湖南工业大学本科毕业设计

《湖南工业大学本科毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南工业大学本科毕业设计（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、湖南工业大学本科毕业设计（论文）矿井安全GPRS无线远程监控系统学 院（部）：电气与信息工程学院专业：自动化学号：学生姓名：指导教师姓名：2011年 6 月摘要本文论述了矿井安全监控系统的现状和发展趋势。通过对无线远程监控系统 的核心技术进行分析，在比较各种无线网络组建方案的优点和缺点的基础上，按 照传输方式的选取原则，并结合地方煤矿的具体实际，提出了建立基于GPRS网 络的无线远程监控系统。文章根据通用分组无线业务(GPRS)的基本理论，在国 内现有的技术基础上，结合计算机控制技术、GPRS技术和VPN虚拟专用网技 术等，给出了该远程监控系统的总体设计方案，确定了系统开发的软件设计平台、 通

2、信实施方案和系统安全性设计。文中根据煤矿安全的具体特点和远程监控系统的要求，对监控终端的体系结 构和功能设计，通信网络的连接实现，以及远程监控中心的功能设计进行了详细 的探讨和研究，从而使系统的实时性和可靠性得到很大提高。在监控中心软件方 面，对模块化和层次化编程进行了研究和尝试最后，对数据的传输时间进行了 定性和实测分析。总之，文章基于煤矿远程监控，构建以 GPRS 为通信方式的 煤矿安全监控系统，投资小，可靠性高，维护简单，可实现对瓦斯浓度等关键数 据的完全共享和监控，形成全方位的快速反应能力。关键词：GPRS，远程监测，无线通信网，数据传输，监控系统ABSTRACTThis paper

3、discusses the present situation of mine safety monitoring system and its development trend. For wireless remote monitoring system through the core technology to analyze, compared with all kinds of wireless network construction scheme advantages and disadvantages, and on the basis of the principles o

4、f selecting according to transmission mode, combining the actual local coal mine, this paper puts forward the GPRS networks based on wireless remote monitoring system. Article root dug general packet radio service (GPRS), the basic theory in the domestic existing technical basis, combining with the

5、computer control technology, GPRS technologies and VPN virtual private network technology, gives the remote monitoring system, determine the overall design scheme of system development software design platform, communication plan and system security design.This paper according to the concrete charac

6、teristics and coal mine safety requirements of remote monitoring system to monitor terminal system, the structure and function design, communication network connection, and realize the function design of remote monitoring center a detailed investigation and research, which makes the real-time and re

7、liability is greatly improved. In the monitoring center of the software design, programming modularizationand arrangement is studied and try. Finally, the data transmission delay of conduct qualitative and actual analysis. Anyhow, based on coal remote monitoring and construct a GPRS for communicatio

8、n mode, the coal mine safety monitoring system of small investment, high reliability, simple maintenance of gas concentration can achieve such key data completely sharing and monitoring, formed an all-round fast-reacting ability.Keywords: GPRS, remote monitoring, wireless communications network, dat

9、a transmission monitoring system目录第 1 章 绪 论51.1 课题背景 51.2 矿井安全监控系统概况 61.2.1 矿井安全监控系统现状61.2.2 矿井安全监控系统发展趋势61.3 无线远程监控系统综述 7第 2 章 GPRS 技术 82.1 GPRS 技术简介 82.1.1 GPRS 概述82.1.2 GPRS 特点82.2 GPRS 的基本原理 92.2.1 GPRS 网络结构92.2.2 GPRS 传输协议模型10第 3 章 远程监控系统的总体结构 123.1 系统的总体结构 123.2 系统的设计目标 133.3 系统的开发环境 133.3.1 软

10、件设计平台133.3.2 通信方案的确定143.4 系统的安全性设计 153.4.1 VPN 的产生背景153.4.2 VPN 简介153.4.3 隧道技术163.4.4 隧道协议173.4.5 VPN 的优点173.4.6 VPN在GPRS中的应用18第 4 章 监控终端的功能设计 204.1 监控终端功能需求 204.2 监控终端结构设计 204.2.1 监控主机204.2.2 无线传输模块214.3 监控终端功能实现 23第 5 章 无线网络通讯设计 245.1 组网设计方案 245.2 通讯实现设计 245.2.1 终端初始化255.2.2 PPP 链路建立265.2.3 传输层 UD

