廈門四信應用方案：四信基於GPRS專網係統-礦井安全遠程監控係統方案

一、項目背景
在zai煤mei炭tan企qi業ye，安an全quan生sheng產chan是shi擺bai在zai各ge級ji領ling導dao工gong作zuo的de第di一yi位wei大da事shi。而er目mu前qian國guo內nei的de煤mei炭tan生sheng產chan安an全quan事shi故gu不bu斷duan，特te別bie是shi不bu斷duan發fa生sheng的de重zhong大da瓦wa斯si爆bao炸zha事shi故gu造zao成cheng了le嚴yan重zhong的de損sun失shi，已yi經jing引yin起qi各ge級ji部bu門men領ling導dao的de高gao度du重zhong視shi，正zheng采cai取qu措cuo施shi保bao障zhang煤mei炭tan安an全quan生sheng產chan。

隨sui著zhe企qi業ye信xin息xi化hua的de不bu斷duan深shen入ru，安an全quan生sheng產chan信xin息xi化hua成cheng為wei企qi業ye信xin息xi化hua首shou當dang其qi衝chong的de重zhong要yao內nei容rong。利li用yong現xian代dai化hua的de信xin息xi技ji術shu手shou段duan，建jian設she安an全quan生sheng產chan監jian督du管guan理li信xin息xi網wang絡luo係xi統tong，才cai能neng將jiang安an全quan生sheng產chan監jian督du管guan理li工gong作zuo落luo到dao實shi處chu。

在我國煤炭行業，大多數企業都已經或正在進行生產調度、監測監控等係統的建設，這些係統的建立在實現安全生產的過程中起到了重要的作用；但是由於各種係統建於不同時期，使用不同的技術，各係統無法有效的集成，使安全生產監測監控信息不能很好的整合、利用。將安全生產監測監控信息及時、zhunquedechuansongdaogejixiangguanrenyuanshouzhong，quefayouxiaodeshouduan。xitongxuyaozaidimiandezhongyangkongzhishikeduiquankuangjingshengchanguochengjishebeishixianzidonghuajiancehekongzhi，bingnengbaxinxitongguowangluochuansonggeikuangjilingdao，shilingdaozaibangongshijikesuishilejieshengchan、安全等信息，實現全礦井的統一調度和統一管理。需要係統的信息由下而上逐級集中，可與礦務局、焦(jiao)煤(mei)公(gong)司(si)的(de)局(ju)域(yu)網(wang)內(nei)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)聯(lian)網(wang)，實(shi)現(xian)實(shi)時(shi)遠(yuan)程(cheng)查(zha)看(kan)。而(er)控(kong)製(zhi)既(ji)可(ke)集(ji)中(zhong)於(yu)監(jian)控(kong)層(ceng)操(cao)作(zuo)，也(ye)可(ke)分(fen)散(san)於(yu)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)層(ceng)實(shi)施(shi)。各(ge)個(ge)子(zi)係(xi)統(tong)均(jun)可(ke)獨(du)立(li)自(zi)成(cheng)體(ti)係(xi)，可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)礦(kuang)井(jing)要(yao)求(qiu)分(fen)步(bu)配(pei)置(zhi)，進(jin)而(er)實(shi)現(xian)最(zui)佳(jia)配(pei)置(zhi)。

二、項目分析
2.1 係統組成
2.1.1礦井數據采集終端
      礦井數據采集終端負責監測礦井現場的瓦斯、一氧化碳、硫化氫等有害氣體的濃度、風速、負壓、溫度、一氧化碳、饋電及風門開關等環境參數，還可以監測煤倉煤位、水倉的水位及主要機電設備開停等生產參數，監測電壓、電流、功率等電力參數等，將這些參數通過網絡傳送到數據管理中心進行分析處理。
2.1.2無線傳輸設備
      鑒於對通訊模塊的要求，廈門四信公司的F2103 IP MODEM,具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數據通道、並行多數據通道、實時在線和按需在線多種工作方式、並且支持APN網絡接入等功能不僅可以保障數據安全可靠還能讓客戶根據需傳輸節省資費。
2.1.3數據管理中心
      信息源管理（對原始數據和告警閥值數據進行配置和管理）；告警策略管理（配置安全數據的告警策略，例如通知安全責任人的順序和時間等）；數據管理（數據庫備份、恢複等功能）；
2.2 係統總架構
      礦井采集終端通過RS232/485通訊接口與F2103串口連接，數據監控中心可以采用多種方式連接網絡，例如固定IP、APN、ADSL等。
      無線傳輸設備F2103通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機，與中心建立TCP/IP連接後開啟透明數據通道。當采集終端需要上報數據的時候將數據直接送往串口，此時F2103就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機。當數據中心下發的命令或數據通過通道傳輸到F2103後，F2103通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。

