基于矿井3G的通信网络论文范文

1系统总体架构

基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统结构如图1所示。在现有矿井3G通信网络基础上，系统仅需为防爆胶轮车配置具备3G数据传输功能的通信终端。系统运行时，通信终端将防爆胶轮车环境数据和运行工况数据通过3G通信网络上传到监控中心的数据服务器。数据服务器对通信终端上传的数据进行显示、统计、存储和查询。通信终端在投入运行前，需要通过系统软件设置其工作参数，如数据接口速率、数据格式、数据服务器的网络IP地址和端口号等。

2通信终端设计

系统获取的防爆胶轮车运行工况数据来源于监控保护装置。国产防爆胶轮车配套的监控保护装置以YE0．3／24型柴油机车监控保护仪［3－4］为主。该保护仪由监控主机、显示器和传感元件组成，监测并显示车辆的行驶速度、发动机转速、发动机表面温度、排气温度、冷却水温度、机油温度、冷却水水位、机油压力和环境瓦斯浓度等信息，超限时进行声光报警，控制停车，可统计行驶里程、发动机运转时间和油耗等，具备RS232和RS485总线传输接口。通信终端具备与监控保护仪配接的总线通信接口，用于获取监控保护仪检测的防爆胶轮车实时运行工况数据。通信终端结构如图2所示。其采用轻便的矿用浇封兼本质安全型设计，体积小。浇封电源的输入为由防爆胶轮车供配电装置提供的非本质安全型DC24V电压，经电源保护栅处理成本质安全型DC12V电压，再由DC／DC模块转换为DC5V电压为通信终端各模块供电。微处理器采用Cortex－M3内核的ARM芯片，通过集成的多路UART（UniversalAsynchronousReceiver／Transmitter，通用异步收发传输器）与内部3G模块或通过RS232接口与机车监控保护装置相连。为提高通信终端与不同型号机车监控保护装置的兼容性，通信终端预留了CAN总线接口。3G通信模块内部嵌入TCP协议，具备UART，USB等通信接口，可直接使用微处理器向其发送“＠”指令以实现网络连接和数据接收、发送功能。本系统采用MC323型3G模块。系统按照监测信息的重要程度和变化灵敏度来规定通信终端上传数据的频率，见表1。这样既满足了监测信息的实时性，又降低了信息传输对3G通信网络带宽的占用程度。

3系统测试

为验证系统的可靠性，对3G通信网络的数据传输服务和通信终端的自动恢复功能进行测试。测试内容：数据服务器关闭后恢复测试，检验数据服务器故障恢复后通信连接的恢复能力；频繁双向小数据量测试，检验系统频繁收发小数据包的能力；双向大数据压力测试，检验系统临时传输大数据的能力；在线空闲测试，检验通信终端维持已建立链路的能力；去天线测试，检验网络信号中断或变弱、恢复正常后，通信终端自动恢复连接的能力；重复上电测试，检验通信终端频繁断电重启后的自动恢复能力；拨号及短信干扰测试，检验通信终端抵抗不明电话、短信干扰的能力；SIM卡拔插测试，检验机车振动造成SIM卡接触不良时，通信终端的自动恢复能力。在实验室环境和公共网络中，对通信终端和数据服务器进行以上测试，并在实验室环境模拟车载情况连续运行7d，测试结果见表2。

4结语

基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统已在神华神东煤炭集团公司锦界煤矿得到应用，已连续6个月无故障运行。该系统实现了井下防爆胶轮车运行工况的实时监测，有利于煤矿加强对辅助运输系统、设备、人员的监管；以矿井已有的3G通信网络为基础，避免了重复建设投入，同时充分利用3G通信网络良好的无线传输特性，保证了系统的可靠性。考虑到矿井3G通信网络的通话业务较数据业务专业，系统可借助该网络进一步实现机车调度功能，提高矿井辅助运输效率。

作者：邓单位：神华和利时信息技术有限公司