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基于無線網絡的煤礦安全監控系統
煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產中發生頻率高、危害程度大的主要事故源。做好煤礦安全生產管理工作，解決煤礦瓦斯隱患是實現煤礦安全生產狀況根本好轉的關鍵一環，是國家煤礦安全監察局當前部署的重點工作之一。實施統一的“煤炭安全監控系統”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，地形復雜，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系統很好的解決方案。
² GPRS和CDMA 1X無線網絡簡介
目前，基于GPRS/CDMA無線數據傳輸業務廣泛在移動辦公、工業控制、遠程遙測等多方面應用，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)規范實現的內容之一，是一種基于GSM的移動分組數據業務，面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，并對原軟件升級，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系統使用現有的GSM無線網絡。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源，只是在現有的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技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現數據傳輸。
CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS95是CDMAONE系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由于剛取得商用成功，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代表其載波一倍于IS95A的帶寬，3X代表其載波三倍于IS95A的帶寬)，3X又分為下行直接擴譜和三載波兩種方式，后來直接擴譜CDMA2000部分與WCDMA進行了融合，所以實際上目前的CDMA2000就只包括CDMA2000 1X和三載波方式3X。
CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS95，低于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系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基于擴頻技術，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 煤礦安全監控系統介紹
煤礦將從井下采集各種安全數據匯總到地面監控中心，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于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。地面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后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。
煤礦安全監控系統網絡拓樸圖
煤炭監控中心及其他辦公計算機可通過局域辦公網絡，各上級安全監察部門可通過廣域辦公網絡訪問煤地方煤炭監控中心的信息發布系統，進行煤礦安全生產的信息查詢、統計和分析。
² 系統組成部分
無線網絡的煤礦安全監控系統主要由三大部分組成：地面監控中心、無線數據傳輸網絡平臺、煤炭監控管理中心系統。
地面監控中心：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臺：目前國內的無線公網，如GPRS、CDMA 1X網絡平臺。
煤炭監控管理中心系統： 網絡通訊服務器、實時數據庫服務器及用戶控制操作界面等。
煤礦安全監控站點拓樸結構圖
煤礦安全監控系統方框圖
² 系統優勢
系統投資小、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
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