2.3係統實現功能
（1）係統具備具備的功能有：監測瓦斯、風速、負壓、溫度、一氧化碳、饋電及風門開關等環境參數，還可以監測煤倉煤位、水倉的水位及主要機電設備開停等生產參數；監測電壓、電流、功率等電力參數；機電設備運行保護參數。
（2）配接更大的麵積上顯示更多的工藝流程模擬圖、監測曲線、表格和文字
（3）係統可配置顯示屏，可以顯示動、靜態模擬圖形、數據表格、曆史曲線、分層顯示采掘平麵圖、測點配置，實時數據顯示等。也可通過顯示屏控製主機編製礦井實時礦井安全信息或提示。
（4）xitongderenjijiemianshifenyouhao，suoyouxianshihedayinyoucaozuorenyuanzhiyaoyongshubiaojinxingjiandandedianjijike，renherendoukefangbianshiyong，jishioueryoucuowudecaozuoyebuhuiyingxiangxitongdezhengchanggongzuo。weilequebaoxitongpeizhidengxinxibubeipohuai，zhuanmenweixitongguanlirenyuan、普通操作人員定義了操作權限並配置相應的口令密碼，隻有口令密碼正確才能進入係統進行操作權限範圍內的操作。
（5）係統所有被檢測的參數、開/停信息及累計量累計、存儲，並可連續保持一年（係統軟件每三分鍾存盤一次），如有特殊情況可保存更長時間，這些數據可隨時用表格、二維曲線等形式顯示出來，可以打印保存。對重要設備用戶能夠調整模擬量或設備開停信息和存儲時間。
（6）係統有簡便的繪圖工具。所有動態、靜態圖都可由礦上一般操作人員繪製（繪圖時不影響主機實時監測功能）。
（7）係統具有列表顯示功能。模擬圖及相關顯示內容包括地點、名稱、單位、報警門限、斷電門限、監測值、最大值、平均值、最小值、斷電命令、饋電狀態、超限報警、斷電邏輯不符報警、傳感器故障、封鎖與解鎖等。開關量顯示內容包括地點、名稱、開/停時刻、狀態、工作時間、開停次數、傳感器狀態、閉鎖與解鎖等。累計量顯示內容包括地點、名稱、單位、累計量值等。
（8）係統具有模擬量實時曲線和曆史曲線功能，在同一坐標上用不同顏色顯示最大值，平均值，最小值曲線，在一屏上，最多顯示6個模擬量曲線，並設時間標尺，可顯示對應時間標尺的模擬量。
（9）係統具有柱壯圖顯示功能。能直觀地反映開機率、開/停次數、傳感器狀態、閉鎖與解鎖等，並設時間標尺。
（10）係統具有模擬動畫顯示功能。能形象、直觀、全麵地反映安全生產狀況。點擊設備圖標即可顯示該設備的有關內容，包括工藝流程模擬圖、相應設備開停、相應模擬量數值和曲線等。
（11）方便地由用戶自行生成各類表格，打印所要求的各類數據表格、圖形及曲線。
（12）對(dui)各(ge)類(lei)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，並(bing)實(shi)時(shi)進(jin)行(xing)存(cun)儲(chu)和(he)報(bao)警(jing)。傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)值(zhi)超(chao)限(xian)時(shi)聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)提(ti)示(shi)，並(bing)在(zai)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)的(de)相(xiang)應(ying)的(de)條(tiao)目(mu)以(yi)變(bian)換(huan)背(bei)景(jing)顏(yan)色(se)和(he)閃(shan)爍(shuo)的(de)方(fang)式(shi)提(ti)醒(xing)用(yong)戶(hu)發(fa)出(chu)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)的(de)具(ju)體(ti)設(she)備(bei)及(ji)安(an)裝(zhuang)地(di)點(dian)。
（13）係統具有防雷電功能，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接監測主機端配置了法國生產的避雷器。

三、項目架構實施
3.1 傳輸模塊與礦井采集終端連接
在工業領域設備一般都采用以太口或串口傳輸數據，無線通信模塊F2103同時支持232/485通信方式，因此可以直接和礦井數據采集終端進行連接通信，如下圖：

3.2 數據中心網絡接入方式分析
1.專線接入
中心采用APN專線，所有點都采用內網固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。

用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。隻有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。

