基于4G DTU實(shí)現(xiàn)礦井安全遠(yuǎn)程無線監(jiān)測
應(yīng)用方案
前 言
煤礦安全已成為全國工業(yè)安全的重中之重。目前國內(nèi)的煤炭生產(chǎn)安全事故不斷發(fā)生，特別是瓦斯爆炸事故接連發(fā)生，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失，在國內(nèi)外造成嚴(yán)重影響。國務(wù)院高度重視煤礦安全工作，相繼采取了一系列重大舉措，地方各級(jí)政府也做了大量工作。應(yīng)如何有效遏制重特大安全事故的發(fā)生已成了礦井安全最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
隨著企業(yè)信息化的不斷深入，安全生產(chǎn)信息化成為企業(yè)信息化首當(dāng)其沖的重要內(nèi)容。利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，才能將安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作做好。
目前國內(nèi)煤礦行業(yè)中，多數(shù)企業(yè)都已經(jīng)或正在進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度、監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)的建設(shè)，這些系統(tǒng)的建立在實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的過程中起到了重要的作用；但是由于各種系統(tǒng)建于不同時(shí)期，使用不同的技術(shù)，各系統(tǒng)無法有效的集成，使安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控信息不能很好的整合、利用。將安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控信息及時(shí)、準(zhǔn)確的傳送到各級(jí)相關(guān)人員手中，缺乏有效的手段。
系統(tǒng)需要在地面的中央控制室可對(duì)全礦井生產(chǎn)過程及設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測和無人職守控制，并能把信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給礦級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，使領(lǐng)導(dǎo)在辦公室即可隨時(shí)了解生產(chǎn)、安全等信息，實(shí)現(xiàn)全礦井的統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理。需要系統(tǒng)的信息由下而上逐級(jí)集中，可與礦務(wù)局、焦煤公司的局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程查看。而控制既可集中于監(jiān)控層操作，也可分散于設(shè)備控制層實(shí)施。各個(gè)子系統(tǒng)均可獨(dú)立自成體系，可以按照礦井要求分步配置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳方案。
針對(duì)這些問題，廈門才茂通信研發(fā)出礦井安全CDMA無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)有效監(jiān)管，預(yù)防和減少安全生產(chǎn)事故的頻發(fā)。該系統(tǒng)具有可靠運(yùn)行性，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性、準(zhǔn)確性的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低到了最低；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路由專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來維護(hù)，避免了用戶在使用監(jiān)測系統(tǒng)的同時(shí)，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
系統(tǒng)簡介
1.系統(tǒng)簡介
礦井安全4G 無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，依托穩(wěn)定、可靠的中國4G 網(wǎng)絡(luò)，采用先進(jìn)成熟軍工級(jí)的4G 無線數(shù)據(jù)終端為遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備，基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)采集功能，為不具備有線傳輸條件的煤礦生產(chǎn)點(diǎn)，提供了成本低、見效快、高效率的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的監(jiān)察手段。
2.4G 系統(tǒng)簡介
4G通信技術(shù)是第四代的移動(dòng)信息系統(tǒng)，是在3G技術(shù)上的一次更好的改良，其相較于3G通信技術(shù)來說一個(gè)更大的優(yōu)勢，是將WLAN技術(shù)和3G通信技術(shù)進(jìn)行了很好的結(jié)合，使圖像的傳輸速度更快，讓傳輸圖像的質(zhì)量和圖像看起來更加清晰。在智能通信設(shè)備中應(yīng)用4G通信技術(shù)讓用戶的上網(wǎng)速度更加迅速，速度可以高達(dá)100M。