11、P 协议的实现28第 6 章 远程监控中心设计 326.1 远程监控中心功能需求 326.2 远程监控中心实现设计 32结 论 34.35.36毕业设计诚信声明错误！未定义书签。参考文献 致谢第 1 章 绪 论1.1 课题背景能源是经济发展、社会进步的主要物质基础，煤炭作为我国的主要能源，在 经济全球化的今天发挥的作用显得尤为重要。煤矿安全是煤炭产业健康有序发展 的重要保证。由于煤炭资源特殊的生产环境，严重地制约着煤矿安全的生产。我 国是一个产煤大国,煤炭作为我国的主要能源资源，占一次能源消耗比例的3/41。 作为我国的支柱产业，安全成为制约我国煤矿生产的首要问题。由于煤炭工业的 基础地位，实

12、现安全、高效地可持续发展是中国实现经济重大战略目标的可靠保 证，对推动我国国民经济的发展起决定性作用。长期以来，煤炭安全生产的严峻形势一直影响着煤炭工业的发展，也严重威 胁着煤炭职工的身体健康和生命安全。要确保煤炭产业健康有序的发展，矿井安 全必须得到保障。一方面，由于煤炭开采属地下作业，环境恶劣，生产过程复杂， 受到水、火、瓦斯、煤尘等多种自然灾害的威胁2。煤资源特殊的生产环境、矿 井地下生产作业人员集中，以及灾害的多样性和突发性使危险程度进一步加大， 致使煤矿生产安全问题较其它行业更难解决。虽然经过努力，我国已大大降低了 煤矿生产的百万吨死亡率。但与发达国家相比，百万吨死亡率仍然居高不下。

13、另 一方面，我国煤矿矿区分布较为分散，又多处于丘陵山区，安全技术装备水平低 下，生产效率不高35。一些企业片面追求效益，设备简陋，对安全状况不予重 视。有些企业即使安装了矿井安全监控设备，为了降低成本，在日常生产作业的 时候，就不开监控设备。如果发生煤矿事故，还容易发生隐瞒不报的情况，很不 利于政府及相关部门及时获取准确的消息，从而无法做出及时准确而有效的判 断，大大增加了管理整治的难度。鉴于以上情况，政府部门为贯彻落实国家方针，进一步提高地方煤矿安全生 产管理水平、防灾抗灾能力，改善安全管理手段，利用覆盖范围广泛的无线网络， 组建地方煤矿远程监控系统。采取科学、系统、完整的措施改变我国煤矿安

14、全现 状及落后面貌，加强矿井安全生产监控技术及其方法的研究，是目前煤炭工业需 要解决的迫切问题。采用现代化的电子、通信、计算机网络技术，有效的实现对 矿井内各项指标的监测监控，已势在必行。本文利用通用无线业务（GPRS）网 络覆盖范围广、传输速度快、按流量计费等优点，设计了基于GPRS的煤矿安全 无线远程监控系统6。对矿井安全生产情况进行全天候自动实时监测监控，不仅 加大了管理部门对各煤矿生产安全状况的监管力度而且有效的保护煤矿生产者 的生命安全和保证煤矿各种设施的正常运转，提高了矿井的现代化管理水平。1.2 矿井安全监控系统概况1.2.1 矿井安全监控系统现状随着我国煤炭事业的发展及安全形势

15、的要求，目前许多矿井都在实施信息化 或综合自动化，发展势头十分迅猛。矿井安全监控系统，是通过监控影响矿井安 全的环境参数因素，如瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压等，实时监控矿井的 安全生产状况。上述这些参数借助于计算机、传感器、信号传输与处理系统进行 集中监测，并在紧急情况下，如瓦斯、一氧化碳等参数出现超限情况下发出报警， 进行区域断电控制。目前煤矿信息管理系统也有很多不尽人意之处，许多信息管 理系统往往只限于对数据的统计分析，而真正涉及到预测、决策及优化方面的工 作较少，并没有充分发挥信息管理系统的效益。我国监控监测技术起步较晚，20世纪 80 年代初期，从国外引进了一批安全 监控系统，如MINDS, DAN6400和TF200等，装备了部分煤矿。引进的这些 系统，普遍存在着性能/价格比过低、系统软件（特别在文档处理方面）不太符 合中国国情，以及井下工作站体积、重量比较大、技术服务上有缺憾等问题。在 吸收以上先进技术的基础上，通过结合我国煤矿的实际情况，自主性开发研制出 了许多种矿井监控系统。如 KJ4、KJ22、KJ95、KJ66 等系统，在我国煤矿已大 量使用8。虽然新型系统较好地解决了利用计算机网络传输监测结果的问题，但 是监测参数少，而且不能远距离、及时地把监控数据传给上级管理部门，经常存 在安全参数隐瞒不报的情况，给领导的正确决策带来不便。1.2.2 矿井