用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為wei通tong過guo認ren證zheng的de用yong戶hu分fen配pei用yong戶hu內nei部bu地di址zhi。移yi動dong終zhong端duan和he服fu務wu器qi平ping台tai之zhi間jian采cai用yong端duan到dao端duan加jia密mi，避bi免mian信xin息xi在zai整zheng個ge傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong可ke能neng的de泄xie漏lou。雙shuang方fang采cai用yong防fang火huo牆qiang進jin行xing隔ge離li，並bing在zai防fang火huo牆qiang上shang進jin行xingIP地址和端口過濾。此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合於安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

2. ADSL撥號連接（動態公網IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯係開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受製於DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

3. 通過固定公網IP連接
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

3.3 數據中心軟件平台構建
zhongxinduanruanjiandegoujianyouduozhongfangshi，duiyuchuanrushujudefangshidebutong，womentigongbutongderuanjianlaibangzhukehukuaisudishixianzhongxinduandeshujujieshouhexianchangshebeideguanli。

目前四信提供三種方式的中心接口：

1.首先是對於組態軟件，目前很多組態軟件廠家已經集成了我們的驅動了，可以直接配置使用；
2.對於後台中心軟件隻讀串口數據的情況，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM），利用虛擬串口軟件可以將以太網數據轉化為串口數據，從而實現利用無線公網傳輸數據且又對現有係統不做修改的完美結合。
3.在(zai)客(ke)戶(hu)想(xiang)要(yao)開(kai)發(fa)自(zi)己(ji)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)是(shi)，此(ci)時(shi)我(wo)公(gong)司(si)會(hui)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)動(dong)態(tai)鏈(lian)接(jie)庫(ku)，利(li)用(yong)動(dong)態(tai)鏈(lian)接(jie)庫(ku)客(ke)戶(hu)可(ke)以(yi)很(hen)輕(qing)鬆(song)的(de)與(yu)傳(chuan)輸(shu)通(tong)道(dao)進(jin)行(xing)對(dui)接(jie)，同(tong)時(shi)會(hui)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)DEMOruanjian，bujinkaifangyuanmahaiquanchengxiezhukehujinxingzijishujuzhongxinruanjianhegongnengdekaifa。kehukenengtongguodongtailianjiekukuaisukaifayigelinghuode，wendingde，gongnengqiquandezhongduanguanliheshujujiaohudezhongxinruanjian。

下圖為後台中心管理軟件：

四、方案特點

1. 利用四信無線IP MODEMkejibenbuyongbuxian，qiecaiyongduodianduiyizhongxindezuwangfangshi，shixianleshujudeyizhongxintongyiguanli，youyukuangjingzaidixiashenchu，kepeigaozengyiyanchangtianxianjiejuedixiaxinhaobuqiangdeqingkuang。
2. 四信IP MODEM采用高性能工業級處理器以及看門狗等安全機製設計，保證IP MODEM 萬一通信中斷也會自行檢測然後自動斷電重啟，保證IP MODEM 永遠在線，通信鏈路永遠正常。
3. 目前礦井檢測工程數量及規模都不斷的在擴大，因此係統采用多點對中心的組網方案，不論采用普通無線GPRS還是APN專網都可以實現隨時增加新的采集控製點，對現有的網絡不會造成任何的中斷和影響。
4. IP MODEM 采用標準的工業串口通信，即插即用，且高規格的模具設計，體積小巧方便維護。
5. 礦井安全事件頻發，直接涉及人身安全，國家高度重視，四信IP MODEM完全采用國際標準的TCP/IP安全傳輸協議機製，保證數據的安全和及時，而且采用完全透明傳輸機製，保證數據的準確性。
6. 多中心設計，可同時設置5個中心監控采集現場，避免因某個中心網絡不穩定或者關閉導致無法對礦井現場進行監控而產生安全隱患。
7. 礦井一般都在偏遠地區且，在此F2103進行人性化工程設計，可是工程人員無需到現場就可以遠程直接對網絡參數進行相應的配置，達到時間和人力的合理利用。
8. 高規格材料選配，可在 -25~+65ºC、相對濕度 95%(無凝結)環境下正常工作。

五、小結

muqiankuangjinghuanjingshujujianceyingyongguangfan，zhijieguanxidaoshengchanshengtaianquan，zaiteshudedabeijingxiaguojiazhengceyeshidalituixing，shamensixinzaikuangjingjiancelingyuyiyouquanguofanweixingdeyingyong。zaiwulianwangdedahuanjingxiashamensixinjiejuefanganhechanpinyiguangfanyingyongyuyidongPOS終端、金融、供應鏈自動化、智能化運輸、工業自動化、智能建築、智能家居、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、軍事、空間探索、農業、林業、水務、電力、煤礦、石化等行業。