摘要：針對(duì)礦山開(kāi)采中存在的礦井分散、遠(yuǎn)離總部，礦山產(chǎn)量計(jì)量監(jiān)控管理難、稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸滯后等問(wèn)題，提出了在電子稱重系統(tǒng)中利用3G無(wú)線通訊新技術(shù)，構(gòu)建基于GPRS的多媒體遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程生產(chǎn)的礦山產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。既提高了工作效率，又提高了工作質(zhì)量，同時(shí)，由于使用該系統(tǒng)能夠節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源、降低費(fèi)用、系統(tǒng)改造維護(hù)簡(jiǎn)單、不影響電子衡器的正常使用，因此，具有較好的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：GPRS 多媒體 遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量 監(jiān)控系統(tǒng)

1、引言

在礦山的開(kāi)采中，普遍存在著生產(chǎn)礦井分散、遠(yuǎn)離總部、給礦山產(chǎn)量的計(jì)量管理和及時(shí)傳送稱重?cái)?shù)據(jù)帶來(lái)了極大的困難。而基于GPRS的多媒體遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量稱重計(jì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)GPRS將遠(yuǎn)程生產(chǎn)的礦山產(chǎn)量計(jì)量情況以圖片和數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)地傳到總部監(jiān)控中心，供總部領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門查詢，同時(shí)，監(jiān)控中心還可以通過(guò)GPRS向遠(yuǎn)程礦山的稱重站點(diǎn)發(fā)布指令。另外，該系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)稱重計(jì)量室無(wú)人職守和自動(dòng)傳輸稱重?cái)?shù)據(jù)等功能。由于該系統(tǒng)使用無(wú)線資源、不受地理環(huán)境的影響、節(jié)約了有線網(wǎng)絡(luò)資源、降低了費(fèi)用，系統(tǒng)改造、維護(hù)簡(jiǎn)單、不影響電子衡器的正常使用，因此，具有較好的推廣價(jià)值。

2、GPRS概述

GPRS是一種比較時(shí)髦的無(wú)線通訊方法。用這種方法可以做到設(shè)備的實(shí)時(shí)在線無(wú)縫連接。GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，其中文含義為通用分組無(wú)線服務(wù)，它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻道，而且還以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是比較合理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄馡nternet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻道是閑置的。此外，GPRS是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的，在GSM phase 2 的標(biāo)準(zhǔn)里，GPRS可以提供四種不同的編碼方式，這些編碼方式也分別具有提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)（Error Protection）能力。利用四種不同的編碼方式，每個(gè)時(shí)槽可提供的傳輸速率為CS-1（9.05K）、CS-2（13.4K）、CS-3（15.6K）及CS-4（21.4K），其中CS-1的保護(hù)最為嚴(yán)密，CS-4則是完全未加以任何保護(hù)。每個(gè)用戶最多可同時(shí)使用八個(gè)時(shí)槽，所以GPRS號(hào)稱最高傳輸速率為171.2K。

GPRS可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。它在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)了“永遠(yuǎn)在線”的連接，網(wǎng)絡(luò)信道只有在實(shí)際進(jìn)行傳輸時(shí)才被占用。GPRS的實(shí)際速度典型值比理論速度慢，介于14.4至43.2 kbps(上下行非對(duì)稱速率)之間。GPRS將是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)接入的標(biāo)準(zhǔn)，也是邁向3G/UMTS的過(guò)程。

在理論上，GPRS數(shù)據(jù)包通訊服務(wù)的花費(fèi)比電路交換服務(wù)所花的費(fèi)用要少，其通信信道是共享的，僅在需要的時(shí)候才有數(shù)據(jù)包傳輸產(chǎn)生，因此，比使用專用的連接要節(jié)省很多資源。GPRS移動(dòng)用戶可以隨時(shí)訪問(wèn)自己的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)，而不是每次都需要撥號(hào)上網(wǎng)，從而為用戶提供更加簡(jiǎn)單的應(yīng)用服務(wù)。因此，采用移動(dòng)GPRS技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送，費(fèi)用低，使用方便，不受地域限制，便于業(yè)務(wù)發(fā)展，具有很好的發(fā)展趨勢(shì)。從SMS到GPRS再到將來(lái)的3G，是一種更經(jīng)濟(jì)便捷的通訊之路，可以構(gòu)架更為廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)靈活的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸。