4G通信技術(shù)相較于之前的3G通信技術(shù)最大的優(yōu)勢就是顯著提升了通信速度，讓用戶有了更佳的使用體驗(yàn)，同時(shí)這也推動(dòng)了我國通信技術(shù)的發(fā)展。通信技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)漫長的過程，在第一代的移動(dòng)信息系統(tǒng)中只有語音系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)展到第二代移動(dòng)信息系統(tǒng)中通信速度只有僅僅的10kb/s，當(dāng)發(fā)展到3G通信技術(shù)階段時(shí)，速度也沒有一個(gè)質(zhì)的飛躍，只有簡單的2Mb/s。這都成了阻礙我國通信事業(yè)發(fā)展的因素，但是4G通信技術(shù)的出現(xiàn)很明顯在通信速度方面有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。這不僅僅體現(xiàn)出來我國通信事業(yè)的快速發(fā)展，更可以從中看出我國如今社會(huì)的不斷進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，是我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提高的體現(xiàn)，也說明我國綜合實(shí)力在不斷提高。 [1]
4G通信技術(shù)相較于之前的移動(dòng)信息系統(tǒng)已經(jīng)很大程度上實(shí)現(xiàn)了智能化的操作。這更符合我們當(dāng)下的需求，我們?nèi)粘Ｖ惺褂玫氖謾C(jī)便是4G通信技術(shù)智能化很好的一個(gè)體現(xiàn)的形式，智能化的4G通信技術(shù)可以根據(jù)人們?cè)谑褂眠^程中不同的指令來做出更加準(zhǔn)確無誤的回應(yīng)，對(duì)搜索出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和整理再傳輸?shù)接脩舻氖謾C(jī)上。4G手機(jī)作為人們?cè)絹碓诫x不開的一個(gè)通信工具，極大地方便了人們的生活。
監(jiān)控系統(tǒng)組成
1. 系統(tǒng)組成
a． 安全數(shù)據(jù)采集
礦井原始數(shù)據(jù)采集（使用RS485、RS232等接口直接采集瓦斯、一氧化碳以及硫化氫等有害氣體的濃度以及挖掘深度等數(shù)據(jù)）；l
告警閥值數(shù)據(jù)設(shè)定（設(shè)定有害氣體的告警閥值，用以進(jìn)行告警判斷）；
將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴弦患?jí)單位；
上級(jí)單位接收下屬各礦上報(bào)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并存入本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；
b. 安全信息告警
告警信息生成（將礦井的原始數(shù)據(jù)和告警閥值進(jìn)行比較，如果超過值則產(chǎn)生告警）；u
告警數(shù)據(jù)上報(bào)上級(jí)單位（將告警數(shù)據(jù)上報(bào)給上級(jí)單位）；u
逐級(jí)通知安全責(zé)任人（根據(jù)告警策略將告警信息逐級(jí)發(fā)送到安全責(zé)任人的手機(jī)上，督促其盡快處理）。在通知安全責(zé)任人時(shí)，可以根據(jù)告警策略的設(shè)置，分級(jí)分時(shí)通知安全責(zé)任人。當(dāng)同時(shí)發(fā)生幾種告警時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定可以自動(dòng)選擇發(fā)送優(yōu)先級(jí)，例如同時(shí)發(fā)生瓦斯和硫化氫告警時(shí)優(yōu)先發(fā)送瓦斯告警）。u
c. 安全信息分析統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)定期將安全信息進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，并可輸出各種報(bào)表。
d. 基本管理
信息源管理（對(duì)原始數(shù)據(jù)和告警閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行配置和管理）；
告警策略管理（配置安全數(shù)據(jù)的告警策略，例如通知安全責(zé)任人的順序和時(shí)間等）；l
數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)庫備份、恢復(fù)等功能）；l
2. 系統(tǒng)特點(diǎn)
a. 永遠(yuǎn)在線：4G無線數(shù)據(jù)終端一開機(jī)就能自動(dòng)附著到4G網(wǎng)絡(luò)上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)，具有很高的實(shí)時(shí)性；
b. 按流量計(jì)費(fèi)：4G 無線數(shù)據(jù)終端，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)不收費(fèi)用；
c. 高速傳輸：4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達(dá)到230.4kbps，速率的高低取決于移動(dòng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，根據(jù)中國移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)情況，目前可提供120~140Kbps 的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；
