摘要：針對礦山開采中存在的礦井分散、遠離總部，礦山產量計量監控管理難、稱重數據傳輸滯后等問題，提出了在電子稱重系統中利用3G無線通訊新技術，構建基于GPRS的多媒體遠程礦山產量監控系統。該系統能夠實現對遠程生產的礦山產量進行實時監控。既提高了工作效率，又提高了工作質量，同時，由于使用該系統能夠節約網絡資源、降低費用、系統改造維護簡單、不影響電子衡器的正常使用，因此，具有較好的推廣價值。
關鍵詞：GPRS 多媒體 遠程礦山產量 監控系統

1、引言

在礦山的開采中，普遍存在著生產礦井分散、遠離總部、給礦山產量的計量管理和及時傳送稱重數據帶來了極大的困難。而基于GPRS的多媒體遠程礦山產量監控系統可實現對遠程礦山產量稱重計量的實時監控。通過GPRS將遠程生產的礦山產量計量情況以圖片和數據的形式實時地傳到總部監控中心，供總部領導和有關部門查詢，同時，監控中心還可以通過GPRS向遠程礦山的稱重站點發布指令。另外，該系統還能夠實現稱重計量室無人職守和自動傳輸稱重數據等功能。由于該系統使用無線資源、不受地理環境的影響、節約了有線網絡資源、降低了費用，系統改造、維護簡單、不影響電子衡器的正常使用，因此，具有較好的推廣價值。

2、GPRS概述

GPRS是一種比較時髦的無線通訊方法。用這種方法可以做到設備的實時在線無縫連接。GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，其中文含義為通用分組無線服務，它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發展出的一套無線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date封裝成許多獨立的封包，再將這些封包一個一個傳送出去，形式上有點類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻道，而且還以傳輸的資料量計價，這對用戶來說是比較合理的計費方式，因為像Internet這類的數據傳輸大多數的時間頻道是閑置的。此外，GPRS是基于GSM網絡的，在GSM phase 2 的標準里，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誤保護（Error Protection）能力。利用四種不同的編碼方式，每個時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的保護最為嚴密，CS-4則是完全未加以任何保護。每個用戶最多可同時使用八個時槽，所以GPRS號稱最高傳輸速率為171.2K。

GPRS可快速接入數據網絡。它在移動終端和網絡之間實現了“永遠在線”的連接，網絡信道只有在實際進行傳輸時才被占用。GPRS的實際速度典型值比理論速度慢，介于14.4至43.2 kbps(上下行非對稱速率)之間。GPRS將是第一個實現移動互聯網即時接入的標準，也是邁向3G/UMTS的過程。

在理論上，GPRS數據包通訊服務的花費比電路交換服務所花的費用要少，其通信信道是共享的，僅在需要的時候才有數據包傳輸產生，因此，比使用專用的連接要節省很多資源。GPRS移動用戶可以隨時訪問自己的虛擬專用網絡(VPN)，而不是每次都需要撥號上網，從而為用戶提供更加簡單的應用服務。因此，采用移動GPRS技術進行網絡數據傳送，費用低，使用方便，不受地域限制，便于業務發展，具有很好的發展趨勢。從SMS到GPRS再到將來的3G，是一種更經濟便捷的通訊之路，可以構架更為廣泛的通信網絡，實現靈活的信息網絡傳輸。

由于使用了“分組”的技術，用戶上網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上網的方法與WAP并不同，用WAP上網就如在家中上網，先“撥號連接”，而上網后便不能同時使用該電話線，但GPRS就較為優越，下載資料和通話是可以同時進行的。從技術上來說，聲音的傳送(即通話)繼續使用GSM，而數據的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動電話的應用提升到一個更高的層次，而且發展GPRS技術也十分“經濟”，因為只須沿用現有的GSM網絡來發展即可。GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機發送及接收電子郵件，在互聯網上瀏覽等。

GPRS傳輸數據的特點主要表現在以下五個方面：一、相對GSM撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“高速”和“在線”的優點；二、除了速度上的優勢，GPRS還有“在線”的特點，即用戶隨時與網絡保持聯系。有數據傳送時就在無線信道上發送和接受數據，沒有數據傳送，終端就進入一種“準休眠”狀態，釋放所用的無線頻道給其他用戶使用，這時網絡與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當用戶再次傳送時，手機立即向網絡請求無線頻道用來傳送數據，不需頻繁撥號；三、GPRS數據傳輸是雙向的，且可以傳輸批量數據，對礦山稱重來說還可以實現固態存儲數據無線下載，這一個特點是超短波、GSM短信、PSTN以及衛星通信所不能替代的；四、GPRS是基于數據分組傳送的，能提供連續不間斷的數據通信業務，具有比SMS更好的數據傳送速度和能力，且能夠始終在線，通信費用是按照實際傳送的數據字節進行結算的，運行費用低；五、GPRS服務范圍廣，可用于移動商務、移動信息服務、移動互聯網和多媒體業務等方面。

3、系統的組成

基于GPRS的多媒體遠程礦山產量監控系統是集現代電子稱重技術、計算機網絡技術、遠程數字視頻技術、GPRS/CDMA無線網絡傳輸技術與一體的現代信息稱重系統。它主要由數字電子稱重系統、視頻監控系統、遠程監控終端、數據服務器、計算機應用軟件和GPRS組成，其系統框圖如下圖所示。

圖 基于GPRS的遠程多媒體產量監控系統框圖
3.1 數字電子稱重系統

數字電子稱重系統主要由稱重傳感器、稱重控制顯示器、打印機組成，用來對礦山產量進行稱重計量，將稱重數據進行顯示、打印、存儲并通過RS232、RS485接口傳入遠程數據終端。

3.2 視頻監控系統

視頻監控系統主要由攝象機等部件組成，對礦山產量的稱重過程進行實時監控，并將拍攝的圖象信息通過遠程視頻終端存入數據服務器，以備企業領導和有關部門查詢。

3.3 遠程監控終端

遠程監控終端主要由數據傳輸模塊和視頻傳輸模塊組成，將電子稱重數據和視頻圖象實時地通過GPRS無線傳輸網落傳送給中心服務器，以備進行查詢。GPRS終端采用符合工業應用標準的GPRS無線DTU/GPRS模塊GF-2008w。該通信模塊是一款專門為需要無線數據傳輸設備開發的無線數據傳輸協議轉換器。它實現了無線GSM協議棧的轉換，與之相連的終端設備無需支持GMS協議處理能力，數據傳輸時只需通過串口向DTU/GPRS發送串口格式數據，DTU/GPRS會自動地加上GSM無線通信的協議，把串口數據包轉換成GSM無線通信的協議數據包，把數據傳輸到目的主機；同時對方主機通過無線GSM發送過來的數據通過DTU/GPRS協議轉換后，也以透明的串口數據方式傳回給中心站主機。只要提供RS-232接口的設備都可以通過DTU/GPRS實現無線GSM數據傳輸。終端設備和DTU/GPRS間交互采用簡單的串口包格式，所有的GSM協議棧協議都由DTU/GPRS完成轉換。通過DTU/GPRS實現無線數據傳輸功能。