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GPRS在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的應(yīng)用
GPRS在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的應(yīng)用
一、項目背景
在我國煤炭行業(yè),，瓦斯事故是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害。大多數(shù)煤礦企業(yè)都已經(jīng)或正在進(jìn)行瓦斯等安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè),，但由于現(xiàn)有系統(tǒng)的局限性，無法使安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門及時掌握礦井的瓦斯情況,，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)及主要安全責(zé)任人無法獲得瓦斯超限報警信息。
煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的是什么,？是在地下幾百里甚至幾千里的瓦斯深度是否超標(biāo),，是否有明火、自燃等安全隱患,。但要讓礦井監(jiān)控室的人了解這些指標(biāo),，甚至讓上一級的集團(tuán)公司對此了如指掌,，就有難度了，傳輸問題*,，信息傳輸半徑即使只短了一米,，也會造成無法挽回的災(zāi)難。比如將瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測頭監(jiān)測到的數(shù)據(jù)從井下傳到井上,，再從井上傳遞到監(jiān)控站進(jìn)行監(jiān)控和分析，后將處理意見傳回井下,。由于煤礦是野外作業(yè)，點(diǎn)多,、分散、距離長,，施工現(xiàn)場與公司之間的信息交流長期以來沒有好的解決方案，很多地方甚至連電話線都沒有,，更談不上采用光纖接入等方式。怎么解決,？
二、GPRS方案的優(yōu)勢
煤礦瓦斯監(jiān)測無線SMS報警系統(tǒng),，充分利用當(dāng)前*的通信網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)，與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)緊密結(jié)合,，實時采集數(shù)據(jù)，識別,，全天候處理,，通過SMS短信將瓦斯實時信息發(fā)送到各級相關(guān)責(zé)任人手中，為有效防范煤礦瓦斯事故提供輔助手段,，達(dá)到群防群治的目的,。煤礦瓦斯監(jiān)測無線SMS報警系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān),，實現(xiàn)了不同的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能,；通過移動通信的GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳輸,。同時，通過短信（SMS）方式將報警信息發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上,。
由于井下幾百里是沒有信號的,，必須通過光纜將井下信息和井上信息互通，同時用數(shù)字信號代替以前的模擬信號,，增強(qiáng)信息的準(zhǔn)確性，免受干擾,。當(dāng)監(jiān)控裝置檢測到瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速超過限定值或主扇開、?；蜻\(yùn)行負(fù)荷變化較大時,，GPRS數(shù)據(jù)通信模塊將井上信息傳遞到監(jiān)控站，同時,，通過短信（SMS）方式將報警信息發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上。集團(tuán)公司和各礦相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)均能及時掌握瓦斯超限情況,，及時指揮協(xié)調(diào)安全生產(chǎn)工作。
基于無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)平臺,，為不具備有線傳輸條件的企業(yè),，特別是地域跨度較大的煤炭企業(yè),，提供了成本低,、見效快,、高效率的數(shù)據(jù)傳輸平臺，為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的監(jiān)測手段,。
三,、解決方案介紹
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1,、煤礦信息采集點(diǎn)：采用廈門靈旗通信有限公司的LQ1200 GPRS透明無線數(shù)據(jù)傳輸終端,，通過RS232/RS485/TTL與煤礦設(shè)備采集點(diǎn)連接，接入移動公司為煤礦中心站提供的GPRS網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)對煤礦信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn),、時間、數(shù)量沒有限制可以隨時增減,。可以滿足山區(qū),、偏遠(yuǎn)地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求,。
2、煤礦中心站：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL,、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP,， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來主動訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器,，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個終端的IP地址和ID號,，當(dāng)主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時,，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端,，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站,，即完成了一個應(yīng)答式的通訊流程，當(dāng)煤礦信息采集點(diǎn)數(shù)量增加,，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
（二）產(chǎn)品特性
煤礦信息采集傳輸系統(tǒng)采用LQ1200 GPRS DTU。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò),，提供RS232,、RS485,、TTL接口,，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng),，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應(yīng)用,，如實現(xiàn)實時認(rèn)證,、POS機(jī)的遠(yuǎn)程控制維護(hù)、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)點(diǎn)接入等,。在煤礦信息采集傳輸系統(tǒng)方案中,，LQ1200 GPRS DTU可通過外置或嵌入方式與煤礦信息采集點(diǎn)設(shè)備連接,。