d. 組網(wǎng)簡單、迅速、靈活：4G 無線數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)可以通過Internet 網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全中國的虛擬移動(dòng)數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)，為廣大中小用戶提供接入便利，節(jié)省接入投資；
e. 通信鏈路由專業(yè)運(yùn)營商維護(hù)：由于采用中國電信的CDMA 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此鏈路維護(hù)也由中國電信負(fù)責(zé)，免除通信鏈路維護(hù)的麻煩
f. 防雷擊與靜電：由于采用4G網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以在不影響上網(wǎng)的前提下，4G無線數(shù)據(jù)終端的發(fā)射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺(tái)傳輸容易引雷擊壞設(shè)備與產(chǎn)生靜電導(dǎo)致危險(xiǎn)的缺點(diǎn)。
3. 系統(tǒng)功能
（1）系統(tǒng)具備的功能有：監(jiān)測瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、一氧化碳、饋電及風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，還可以監(jiān)測煤倉煤位、水倉的水位及主要機(jī)電設(shè)備開停等生產(chǎn)參數(shù)；監(jiān)測電壓、電流、功率等電力參數(shù)；機(jī)電設(shè)備運(yùn)行保護(hù)參數(shù)。
（2）配接更大的面積上顯示更多的工藝流程模擬圖、監(jiān)測曲線、表格和文字。
① 系統(tǒng)生成及操作；
② 測點(diǎn)生成及操作；
③ 工藝流程模擬圖形顯示；
④ 各測點(diǎn)數(shù)據(jù)表格顯示；
⑤ 井上、井下各類模擬量參數(shù)的實(shí)時(shí)表格、柱狀圖、變化曲線顯示；
⑥ 井上、井下主要設(shè)備開停等開關(guān)量的實(shí)時(shí)值和開/停時(shí)間顯示；
⑦ 原煤產(chǎn)量等累計(jì)量的實(shí)時(shí)值和累計(jì)值顯示；
⑧ 各類報(bào)警除表格顯示外，還有聲訊信號(hào)；
⑨ 時(shí)鐘和日期顯示；
⑩ 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及軟件操作說明跟蹤顯示。
（3）系統(tǒng)可配置顯示屏，可以顯示動(dòng)、靜態(tài)模擬圖形、數(shù)據(jù)表格、歷史曲線、分層顯示采掘平面圖、測點(diǎn)配置，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等。也可通過顯示屏控制主機(jī)編制礦井實(shí)時(shí)礦井安全信息或提示。
（4）系統(tǒng)的人機(jī)界面十分友好，所有顯示和打印有操作人員只要用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單的點(diǎn)擊即可，任何人都可方便使用，即使偶爾有錯(cuò)誤的操作也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。為了確保系統(tǒng)配置等信息不被破壞，專門為系統(tǒng)管理人員、普通操作人員定義了操作權(quán)限并配置相應(yīng)的口令密碼，只有口令密碼正確才能進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作權(quán)限范圍內(nèi)的操作。
（5）系統(tǒng)所有被檢測的參數(shù)、開/停信息及累計(jì)量累計(jì)、存儲(chǔ)，并可連續(xù)保持一年（系統(tǒng)軟件每三分鐘存盤一次），如有特殊情況可保存更長時(shí)間，這些數(shù)據(jù)可隨時(shí)用表格、二維曲線等形式顯示出來，可以打印保存。對(duì)重要設(shè)備用戶能夠調(diào)整模擬量或設(shè)備開停信息和存儲(chǔ)時(shí)間。
（6）系統(tǒng)有簡便的繪圖工具。所有動(dòng)態(tài)、靜態(tài)圖都可由礦上一般操作人員繪制（繪圖時(shí)不影響主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測功能）。
（7）系統(tǒng)具有列表顯示功能。模擬圖及相關(guān)顯示內(nèi)容包括地點(diǎn)、名稱、單位、報(bào)警門限、斷電門限、監(jiān)測值、最大值、平均值、最小值、斷電命令、饋電狀態(tài)、超限報(bào)警、斷電邏輯不符報(bào)警、傳感器故障、封鎖與解鎖等。開關(guān)量顯示內(nèi)容包括地點(diǎn)、名稱、開/停時(shí)刻、狀態(tài)、工作時(shí)間、開停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、閉鎖與解鎖等。累計(jì)量顯示內(nèi)容包括地點(diǎn)、名稱、單位、累計(jì)量值等。
（8）系統(tǒng)具有模擬量實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線顯示功能。在同一坐標(biāo)上用不同顏色顯示最大值、平均值最小值曲線。在一屏上，同時(shí)顯示6 個(gè)模擬量曲線，并設(shè)時(shí)間標(biāo)尺，可顯示出對(duì)應(yīng)時(shí)間標(biāo)尺的模擬量。
