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1系統總體架構

基于礦井3g通信網絡的防爆膠輪車監測系統結構如圖1所示。在現有礦井3G通信網絡基礎上，系統僅需為防爆膠輪車配置具備3G數據傳輸功能的通信終端。系統運行時，通信終端將防爆膠輪車環境數據和運行工況數據通過3G通信網絡上傳到監控中心的數據服務器。數據服務器對通信終端上傳的數據進行顯示、統計、存儲和查詢。通信終端在投入運行前，需要通過系統軟件設置其工作參數，如數據接口速率、數據格式、數據服務器的網絡IP地址和端口號等。

2通信終端設計

系統獲取的防爆膠輪車運行工況數據來源于監控保護裝置。國產防爆膠輪車配套的監控保護裝置以YE0．3／24型柴油機車監控保護儀［3－4］為主。該保護儀由監控主機、顯示器和傳感元件組成，監測并顯示車輛的行駛速度、發動機轉速、發動機表面溫度、排氣溫度、冷卻水溫度、機油溫度、冷卻水水位、機油壓力和環境瓦斯濃度等信息，超限時進行聲光報警，控制停車，可統計行駛里程、發動機運轉時間和油耗等，具備RS232和RS485總線傳輸接口。通信終端具備與監控保護儀配接的總線通信接口，用于獲取監控保護儀檢測的防爆膠輪車實時運行工況數據。通信終端結構如圖2所示。其采用輕便的礦用澆封兼本質安全型設計，體積小。澆封電源的輸入為由防爆膠輪車供配電裝置提供的非本質安全型DC24V電壓，經電源保護柵處理成本質安全型DC12V電壓，再由DC／DC模塊轉換為DC5V電壓為通信終端各模塊供電。微處理器采用Cortex－M3內核的ARM芯片，通過集成的多路UART（UniversalAsynchronousReceiver／Transmitter，通用異步收發傳輸器）與內部3G模塊或通過RS232接口與機車監控保護裝置相連。為提高通信終端與不同型號機車監控保護裝置的兼容性，通信終端預留了CAN總線接口。3G通信模塊內部嵌入TCP協議，具備UART，USB等通信接口，可直接使用微處理器向其發送“＠”指令以實現網絡連接和數據接收、發送功能。本系統采用MC323型3G模塊。系統按照監測信息的重要程度和變化靈敏度來規定通信終端上傳數據的頻率，見表1。這樣既滿足了監測信息的實時性，又降低了信息傳輸對3G通信網絡帶寬的占用程度。

3系統測試

為驗證系統的可靠性，對3G通信網絡的數據傳輸服務和通信終端的自動恢復功能進行測試。測試內容：數據服務器關閉后恢復測試，檢驗數據服務器故障恢復后通信連接的恢復能力；頻繁雙向小數據量測試，檢驗系統頻繁收發小數據包的能力；雙向大數據壓力測試，檢驗系統臨時傳輸大數據的能力；在線空閑測試，檢驗通信終端維持已建立鏈路的能力；去天線測試，檢驗網絡信號中斷或變弱、恢復正常后，通信終端自動恢復連接的能力；重復上電測試，檢驗通信終端頻繁斷電重啟后的自動恢復能力；撥號及短信干擾測試，檢驗通信終端抵抗不明電話、短信干擾的能力；SIM卡拔插測試，檢驗機車振動造成SIM卡接觸不良時，通信終端的自動恢復能力。在實驗室環境和公共網絡中，對通信終端和數據服務器進行以上測試，并在實驗室環境模擬車載情況連續運行7d，測試結果見表2。

4結語

基于礦井3G通信網絡的防爆膠輪車監測系統已在神華神東煤炭集團公司錦界煤礦得到應用，已連續6個月無故障運行。該系統實現了井下防爆膠輪車運行工況的實時監測，有利于煤礦加強對輔助運輸系統、設備、人員的監管；以礦井已有的3G通信網絡為基礎，避免了重復建設投入，同時充分利用3G通信網絡良好的無線傳輸特性，保證了系統的可靠性。考慮到礦井3G通信網絡的通話業務較數據業務專業，系統可借助該網絡進一步實現機車調度功能，提高礦井輔助運輸效率。

作者：鄧單位：神華和利時信息技術有限公司