捷麦G200型GPRS模块在煤矿安全监控中的应用

一、项目背景 　　在我国煤炭行业，瓦斯事故是当前煤矿生产的主要灾害。大多数煤矿企业都已经或正在进行瓦斯等安全生产监测监控系统的建设，但由于现有系统的局限性，无法使安全生产监督管理部门及时掌握矿井的瓦斯情况，企业的领导及主要安全责任人无法第一时间获得瓦斯超限报警信息。 　　煤矿安全监测监控系统监测的是什么？是在地下几百里甚至几千里的瓦斯深度是否超标，是否有明火、自燃等安全隐患。但要让矿井监控室的人了解这些指标，甚至让上一级的集团公司对此了如指掌，就有难度了，传输问题首当其冲，信息传输半径即使只缩短了一米，也会造成无法挽回的灾难。比如将瓦斯浓度监测头监测到的数据从井下传到井上，再从井上传递到监控站进行监控和分析，最后将处理意见传回井下。由于煤矿是野外作业，点多、分散、距离长，施工现场与公司之间的信息交流长期以来没有好的解决方案，很多地方甚至连电话线都没有，更谈不上采用光纤接入等方式。怎么解决？ 二、GPRS方案的优势 　　煤矿瓦斯监测无线GPRS报警系统，充分利用当前先进的通信网络及信息技术，与监测监控系统紧密结合，实时采集数据，全方位识别，全天候处理，将监控信息传送到监控室中，为有效防范煤矿瓦斯事故提供辅助手段，达到群防群治的目的。煤矿瓦斯监测无线报警系统，通过标准的数据采集网关，实现了不同的监测监控系统数据采集功能；通过移动通信的GPRS网络，实现基于TCP/IP协议的监测数据的远程无线传输。 　　由于井下几百里是没有信号的，必须通过光缆将井下信息和井上信息互通，同时用数字信号代替以前的模拟信号，增强信息的准确性，免受干扰。当监控装置检测到瓦斯浓度、风速超过限定值或主扇开、停或运行负荷变化较大时，GPRS数据通信模块将井下信息传递到监控站。从监控站中，集团公司和各矿相关领导均能及时掌握瓦斯超限情况，及时指挥协调安全生产工作。 　　基于无线传输的网络平台，为不具备有线传输条件的企业，特别是地域跨度较大的煤炭企业，提供了成本低、见效快、高效率的数据传输平台，为煤炭企业安全生产提供强有力的监测手段。 三、解决方案介绍 （一）系统结构 1、煤矿信息采集点：采用北京捷麦通信器材有限公司的G200 GPRS透明无线数据传输终端，通过RS232/RS485/TTL与煤矿设备采集点连接，接入移动公司为煤矿中心站提供的专用的GPRS网络,网络对煤矿信息采集点的接入地点、时间、数量没有限制可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。 2、煤矿中心站：中心站采用北京捷麦通信器材有限公司的G200GPRS模块，构成主从式网络，利用中国移动网络公司Sim卡上的GPRS功能进行传输。分站可以接0－63356个站点 ；既不需要固定IP地址，也不需要提供ADSL、拨号等连接Interet的设备，这样，使得本系统实现简单，费用相对低廉。 （二）产品特性 　　煤矿信息采集传输系统采用G200模块。产品基于中国移动的GPRS网络，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS数据业务实现无线联网，产品支持各种行业应用，如实现信用卡实时认证、POS机的远程控制维护、远程业务点接入等。 1、支持900／1900MHz双频GPRS； 2、接口： RS232、RS485、TTL； 3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps； 4、支持Windows/98/2000/XP操作系统； 5、透明数据传输：G200内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道； 6、心跳报告时间间隔用户可设定； 7、安装灵活、使用方便、可靠。 （三）系统功能 1、系统具备具备的功能有：监测瓦斯、风速、负压、温度、一氧化碳、馈电及风门开关等环境参数，还可以监测煤仓煤位、水仓的水位及主要机电设备开停等生产参数；监测电压、电流、功率等电力参数；机电设备运行保护参数。 2、配接更大的面积上显示更多的工艺流程模拟图、监测曲线、表格和文字， ① 系统生成及操作； ② 测点生成及操作； ③ 工艺流程模拟图形显示； ④ 各测点数据表格显示； ⑤ 井上、井下各类模拟量参数的实时表格、拄状图、变化曲线显示； ⑥ 井上、井下主要设备开停等开关量的实时值和开/停时间显示； ⑦ 原煤产量等累计量的实时值和累计值显示； ⑧ 各类报警除表格显示外，还有声讯信号； ⑨ 时钟和日期显示； ⑩ 系统相关设备及软件操作说明跟踪显示。 3、系统具有列表显示功能。模拟图及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、监测值、最大值、平均值、最小值、断电命令、馈电状态、超限报警、断电逻辑不符报警、传感器故障、封锁与解锁等。开关量显示内容包括地点、名称、开/停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态、闭锁与解锁等。累计量显示内容包括地点、名称、单位、累计量值等。 4、 对各类报警信息进行处理，并实时进行存储和报警。传感器数值超限时声光报警提示，并在监控主机的相应的条目以变换背景颜色和闪烁的方式提醒用户发出报警信号的具体设备及安装地点。 （四）安全措施 　　本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 1、利用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。 2、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码， 其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。 3、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。 4、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。 四、结论 　　采用有线方式，租用静态IP目前费用比较高约800~1500元/月。采用GPRS无线方式，系统流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元K，而包月制20元/月有1024 kBytes流量，可满足煤矿生产部门目前煤矿监控数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于煤矿生产部门来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当煤矿观测站和煤矿信息监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，有效地保护了用户原有投资，适合于煤矿监控工作的特点。