（9）系統(tǒng)具有柱狀圖顯示功能。能直觀地反映開機(jī)率、開/停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、閉鎖與解鎖等，并設(shè)時(shí)間標(biāo)尺。
（10）系統(tǒng)具有模擬動(dòng)畫顯示功能。能形象、直觀、全面地反映安全生產(chǎn)狀況。點(diǎn)擊設(shè)備圖標(biāo)即可顯示該設(shè)備的有關(guān)內(nèi)容，包括工藝流程模擬圖、相應(yīng)設(shè)備開停、相應(yīng)模擬量數(shù)值和曲線等。
（11）方便地由用戶自行生成各類表格，打印所要求的各類數(shù)據(jù)表格、圖形及曲線。
（12）對(duì)各類報(bào)警信息進(jìn)行處理，并實(shí)時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和報(bào)警。傳感器數(shù)值超限時(shí)聲光報(bào)警提示，并在監(jiān)控主機(jī)的相應(yīng)的條目以變換背景顏色和閃爍的方式提醒用戶發(fā)出報(bào)警信號(hào)的具體設(shè)備及安裝地點(diǎn)。
（13）系統(tǒng)具有防雷電功能，再加上接口和分站的光電隔離；為了確保萬無一失，專門在主傳輸電纜聯(lián)接監(jiān)測主機(jī)端配置了法國生產(chǎn)的避雷器。
4．系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
● 根據(jù)用戶的使用要求；
● 根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2006 和新版《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的要求來選型；
● 技術(shù)先進(jìn)、成熟，功能實(shí)用性強(qiáng)，確?？煽?；
● 組合方便，擴(kuò)展性能好。能為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留有充分的余地，為系統(tǒng)升級(jí)提供便利；
● 開放性與兼容性良好，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟、硬件連接；系統(tǒng)之間充分開放，互容度高；
● 擴(kuò)展功能多樣化，系統(tǒng)通過聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交換、監(jiān)視、控制和管理；
● 優(yōu)化設(shè)備功能以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效，減少維護(hù)、管理人員；
● 人機(jī)界面良好，運(yùn)行管理方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，反應(yīng)迅速，操作簡便。
四、系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)
礦井安全遠(yuǎn)程監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)集電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、信息管理以及軟件工程等多任務(wù)、多層次、多種技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)。礦井安全遠(yuǎn)程監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由地面監(jiān)控中心站、4G 無線數(shù)據(jù)終端、各種井下分站、井下隔爆兼本質(zhì)安全型多路電源、遠(yuǎn)程斷電器、各種礦用傳感器和礦用機(jī)電控制設(shè)備，及安全生產(chǎn)監(jiān)測軟件組成。整個(gè)系統(tǒng)組成拓?fù)鋱D。
A 通信服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)發(fā)、通信設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等功能；
B 監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、反控等功能；
C 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份；
D WEB服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理等功能。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)通信服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器可以安裝在一臺(tái)服務(wù)器中，也可以安裝在不同服務(wù)器中。如果行業(yè)客戶要求對(duì)終端進(jìn)行終端IP綁定，需要安裝RADIUS服務(wù)器，為系統(tǒng)提供AAA認(rèn)證和IP綁定功能。
推薦省級(jí)監(jiān)控中心通過APN專線接入到4G網(wǎng)，這種方式安全性高、穩(wěn)定可靠。各級(jí)監(jiān)控中心相互之間通過VPN相連。
各監(jiān)控點(diǎn)使用用CDMA終端，通過電信的網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。
五、4G 數(shù)據(jù)傳輸終端
一、產(chǎn)品簡介
廈門才茂CM510-72F DTU是一款工業(yè)級(jí)無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)，支持7模全網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)：GPRS/CDMA/W4G /
