GPRS在煤礦安全生產監(jiān)測監(jiān)控的應用

　　一、項目背景     

　　在我國煤炭行業(yè)，瓦斯事故是當前煤礦生產的主要災害。大多數(shù)煤礦企業(yè)都已經或正在進行瓦斯等安全生產監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設，但由于現(xiàn)有系統(tǒng)的局限性，無法使安全生產監(jiān)督管理部門及時掌握礦井的瓦斯情況，企業(yè)的領導及主要安全責任人無法第一時間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，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，甚至讓上一級的集團公司對此了如指掌，就有難度了，傳輸問題首當其沖，信息傳輸半徑即使只短了一米，也會造成無法挽回的災難。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)控站進行監(jiān)控和分析，最后將處理意見傳回井下。由于煤礦是野外作業(yè)，點多、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的優(yōu)勢     

　　煤礦瓦斯監(jiān)測無線SMS報警系統(tǒng)，充分利用當前先進的通信網(wǎng)絡及信息技術，與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)緊密結合，實時采集數(shù)據(jù)，全方位識別，全天候處理，通過SMS短信將瓦斯實時信息發(fā)送到各級相關責任人手中，為有效防范煤礦瓦斯事故提供輔助手段，達到群防群治的目的。煤礦瓦斯監(jiān)測無線SMS報警系統(tǒng)，通過標準的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關，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，實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程無線傳輸。同時，通過短信（SMS）方式將報警信息發(fā)送到相關人員的手機上。     

　　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，增強信息的準確性，免受干擾。當監(jiān)控裝置檢測到瓦斯?jié)舛?、風速超過限定值或主扇開、?；蜻\行負荷變化較大時，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)送到相關人員的手機上。集團公司和各礦相關領導均能及時掌握瓦斯超限情況，及時指揮協(xié)調安全生產工作。     

　　基于無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡平臺，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)安全生產提供強有力的監(jiān)測手段。

 　　三、系統(tǒng)組建

　　（一）系統(tǒng)結構   

　　1、煤礦信息采集點：采用廈門宇能科技有限公司的YN2010 GPRS透明無線數(shù)據(jù)傳輸終端，通過RS232/RS485/TTL與煤礦設備采集點連接，接入移動公司為煤礦中心站提供的專用的GPRS網(wǎng)絡,網(wǎng)絡對煤礦信息采集點的接入地點、時間、數(shù)量沒有限制可以隨時增減。可以滿足山區(qū)、偏遠地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求。   

　　2、煤礦中心站：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡代理服務器可采用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)預先設定在其內部的IP地址來主動訪問網(wǎng)絡代理服務器，通過代理服務器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡代理服務器端口，通過端口影射轉發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個應答式的通訊流程，當煤礦信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求。

　　

　?。ǘ┊a品特性        

　　煤礦信息采集傳輸系統(tǒng)采用YN2010 GPRS DTU。產品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務實現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，產品支持各種行業(yè)應用，如實現(xiàn)信用卡實時認證、POS機的遠程控制維護、遠程業(yè)務點接入等。在煤礦信息采集傳輸系統(tǒng)方案中，YN2010 GPRS DTU可通過外置或嵌入方式與煤礦信息采集點設備連接。   
　　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：YN2010EP-DTU內嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設備提供透明傳輸通道；   
　　6、自動撥號連接：YN2010EP-DTU可配置上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡，同時支持用戶端發(fā)起命令連接或遠程喚醒連接；   
　　7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡無法連接時可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道；   
　　8、短信息遠程維護功能；   
　　9、實時監(jiān)測網(wǎng)絡連接情況，掉線自動重撥功能；   
　　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定；   
　　12、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設定；   
　　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、風速、負壓、溫度、一氧化碳、饋電及風門開關等環(huán)境參數(shù)，還可以監(jiān)測煤倉煤位、水倉的水位及主要機電設備開停等生產參數(shù)；監(jiān)測電壓、電流、功率等電力參數(shù)；機電設備運行保護參數(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 測點生成及操作； ③ 工藝流程模擬圖形顯示； ④ 各測點數(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、井下主要設備開停等開關量的實時值和開/停時間顯示； ⑦ 原煤產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)相關設備及軟件操作說明跟蹤顯示。 

　　3、系統(tǒng)具有列表顯示功能。模擬圖及相關顯示內容包括地點、名稱、單位、報警門限、斷電門限、監(jiān)測值、最大值、平均值、最小值、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。開關量顯示內容包括地點、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。累計量顯示內容包括地點、名稱、單位、累計量值等。 

　　4、 對各類報警信息進行處理，并實時進行存儲和報警。傳感器數(shù)值超限時聲光報警提示，并在監(jiān)控主機的相應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備及安裝地點。

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　　本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。      

　　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，客戶端在連接應用服務器前，要經過Radius服務器的認證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡服務質量。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)，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統(tǒng)的安全性。