基於無線網絡的煤礦安全監控係統

    煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產中發生頻率高、weihaichengdudadezhuyaoshiguyuan。zuohaomeikuanganquanshengchanguanligongzuo
，jiejuemeikuangwasiyinhuanshishixianmeikuanganquanshengchanzhuangkuanggenbenhaozhuandeguanjianyihuan，shiguojiameikuanganquanjianchajudangqianbushudezhongdiangongzuozhiyi。shishitongyide“煤炭安全監控係統”對煤礦安全生產的長治久安具有極其重要的意義。

      一般煤礦地理位置偏僻，地形複雜

，采用有線網建設投資大，網絡布線困難，采用微波等方式覆蓋率低、傳輸距離有限。無線具有布網靈活快捷、較快傳輸速度特性
，可以作為無線網絡的煤礦安全監控係統很好的解決方案。

 ² GPRS和CDMA 1X無線網絡簡介

　　目前，基於GPRS/CDMA無線數據傳輸業務廣泛在移動辦公、工業控製

、遠程遙測等多方麵應用
，網絡運營商中國移動GPRS和聯通CDMA各有其特點。

　　GPRS(General Packet Radio Service
，通用無線分組業務)作為第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信(3G)的過渡技術
，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)規範實現的內容之一
，是一種基於GSM的移動分組數據業務，麵向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。

　　GPRS是在現有的GSM網絡基礎上疊加的一個新的網絡
，同時在網絡設備上增加一些硬件設備
，並對原軟件升級，形成了一個新的網絡邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講
，GPRS是一項無線高速數據傳輸技術
，它以分組交換技術為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速數據業務，包括收發E-mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等。

　　GPRS係統使用現有的GSM無線網絡。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源
，隻是在現有的GSM網絡基礎上增加了一些硬件設備和軟件升級。因此，實現GSM升級至GPRS非常容易
，且中國移動借助原GSM網絡
，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國移動GPRS網絡已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區，網絡遍及240多個城市。

　　CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數字技術上的分支―擴頻通信技術上發展起來的一種新的無線通信技術。CDMA技(ji)術(shu)的(de)原(yuan)理(li)是(shi)基(ji)於(yu)擴(kuo)頻(pin)技(ji)術(shu)，即(ji)將(jiang)需(xu)傳(chuan)送(song)的(de)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)信(xin)號(hao)帶(dai)寬(kuan)信(xin)息(xi)數(shu)據(ju)
，用(yong)一(yi)個(ge)帶(dai)寬(kuan)遠(yuan)大(da)於(yu)信(xin)號(hao)帶(dai)寬(kuan)的(de)高(gao)速(su)偽(wei)隨(sui)機(ji)碼(ma)進(jin)行(xing)調(tiao)製(zhi)，使(shi)原(yuan)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)的(de)帶(dai)寬(kuan)被(bei)擴(kuo)展(zhan)

，再(zai)經(jing)載(zai)波(bo)調(tiao)製(zhi)並(bing)發(fa)送(song)出(chu)去(qu)。接(jie)收(shou)端(duan)使(shi)用(yong)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)的(de)偽(wei)隨(sui)機(ji)碼(ma)
，與(yu)接(jie)收(shou)的(de)帶(dai)寬(kuan)信(xin)號(hao)作(zuo)相(xiang)關(guan)處(chu)理(li)，把(ba)寬(kuan)帶(dai)信(xin)號(hao)換(huan)成(cheng)原(yuan)信(xin)息(xi)數(shu)據(ju)的(de)窄(zhai)帶(dai)信(xin)號(hao)即(ji)解(jie)擴(kuo)
，以(yi)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。

　　CDMA技術的標準化經曆了幾個階段。IS95是CDMAONE係列標準中最先發布的標準，真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS95A

，這一標準支持8K編碼話音服務。在ITU向各國征求第三代移動通信無線候選技術時，IS95由於剛取得商用成功
，美國TR45標準委員會沒有將很多精力放在第三代標準的研究上，而是正在努力完成IS95B的標準。