TD-S4G /EDGE/FDD-LTE/TDD-LTE；設(shè)備為用戶提供TCP/UDP透明無線遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸功能。
設(shè)備支持串口RS232接口、RS485接口，設(shè)備可以直連客戶的上述接口設(shè)備，把客戶的PLC設(shè)備、工控設(shè)備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)娇蛻舻臄?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等功能。
該產(chǎn)品采用ARM7工業(yè)級(jí)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，超大內(nèi)存；設(shè)備提供在線維持技術(shù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時(shí)候暢通，實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸功能。
該產(chǎn)品擁有ARM7工業(yè)級(jí)處理器和智能三級(jí)保護(hù)，不但通過電力3000V電擊測試，還擁有專利技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
該產(chǎn)品取得摩爾實(shí)驗(yàn)室出具的“環(huán)境可靠性測試報(bào)告”，測試項(xiàng)目包含：高溫80℃/濕度85%、低溫-30℃等測試。其中高溫、低溫測試分別在該環(huán)境下連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)4小時(shí)。
該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃?xì)獗O(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測、氣象檢測、地震監(jiān)測，交通控制等等行業(yè)。
二、產(chǎn)品特性
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
3.工業(yè)級(jí)CPU：工業(yè)級(jí)高性能嵌入式處理，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度,加強(qiáng)了指令處理速度。
4.工業(yè)級(jí)無線模塊：采用工業(yè)級(jí)無線模塊，通過FCC認(rèn)證和CE認(rèn)證，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
5.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定。
6.強(qiáng)化電路板：PCB采用遵循20H和3W原則，同時(shí)公司所有產(chǎn)品電路板都采用生益材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
7.工業(yè)級(jí)元器件：整機(jī)元器件采用嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)元器件來生產(chǎn)，抗干擾性強(qiáng)，性能穩(wěn)定。
8.工業(yè)級(jí)電源：寬壓電源設(shè)計(jì)，電源適應(yīng)范圍為DC7V~DC32V，內(nèi)置電源反向保護(hù)和過壓過流保護(hù)。
穩(wěn)定可靠
1. 三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
2. UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
3. 串口ESD保護(hù)：RS232/RS485,內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
4. DNS自動(dòng)獲取:同時(shí)支持DNS自動(dòng)獲取和DNS手動(dòng)設(shè)置，適應(yīng)不同場合需要。自動(dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常，導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。
5. EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
功能強(qiáng)大
六、支持多中心（最大支持同時(shí)4個(gè)中心）TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸
七、支持休眠功能，支持串口數(shù)據(jù)自動(dòng)休眠喚醒、IO電平喚醒
八、支持各種組態(tài)軟件：紫金橋組態(tài)王軟件、亞控組態(tài)王軟件、三維力控軟件
九、支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
十、智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
十一、支持固定IP和動(dòng)態(tài)域名通信方式
十二、接口：提供RS232接口或者RS485接口
十三、網(wǎng)絡(luò)支持：7模全網(wǎng)通，同時(shí)支持移動(dòng)/電信/聯(lián)通三個(gè)運(yùn)營商所有網(wǎng)絡(luò)制式，涵蓋4G/3G/2G，包括TDD-LTE ，F(xiàn)DD-LTE，TD-S4G ，W4G ，CDMA1X/EVDO，GSM/GPRS/EDGE
十四、數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告
