有效性检查、数据完整性检查、超标报警、断电报警、事件触发报警、自动校准、远程手动校准，校准数据自动上报、远程参数设置、定时数据自动上传、历史数据补传、长达3 个月的历史数据保存、支持GPRS\CDMA1X、电话线、以太网多种通信方式等强大的功能，其技术实现难度大，进入门槛高，市场竞争力小。产品研发成功并投放市场，可及时满足市场需求，填补市场空白，形成较大的产值。

5、经费概算及来源

（2）新增经费预算（单位：万元）

6、预期经济、社会效益指标

（2）社会效益指标

智能数据采集仪研发成功并投入市场后，可为相关各管理部门提供有效的监控手段，宏观地掌握污染源的实时状况；为有关部门制定决策提供科学依据；通过以预防为主、事前监督来降低环境事故发生率；通过24小时在线连续监测功能，强化环境管理手段，提高监管力度。

行业相关环保设备生产企业可依托智能数据采集仪统的开放架构，做深度开发，拓展智能数据采集仪的应用功能和应用范围，为社会提供高质量的环境保护外延服务，为自身和社会创造更大的经济效益。

8、项目负责人及技术骨干基本情况

申报单位审查及承诺意见、盖章

申报单位：江苏明道保全系统工程有限公司参加单位：

法人代表签字：法人代表签字：

单位盖章单位盖章

2007年5 月10日年月日

科技企业孵化器管理机构承诺意见、盖章

是否同意配套支持：是□配套支持经费：0.00 万元

否□√

单位名称：苏州市金阊区科技产业园有限公司

负责人签字：单位盖章

年月日

高新园区管委会或县（区）科技、财政主管部门审查承诺意见、盖章

是否同意配套支持：是□√配套支持经费：0.00 万元

否□

科技主管部门：财政主管部门：

负责人签字：负责人签字：

单位盖章单位盖章

年月日年月日

省辖市科技、财政主管部门审查承诺意见、盖章

是否同意配套支持：是□配套支持经费：0.00 万元

否□√

科技主管部门：苏州市科技局财政主管部门：

负责人签字：负责人签字：

单位盖章单位盖章

年月日年月日

本项目申报书所附的附件清单

填报说明：

1、项目任务书一式六份，正本一份，副本五份。正本为原件，包括项目任务书及相关附件，装订成册，并在封面右上角注明"正本"字样。副本只要项目任务书（可复印）。

2、技术领域代码参照项目信息表技术领域分类。

3、主管部门指各省辖市科技行政主管部门。

4、任务书内容要逐项填写，实际条款不发生的，请注明"无"。

2007年江苏省科技型中小企业技术创新资金项

目材料审查表

项目名称: 智能数据采集仪

注：审查通过的栏目在方格内打"√"，审查未通过的栏目在方格内打"×"。