　　在ITU的要求下
，在當年提出了CDMA2000的第三代標準，即CDMA2000 1X和3X(1X代表其載波一倍於IS95A的帶寬
，3X代表其載波三倍於IS95A的帶寬)，3X又分為下行直接擴譜和三載波兩種方式
，後來直接擴譜CDMA2000部分與WCDMA進行了融合，所以實際上目前的CDMA2000就隻包括CDMA2000 1X和三載波方式3X。

CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高於IS95
，低於2Mbit/s)，可支持308kbit/s的數據傳輸、網絡部份引入分組交換，支持移動IP業務。是在現有CDMA IS95係統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為CDMA用戶提供分組IP形式的數據業務。

　　CDMA基於擴頻技術，占用的是全新的800M頻段（GSM占用的是900M頻段），所以不能在原GSM設備上直接升級。目前
，中國聯通通過二期工程建設，對CDMA網絡進行了網絡優化和提升，網絡從IS95升級為CDMA1X網絡
；同時建成覆蓋全國31個省(自治區、直轄市)的無線數據網。

 ² 煤礦安全監控係統介紹

       煤礦將從井下采集各種安全數據彙總到地麵監控中心
，通過GPRS/CDMA 1X 無線網絡傳輸至無線網絡中心LAS設備，再通過專線傳輸到地方煤炭監控中心及上級安全監察部門。為確保網絡安全
，在現有物理網絡的基礎上建立基於L2TP協議的VPN邏輯虛擬專網，實現煤礦與地方煤炭監控中心的安全通信。地麵監控中心通過分配的專用VPN賬號以撥號方式撥入GPRS/CDMA 1X網絡，認證服務器(AAA)和煤炭安全監察局認證服務器(Radius)共同完成無線撥入煤礦用戶的認證和鑒權。煤礦用戶通過認證和鑒權後在煤礦和煤炭安全監察局之間建立VPN專用通訊通道。通過VPN網絡建立的虛擬專用通信通道，煤炭監控中心及上級安全監察部門可實時監控煤礦安全生產數據。

煤礦安全監控係統網絡拓樸圖

     煤mei炭tan監jian控kong中zhong心xin及ji其qi他ta辦ban公gong計ji算suan機ji可ke通tong過guo局ju域yu辦ban公gong網wang絡luo，各ge上shang級ji安an全quan監jian察cha部bu門men可ke通tong過guo廣guang域yu辦ban公gong網wang絡luo訪fang問wen煤mei地di方fang煤mei炭tan監jian控kong中zhong心xin的de信xin息xi發fa布bu係xi統tong，進jin行xing煤mei礦kuang安an全quan生sheng產chan的de信xin息xi查zha詢xun、統計和分析。

 ² 係統組成部分

  無線網絡的煤礦安全監控係統主要由三大部分組成：地麵監控中心、無線數據傳輸網絡平台、煤炭監控管理中心係統。

  地麵監控中心：由監控主機、傳輸接口、不間斷電源、無線路由器、彩色打印機、監控軟件、分站、風速傳感器、溫度傳感器

、一氧化碳傳感器
、設備開停傳感器、煙霧傳感器、瓦斯傳感器、遠動開關等組成。

  無線數據傳輸網絡平台：目前國內的無線公網，如GPRS、CDMA 1X網絡平台。

   煤炭監控管理中心係統： 網絡通訊服務器、實時數據庫服務器及用戶控製操作界麵等。

煤礦安全監控站點拓樸結構圖

煤礦安全監控係統方框圖

 ² 係統優勢

    係統投資小、組網方便靈活、傳輸速度快
、易維護。

 ² 總結

　　利用GPRS/CDMA網絡的數據服務
，借助上海正偉技術有限公司的CDMA/GPRS通訊產品
，能夠順利完成煤礦生產現場安全監控信息傳輸、將對煤礦事前管理、降低瓦斯的危害程度
、杜絕違規開采、違章作業、違反勞動紀律的現象、減少煤礦事故的發生起到積極的作