由于使用了“分組”的技術(shù)，用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦(情形大概就跟使用了下載軟件NetAnts差不多)。此外，使用GPRS上網(wǎng)的方法與WAP并不同，用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先“撥號(hào)連接”，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線，但GPRS就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)行的。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，聲音的傳送(即通話)繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動(dòng)電話的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層次，而且發(fā)展GPRS技術(shù)也十分“經(jīng)濟(jì)”，因?yàn)橹豁氀赜矛F(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)展即可。GPRS的用途十分廣泛，包括通過(guò)手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等。

GPRS傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：一、相對(duì)GSM撥號(hào)方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術(shù)，具有“高速”和“在線”的優(yōu)點(diǎn)；二、除了速度上的優(yōu)勢(shì)，GPRS還有“在線”的特點(diǎn)，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。有數(shù)據(jù)傳送時(shí)就在無(wú)線信道上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送，終端就進(jìn)入一種“準(zhǔn)休眠”狀態(tài)，釋放所用的無(wú)線頻道給其他用戶使用，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當(dāng)用戶再次傳送時(shí)，手機(jī)立即向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求無(wú)線頻道用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，不需頻繁撥號(hào)；三、GPRS數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，且可以傳輸批量數(shù)據(jù)，對(duì)礦山稱重來(lái)說(shuō)還可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)線下載，這一個(gè)特點(diǎn)是超短波、GSM短信、PSTN以及衛(wèi)星通信所不能替代的；四、GPRS是基于數(shù)據(jù)分組傳送的，能提供連續(xù)不間斷的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，具有比SMS更好的數(shù)據(jù)傳送速度和能力，且能夠始終在線，通信費(fèi)用是按照實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)進(jìn)行結(jié)算的，運(yùn)行費(fèi)用低；五、GPRS服務(wù)范圍廣，可用于移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)信息服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)等方面。

3、系統(tǒng)的組成

基于GPRS的多媒體遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)是集現(xiàn)代電子稱重技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程數(shù)字視頻技術(shù)、GPRS/CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與一體的現(xiàn)代信息稱重系統(tǒng)。它主要由數(shù)字電子稱重系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件和GPRS組成，其系統(tǒng)框圖如下圖所示。

圖 基于GPRS的遠(yuǎn)程多媒體產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)框圖
3.1 數(shù)字電子稱重系統(tǒng)

數(shù)字電子稱重系統(tǒng)主要由稱重傳感器、稱重控制顯示器、打印機(jī)組成，用來(lái)對(duì)礦山產(chǎn)量進(jìn)行稱重計(jì)量，將稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行顯示、打印、存儲(chǔ)并通過(guò)RS232、RS485接口傳入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝象機(jī)等部件組成，對(duì)礦山產(chǎn)量的稱重過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將拍攝的圖象信息通過(guò)遠(yuǎn)程視頻終端存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，以備企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門查詢。

3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端

遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主要由數(shù)據(jù)傳輸模塊和視頻傳輸模塊組成，將電子稱重?cái)?shù)據(jù)和視頻圖象實(shí)時(shí)地通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸網(wǎng)落傳送給中心服務(wù)器，以備進(jìn)行查詢。GPRS終端采用符合工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的GPRS無(wú)線DTU/GPRS模塊GF-2008w。該通信模塊是一款專門為需要無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備開(kāi)發(fā)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換器。它實(shí)現(xiàn)了無(wú)線GSM協(xié)議棧的轉(zhuǎn)換，與之相連的終端設(shè)備無(wú)需支持GMS協(xié)議處理能力，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只需通過(guò)串口向DTU/GPRS發(fā)送串口格式數(shù)據(jù)，DTU/GPRS會(huì)自動(dòng)地加上GSM無(wú)線通信的協(xié)議，把串口數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成GSM無(wú)線通信的協(xié)議數(shù)據(jù)包，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康闹鳈C(jī)；同時(shí)對(duì)方主機(jī)通過(guò)無(wú)線GSM發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)DTU/GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換后，也以透明的串口數(shù)據(jù)方式傳回給中心站主機(jī)。只要提供RS-232接口的設(shè)備都可以通過(guò)DTU/GPRS實(shí)現(xiàn)無(wú)線GSM數(shù)據(jù)傳輸。終端設(shè)備和DTU/GPRS間交互采用簡(jiǎn)單的串口包格式，所有的GSM協(xié)議棧協(xié)議都由DTU/GPRS完成轉(zhuǎn)換。通過(guò)DTU/GPRS實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。