基于GPRS的矿井远程监控系统.doc

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基于GPRS的矿井远程监控系统

引言
GPRS网络是基于GSM网络的一种无线数据传输技术，其覆盖面广，无需架设有线线路，便于远距离传输数据，特别适合大型矿区在煤矿监测系统中应用。
系统工作原理
(1)工作原理
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的简称，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。它采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源。GPRS网络的技术核心是在GSM网络中传送分组数据业务，技术优势主要体现在可实现用户数据与无线网络资源的最佳结合，实现了TCP／IP协议的透明传送。
(2)主要特点
1)传输速率高，最高可达到171kbit／s，目前可以支持加40kbit／s左右的速率；
2)永远在线，只要激活GPRS应用后，将永远保持在线而不掉线，类似于一种无线的专线网络；
3)以流量收费，在没有通信流量时是不会计费，计费方式科学合理；
4)基于TCP／IP协议可以访问整个Internet。
5)快速登陆，无需进行长时间的拨号来建立网络连接。
系统总体方案
(1)主要组成
监测系统的总体方案如图所示。系统由井下、井上两部分组成，并下部分由安装在各个作业点现场的传感器、CAN数据总线以及数据采集主站组成；井上部分由GPRS无线通信模块、GPRS网络、移动终端和监控中心等组成。

其中GPRS无线模块采用工业级GSM/GPRSMODEMJY-MD
(2)井下数据的采集与传输
本设计采用CAN总线方式进行数据传输，CAN(Control—lerAreaNetwork)即控制器局域网。它可提供高达1Mbit／s的数据传输速率，当信号传输距离达到10kin时，仍可提供高达50kbit／s的数据传输速率。CAN总线采用差分信号进行传输，具有远距离抗干扰通讯能力，与其它现场总线比较是最容易实现、价格最为低廉的一种，但其性能并不比其它现场总线差。其主要特点为低成本，有极高的总线利用率；有很远的数据传输距离，高速的数据传输速率(高达lMbit／s)，可靠的错误处理和检错机制及发送的信息遭到破坏后，可自动重发，节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。
本系统中的每一个数据采集点都是由多个传感器、单片机、CAN控制器、光电隔离器和总线驱动器组成。每一个采集点为一个数据采集节点，也就是CAN总线网络中的一个节点，该节点将现场采集到的甲烷气体浓度、煤尘浓度、温度等信息通过CAN总线传输到位于井口的数据采集总站，如图所示。在一个矿井中可能有多个地方需要安装传感器，也就是有多个节点。这些节点都连接到CAN总线上，然后将数据传输到井口的数据采集总站上。对于多个矿井，则有多个主站，在图l中只表示出了一个主站。
(3)数据的无线远程传输
本方案采用GPRS网络的方式进行远程的无线传输，如图中井上的部分。主要由数据采集总站计算机、GPRS模块、通信网络(包括GPILS网络和公共数据网)以及监控中心组成。GPRS模块通过串口与数据采集总站的计算机连接，然后将要传输的数据进行分组，并发送到GPRS网络中。GPRS网络把数据传输到移动公司的内部网(CMNET)中，每个GPRS终端连上GPRS网络时，即分配到一个GPRS网络内部IP地址，接着通过GPRS网关节点(GGSN)把端口映射到Internet，从而将数据传输到Internet上，并且去寻找在Internet上的一个指定中心服务器，中心服务器通过数据接收软件将数据接收，数据接收后可以转发到企业内部网络的指定数据处理服务器上。整个数据传输过程是基于TCP／IP协议进行，可构成“中心服务器一多个用户终端”的组网模式。

其中数据采集模块采用CAN型数据采集卡JY-DAM6640-C
(4)监控中心
系统的监控中心由监控软件和数据库软件构成。监控中心的服务器本身具有固定的IP地址，并以此IP地址接入Internet。监控中心的服务器从绑定的IP地址上可以接收每个GPRS通信模块发送来的数据，并将这些数据传给监控软件进行分析和处理，并通过图、表或其他形式进行显示，同时将这些数据及其处理结果保存在数据库中，以方便管理人员可对数据进行管理和查询。
系统结语
基于GPRS的矿井远程监控系统可同时对多个分散矿井进行监测。并可最大程度地保证数据采集的及时性、准确性和数据传输的可靠性。本系统建设周期短，建设成本、维护成本和使用成本低，且具有移动办公的优势，既可以在公司的监控中心查看，也可通过移动电脑查看，还可以在外地通过访问中心服务器来查看，重要信息还能直接用短信的方