基于无线网络的煤矿安全监控系统

　　煤矿瓦斯事故是煤矿安全生产中发生频率高、危害程度大的主要事故源。做好煤矿安全生产管理工作，解决煤矿瓦斯隐患是实现煤矿安全生产状况根本好转的关键一环，是国家煤矿安全监察局当前部署的重点工作之一。实施统一的“煤炭安全监控系统”对煤矿安全生产的长治久安具有极其重要的意义。

　　一般煤矿地理位置偏僻，地形复杂，采用有线网建设投资大，网络布线困难，采用微波等方式覆盖率低、传输距离有限。无线具有布网灵活快捷、较快传输速度特性，可以作为无线网络的煤矿安全监控系统很好的解决方案。

　　2GPRS和CDMA1X无线网络简介

　　目前，基于GPRS/CDMA无线数据传输业务广泛在移动办公、工业控制、远程遥测等多方面应用，网络运营商中国移动GPRS和联通CDMA各有其特点。

　　GPRS(GeneralPacketRadioService，通用无线分组业务)作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术，是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+(1997年)规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。

　　GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加的一个新的网络，同时在网络设备上增加一些硬件设备，并对原软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体。GPRS能给用户提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项无线高速数据传输技术，它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E-mail、进行Internet浏览、即时聊天等。

　　GPRS系统使用现有的GSM无线网络。GPRS和GSM共用相同的基站和频谱资源，只是在现有的GSM网络基础上增加了一些硬件设备和软件升级。因此，实现GSM升级至GPRS非常容易，且中国移动借助原GSM网络，所以GPRS覆盖非常广。目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区，网络遍及240多个城市。

　　CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleAccess)，它是在数字技术上的分支—扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。

　　CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS95是CDMAONE系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A，这一标准支持8K编码话音服务。在ITU向各国征求第三代移动通信无线候选技术时，IS95由于刚取得商用成功，美国TR45标准委员会没有将很多精力放在第三代标准的研究上，而是正在努力完成IS95B的标准。

　　在ITU的要求下，在当年提出了CDMA2000的第三代标准，即CDMA20001X和3X(1X代表其载波一倍于IS95A的带宽，3X代表其载波三倍于IS95A的带宽)，3X又分为下行直接扩谱和三载波两种方式，后来直接扩谱CDMA2000部分与WCDMA进行了融合，所以实际上目前的CDMA2000就只包括CDMA20001X和三载波方式3X。

　　CDMA1X是指CDMA2000的第一阶段(速率高于IS95，低于2Mbit/s)，可支持308kbit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，支持移动IP业务。是在现有CDMAIS95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组IP形式的数据业务。

　　CDMA基于扩频技术，占用的是全新的800M频段（GSM占用的是900M频段），所以不能在原GSM设备上直接升级。目前，中国联通通过二期工程建设，对CDMA网络进行了网络优化和提升，网络从IS95升级为CDMA1X网络；同时建成覆盖全国31个省(自治区、直辖市)的无线数据网。

　　2煤矿安全监控系统介绍

　　煤矿将从井下采集各种安全数据汇总到地面监控中心，通过GPRS/CDMA1X无线网络传输至无线网络中心LAS设备，再通过专线传输到地方煤炭监控中心及上级安全监察部门。为确保网络安全，在现有物理网络的基础上建立基于L2TP协议的VPN逻辑虚拟专网，实现煤矿与地方煤炭监控中心的安全通信。地面监控中心通过分配的专用VPN账号以拨号方式拨入GPRS/CDMA1X网络，认证服务器(AAA)和煤炭安全监察局认证服务器(Radius)共同完成无线拨入煤矿用户的认证和鉴权。煤矿用户通过认证和鉴权后在煤矿和煤炭安全监察局之间建立VPN专用通讯通道。通过VPN网络建立的虚拟专用通信通道，煤炭监控中心及上级安全监察部门可实时监控煤矿安全生产数据。