十五、標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
十六、支持串口軟件升級(jí)
十七、支持短信配置IP、端口；支持遠(yuǎn)程配置所有參數(shù)
十八、特設(shè)調(diào)試串口，若出現(xiàn)問題，可在施工現(xiàn)場邊接設(shè)備邊測試，方便、快捷；
十九、支持遠(yuǎn)程控制IO，短信告警
簡單易用
1. 圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實(shí)現(xiàn)客戶快速配置。
2. 中心軟件：提供C#，VC中心端軟件，方便客戶測試。
3. 豐富第三方軟件支持：包括亞控軟件，三維力控軟件在內(nèi)的業(yè)內(nèi)主要中心端軟件支持（驅(qū)動(dòng)中選擇“廈門才茂（桑榮）”或者“桑榮”的驅(qū)動(dòng) ），可以直接方便購買第三方軟件來上項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定低成本地完成項(xiàng)目。
4. 檢查軟件：提供串口調(diào)試軟件，網(wǎng)絡(luò)速度檢測軟件，提供單獨(dú)串口調(diào)試信息輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
二十、具體監(jiān)測指標(biāo)
1、 現(xiàn)場采集傳輸
現(xiàn)場采集子站由二次儀表連接傳感器通過RS-232通訊口與4G 無線數(shù)據(jù)終端連接，每一個(gè)4G無線數(shù)據(jù)終端裝入一個(gè)運(yùn)營商的SIM 卡。為防止井下瓦斯煤塵火災(zāi)等事故危害人身和設(shè)備安全，在井下各采區(qū)工作面、掘進(jìn)頭及主要巷道、機(jī)電峒室等處設(shè)置瓦斯、溫度、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓等各類環(huán)境監(jiān)測傳感器，在風(fēng)門處設(shè)置風(fēng)門開關(guān)對(duì)井下通風(fēng)環(huán)境設(shè)施的狀況進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)測和控制，分站將監(jiān)測信息傳送到地面中心站。當(dāng)瓦斯等參數(shù)超限時(shí)（可根據(jù)具體情況自行設(shè)置斷電、復(fù)電值），可對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)斷電。系統(tǒng)將充分利用煤礦現(xiàn)有傳感器及技術(shù)資源，并保證所有傳感器（采集頻率為200-1000Hz 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。部分廠家的傳感器輸出為4-20mA，可以通過 “信號(hào)轉(zhuǎn)換器”來轉(zhuǎn)換為200-1000Hz 信號(hào)）在接入系統(tǒng)后能正常工作。
井下分站和傳感器安裝在井下具有煤塵、沼氣、一氧化碳等危險(xiǎn)氣體的環(huán)境中，對(duì)煤礦井下的各種安全、生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和處理，并將安全生產(chǎn)參數(shù)經(jīng)由4G 無線數(shù)據(jù)終端及時(shí)傳輸?shù)降孛嬷行恼?。各種數(shù)據(jù)由分站和中心站處理，并能按要求直接發(fā)出聲、光報(bào)警和斷電控制信號(hào)。地面中心站經(jīng)過4G 無線數(shù)據(jù)終端采用4G 網(wǎng)絡(luò)與井下分站聯(lián)結(jié)通信。通過系統(tǒng)可以準(zhǔn)確，全面地了解井下安全情況和生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害事故的早期預(yù)測和預(yù)報(bào)，并能及時(shí)地自動(dòng)處理。生產(chǎn)調(diào)度人員可以掌握井下設(shè)備運(yùn)行情況，準(zhǔn)確地指揮生產(chǎn)。
2、監(jiān)控中心
礦井安全遠(yuǎn)程監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)控中心為地面聯(lián)網(wǎng)（公網(wǎng)固定IP或移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)固定IP）的2 臺(tái)計(jì)算機(jī)：監(jiān)控主機(jī)和副機(jī)，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，副機(jī)立即代替主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，計(jì)算機(jī)通過通信接口不斷地與各個(gè)分站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，分站和測點(diǎn)可分布于地面或井下任何地方，分站采集各測點(diǎn)傳感器的信號(hào)，通過4G 無線數(shù)據(jù)終端與通信接口相連，向主機(jī)傳遞數(shù)據(jù)，同時(shí)分站又不停地對(duì)所接的傳感器巡測，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、顯示或根據(jù)需要控制輸出。系統(tǒng)主機(jī)不斷地把接收到的各分站測點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、顯示并定時(shí)存盤。
七、專線APN傳輸方式
