GPRS在煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

關(guān)鍵字：CDMA DTU；GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；無線網(wǎng)絡(luò)通信
一 引言

近年來，煤礦礦難事故屢屢發(fā)生，造成的原因有很多，其中不少是因為瓦斯爆炸引起的。自2005年二月十五日以來，國內(nèi)相繼發(fā)生五起一次死亡十人以上瓦斯事故，其中最近發(fā)生的山西朔州煤礦瓦斯事故共有六十九人罹難。2005年三月二十一日，召開了全國煤礦安全改造和瓦斯治理工作電視電話會議，要求各地進一步貫徹落實國務(wù)院第81次常務(wù)會議精神，進一步做好全國煤礦安全改造和瓦斯治理工作，以提高煤礦安全生產(chǎn)保障能力，扭轉(zhuǎn)煤礦重特大瓦斯事故多發(fā)的被動局面。

瓦斯爆炸的主要原因是通風(fēng)不良、存在各種引火源，思想麻痹和管理松懈等。當(dāng)安裝局部通風(fēng)機位置不當(dāng)或局部通風(fēng)機供風(fēng)不足時，就會加大了煤與瓦斯突出后的瓦斯逆流，高濃度瓦斯會進入大巷新鮮風(fēng)流，達到爆炸界限，一旦出現(xiàn)引火源，就會發(fā)生瓦斯爆炸。這樣，要防止瓦斯爆炸事故的產(chǎn)生，可以通過加強通風(fēng)設(shè)備的管理，加大對瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測，嚴(yán)格控制各種引火源的產(chǎn)生和提高礦工及管理人員的思想意識等措施來實現(xiàn)。

傳統(tǒng)煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)通常分為兩部分：井上部分和井下部分。采用先進的GPRS可以在不改變井下部分的前提下，能夠改變井上部分的傳統(tǒng)布線方式，即采用無線傳輸代替有線傳輸，這樣更適合于遠距離數(shù)據(jù)傳輸。同時，還可以引入一種新的報警功能，可以將危險數(shù)據(jù)直接發(fā)送給有關(guān)負責(zé)人的手機，從而降低瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
二 CDMA簡介

CDMA1X是一種新型的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。CDMA1X是中國聯(lián)通在完善優(yōu)化CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中推出的第2.75代通信技術(shù)，它在目前的IS-95 CDMA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進一步升級了無線接口，使其支持高速補充業(yè)務(wù)信道，從而可實現(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。CDMA1X在傳遞速率、功能方面較GPRS具有突出的技術(shù)優(yōu)勢， CDMA1X 理論速率153.6Kbps，目前實際測試速率為80kbps，超過目前普通有線電話撥號上網(wǎng)的56kbps，是平均30-40kbps的CDMA1X數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-3倍。特別適合像金融交易、遠程監(jiān)測等行業(yè)的通信需求，完全取代過去傳統(tǒng)的有線MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等通信方式。

CDMA1X無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：
1）CDMA1X用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)點，無需擔(dān)心線路的維護或有線在移機時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的網(wǎng)點無需進行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。

2）終端價格比較低。與DDN相比，較DTU或DDN專線Modem其終端價格便宜很多。

3）CDMA1X資費便宜，計費合理。CDMA1X 資費包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費還便宜。福利彩票發(fā)行業(yè)務(wù)沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費很高的專線（DDN、幀中繼）。CDMA1X還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進行計費。在CDMA1X網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，既不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。

4）CDMA1X能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。

5）CDMA1X網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于CDMA1X網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。

6）覆蓋較好。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是非常好的。
三、解決方案介紹

傳統(tǒng)的煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)大體上可以分成兩大部分：井下部分和井上部分。
井下部分主要通過各種現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備（各種傳感器，如風(fēng)量傳感器、負壓(壓力)傳感器、一氧化碳傳感器和礦用設(shè)備開停傳感器等）來采集井下各種氣體的濃度與含量、井下空氣狀況、設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，然后通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄稀Ｔ诰希聜魃系臄?shù)據(jù)通過專線與煤礦安全管理辦公室服務(wù)器和更高一級安全主管部門服務(wù)器連接。

服務(wù)器上面運行的是監(jiān)控軟件，上面有井下每一個傳感器的標(biāo)簽，所顯示的數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)的改變而不斷刷新。同時，監(jiān)控軟件還可以對這些數(shù)據(jù)進行匯總、處理、分析和存檔，可以作為相關(guān)負責(zé)人員決策的重要依據(jù)。并且監(jiān)控軟件具有超標(biāo)自動報警功能，用來提示工作人員對應(yīng)設(shè)備的故障或現(xiàn)場瓦斯?jié)舛惹闆r，以及時采取措施，避免重大事件的發(fā)生。

1、遠程CDMA1X網(wǎng)點：
在本系統(tǒng)里面，并不是每一個現(xiàn)場的傳感器都配有一個CDMA DTU，因為現(xiàn)場的傳感器在井下，它們所采集的數(shù)據(jù)通過總線的方式集中地上傳到井上。通常現(xiàn)場的傳感器上都帶有串口，這樣井下可以通過RS485總線來進行采集數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)總線上傳到井上時，只需要通過一個RS485/232轉(zhuǎn)換器就可以直接與DTU進行連接，因為DTU內(nèi)嵌了完整的TCP/IP協(xié)議，為單片機、PLC、各種儀器儀表等設(shè)備提供全透明端口數(shù)據(jù)傳輸模式，直接可以將這些數(shù)據(jù)傳送給具有固定IP地址的服務(wù)器上面。2、數(shù)據(jù)中心：
公網(wǎng)接入方案：服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP地址；可以實現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。
專網(wǎng)接入方案：服務(wù)器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與CDMA網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

（三）產(chǎn)品特性

系統(tǒng)采用ZSD3220 CDMA DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站點之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
1、內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，針對CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
2、提供CDMA無線數(shù)據(jù)雙向傳輸功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、支持自動心跳，保持永久在線
5、透明數(shù)據(jù)傳輸：為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供雙向100K大容量數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，支持大數(shù)據(jù)包傳輸
6、自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò)，支持用戶端發(fā)起命令連接或遠程喚醒連接
7、實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動重撥功能
8、支持中心為固定IP或動態(tài)域名
9、心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定
10、支持點對點、點對多點、多點對多點對等 數(shù)據(jù)傳輸
11、支持多數(shù)據(jù)中心，自動切換
12、適應(yīng)低溫和高溫工作環(huán)境
13、EMC抗干擾設(shè)計，適合電磁惡劣環(huán)境應(yīng)用
14、復(fù)合式看門狗技術(shù)，永不當(dāng)機
15、整機低功耗技術(shù)，在線待機電流<130mA

四、結(jié)論
在傳統(tǒng)煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用CDMA DTU來代替井上部分總線，這樣可以在煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)過程中改變井上部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式，不但可以節(jié)約大量的硬件成本、運行成本和維護成本，同時也增加了一種新的險情的報告方式，更有利于嚴(yán)重事故的及時發(fā)現(xiàn)與及時處理。