1,、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。
2,、接口： RS232、RS485,、TTL。
3,、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,，實際傳輸速率40Kbps。
4,、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng),。
5、透明數(shù)據(jù)傳輸：LQ1200-DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議,，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道；
6,、自動撥號連接：LQ1200-DTU可配置上電自動撥號上網(wǎng),、連接網(wǎng)絡(luò)，同時支持用戶端發(fā)起命令連接或遠(yuǎn)程喚醒連接,；
7,、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡(luò)無法連接時可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道；
8,、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
9,、實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動重?fù)芄δ埽?/span>
10,、提供主副IP及動態(tài)域名解析,；
11,、心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定；
12,、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設(shè)定,；
13,、支持VPN安全功能。
14,、安裝靈活、使用方便,、可靠,。
（三）系統(tǒng)功能
1,、系統(tǒng)具備具備的功能有：監(jiān)測瓦斯、風(fēng)速,、負(fù)壓、溫度,、一氧化碳,、饋電及風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù),，還可以監(jiān)測煤倉煤位、水倉的水位及主要機(jī)電設(shè)備開停等生產(chǎn)參數(shù),；監(jiān)測電壓,、電流、功率等電力參數(shù),；機(jī)電設(shè)備運(yùn)行保護(hù)參數(shù)。
2,、配接更大的面積上顯示更多的工藝流程模擬圖、監(jiān)測曲線,、表格和文字,， ① 系統(tǒng)生成及操作； ② 測點(diǎn)生成及操作,； ③ 工藝流程模擬圖形顯示； ④ 各測點(diǎn)數(shù)據(jù)表格顯示,； ⑤ 井上,、井下各類模擬量參數(shù)的實時表格、拄狀圖,、變化曲線顯示； ⑥ 井上,、井下主要設(shè)備開停等開關(guān)量的實時值和開/停時間顯示,； ⑦ 原煤產(chǎn)量等累計量的實時值和累計值顯示； ⑧ 各類報警除表格顯示外,，還有聲訊信號； ⑨ 時鐘和日期顯示,； ⑩ 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及軟件操作說明跟蹤顯示,。
3,、系統(tǒng)具有列表顯示功能。模擬圖及相關(guān)顯示內(nèi)容包括地點(diǎn),、名稱,、單位,、報警門限、斷電門限,、監(jiān)測值,、大值,、平均值、小值,、斷電命令,、饋電狀態(tài)、超限報警,、斷電邏輯不符報警、傳感器故障,、封鎖與解鎖等,。開關(guān)量顯示內(nèi)容包括地點(diǎn),、名稱、開/停時刻,、狀態(tài)、工作時間,、開停次數(shù),、傳感器狀態(tài),、閉鎖與解鎖等。累計量顯示內(nèi)容包括地點(diǎn),、名稱,、單位,、累計量值等。
4,、 對各類報警信息進(jìn)行處理,，并實時進(jìn)行存儲和報警。傳感器數(shù)值超*聲光報警提示,，并在監(jiān)控主機(jī)的相應(yīng)的條目以變換背景顏色和閃爍的方式提醒用戶發(fā)出報警信號的具體設(shè)備及安裝地點(diǎn)。
（四）安全措施
本系統(tǒng)需要*的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性,。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán),，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密,、信源加密、登錄防護(hù),、訪問防護(hù),、接入防護(hù),、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運(yùn)行,，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行,。
數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng),，采用VPN方式成本比較低,，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備,，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式,，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前,，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高,，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,。另外,，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上,，這種成本高,，安全性高、穩(wěn)定可靠,。對于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式,，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性,。
1,、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件,。采用VPN安全技術(shù),，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離,，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵,。
2、利用SIM卡的性,，對用戶SIM卡進(jìn)行鑒別授權(quán),，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定,，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于行業(yè)的SIM卡才能訪問
用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入,，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
3,、對于特定用戶,，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng),，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng),。
4,、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。
5,、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能,，保障系統(tǒng)安全,。