根據(jù)企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，廈門才茂通信技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)了基于4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方案，采用了多種安全措施，主要包括：
．通過一條2M 專線接入運(yùn)營商4G 網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
．為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于4G 專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。
．客戶可自建一套RADIUS服務(wù)器和DHCP服務(wù)器，GGSN向RADIUS服務(wù)器提供用戶主叫號(hào)碼，采用主叫號(hào)碼和用戶賬號(hào)相結(jié)合的認(rèn)證方式；用戶通過認(rèn)證后由DHCP服務(wù)器分配企業(yè)內(nèi)部的靜態(tài)IP地址。
．端到端加密：移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。
．雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。
電信業(yè)務(wù)流程
4G 專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺(tái)的流程為：
1）用戶發(fā)出4G 登錄請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括由電信公司為4G 專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請(qǐng)求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺(tái)連接的GGSN，并將用戶請(qǐng)求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號(hào)碼、用戶賬號(hào)、密碼等）通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；
4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號(hào)等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請(qǐng)求，向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求分配用戶地址；
5）Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對(duì)4G 專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行訪問。
九、安全方案
第一級(jí)：安全的網(wǎng)絡(luò)接入層
使用電信公司分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入；
分配特定的手機(jī)號(hào)：手機(jī)主叫號(hào)在移動(dòng)GSM交換機(jī)生成，已經(jīng)進(jìn)行了加密，資深的網(wǎng)絡(luò)黑客也是很難偽造手機(jī)號(hào)的。
電信在網(wǎng)絡(luò)側(cè)HLR網(wǎng)元給手機(jī)號(hào)和APN做了綁定，只有屬于行業(yè)的手機(jī)號(hào)才能訪問專用APN。黑客拿著其他手機(jī)號(hào)的4G 終端根本無法呼叫專門的APN。
第二級(jí)：安全的終端認(rèn)證
數(shù)據(jù)中心可以給每個(gè)4G 終端分配特有的用戶ID和密碼，交換機(jī)資深黑客即使偽造了合法的手機(jī)號(hào)，但是數(shù)據(jù)中心分配給GPRS終端的用戶ID和密碼沒有，依然與數(shù)據(jù)中心建立不了呼叫，而數(shù)據(jù)中心可以周期性命令各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)將用戶ID和密碼改掉。
第三級(jí)：安全的防火墻過濾
通過物理防火墻設(shè)置訪問權(quán)限
第四級(jí)：安全的應(yīng)用系統(tǒng)
業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸前進(jìn)行加密壓縮，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。應(yīng)用系統(tǒng)提供強(qiáng)大的分級(jí)權(quán)限管理，保障數(shù)據(jù)在使用過程中的安全性。
十、綜 述
綜上所述，礦井安全遠(yuǎn)程監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種適用于大中型礦井的無線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)軟件緊跟監(jiān)控系統(tǒng)軟件發(fā)展的潮流，界面友好，圖形功能強(qiáng)大，可在大屏幕上顯示礦井生產(chǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬圖，幫助礦領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)度員了解本單位主要生產(chǎn)設(shè)備及運(yùn)行環(huán)境參數(shù)，及時(shí)調(diào)度生產(chǎn)，防止事故，安全生產(chǎn)。在大中礦井和工廠具有良好的推廣應(yīng)用前景。
礦井監(jiān)測拓?fù)鋱D
————————————————————————
有限生命 無線精彩
