2490.微震监测的短信报警系统设计.doc

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1、微震监测的短信报警系统设计摘要：基于某铜矿原有的ISS微震监测系统,文章提出了添加GPRS网络的ISS微震监测短信报警系统。阐述了该系统的组成及工作原理，详细介绍利用GPRS网络传输数据的实现，最后展示了利用手机接收报警信息的应用情况。经改进的微震监测系统成本低，易于在现有条件的基础上实现，而且传输数据不受距离限制。关键词：岩爆；GPRS网络；微震监测；报警Application of GPRS in microseismic monitoring systems of a copper mineJiang Jiaolian , Tang LizhongAbstract: Based on t

2、he ISS micro-seismic monitoring system in a mine, a GPRS network was added to the monitoring system, which is called ISS microseismic monitoring and message alarming system. The composition and working principle of the system, the achievement of using GPRS network transmission of data was described

3、in detail, and the application of using mobile phones to receive alarm information was displayed. The improved micro-seismic monitoring system costs lowly and is easy to be implemented on the existing conditions, as well as the transmission of data is not limited by the distance.Key words：rock burst

4、; GPRS network; microseismic monitoring; alarm1. 引言 某铜矿的矿床岩体大多存在岩爆倾向，岩爆是该铜矿深井开采的重大安全隐患，为此于是在2005年安装了ISS 微震监测系统，用来监测矿山开采过程中的岩层活动和岩爆危险性1，其目的是实时分析和评价岩层的安全状态、预测岩爆发生的位置和时间，为岩爆控制和安全预警提供依据。ISS 微震监测系统于 2005 年8 月28 日正运行以来，经过 3年多的监测实践，已经成为该矿安全生产的重要保障。但是，在这套系统中，一旦岩爆事故发生，或明显的岩爆前兆出现，并不能保证这些信息能够第一时间发布给不在监控中心的安全管理

5、人员及事故控制人员，更无法让管理冬瓜山的集团公司或者地方安监部门了解事故情况，信息的无法及时流通造成管理人员及地方安监部门无法采取恰当的岩爆预防及控制措施。GPRS通信技术的功能和特点，特别是它的永久在线和“按流量计费”方式，是非常适合地震监测“连续、高效、低耗”的要求。利用Internet和GPRS技术平台，可以实现对地震监测数据的实时传输2。随着无线通讯技术及手机的普及，短信息以其方便、经济、快捷受到人们的欢迎。利用简单、廉价的无线发送设备应用GPRS /CDMA无线通讯技术，采用发送短信息的形式将监测监控系统所采集的井下实时数据制成报警信息及时发送到上级安全监管人员的手机上，能够实现实时

6、数据实时采集、报警信息实时发送、管理人员及时了解报警情况。为集团管理部门，提供了成本低、见效快、效率高的数据传输平台，能实现对该铜矿安全生产的远程监察和安全数据无线传输。有利于管理人员对发生的岩爆事件采取恰当的预防及控制措施。2 ISS 微震监测系统基本组成 该矿现有的ISS 微震监测系统主要包括：地震传感器、地震仪（QS）、地震控制器(QS Controller)、QS转发器（QS Repeater）、控中心计算机，及连接各硬件设备的通信电缆、电源及电源线缆和相关网络设备。如下图1：图1 某铜矿微震监测系统结构在ISS 微震监测系统中，地震传感器 与地震仪（QS）相连，QS 与地震控制器(Q

7、S Controller)之间以及所有 QS 与 QS 之间都采用单对铜绞线连接，它们之间的最大极限距离为1200m，即地震控制器和与之连接的 QS 之间及相互连接的 QS 之间的距离必须小于 1200m。当距离超过 1200m 时，则需要采用QS 转发器（QS repeater）转发信号。首先每个地震传感器接收到地下各种地震信号，将模拟信号传输到地震仪进行数模转换和数据滤波等预处理，之后将数字地震信号发送至地震控制器（QS Controller），最后由地震控制器将地下各传感器接收到的地震信号传输至监控中心计算机，自动记录和处理1。 通过图1，可以发现，要了解我们监测系统的实时信息，必须登陆

8、我们的监测中心计算机，费时而且麻烦。如果说我们能把实时信息通过载体直接流通到个人，更方便管理人员了解事故情况，想到手机这一载体，于是在这套系统中引入手机和GPRS网络，称其为微震监测短信报警系统。3 ISS微震监测短信报警系统3.1 系统组成微震监测短信报警系统大体上可以分成两大部分:井下部分和井上部分.其简化框图如下：传感器1井上监控中心GPRS网络个人手机传感器2传感器3井下部分井上部分远程控制中心图2 ISS微震监测短信报警系统结构图井下部分，我们还是原来的装备和设置，不作改动。井上部分作了两点改动：（1）把个人手机引进到该通信网络：使得井下传上来的监测数据，通过GPRS网络可以把事故前

9、兆情况或事故发生情况发送到个人手机上。（2） 在原有的井上通信部分还增加了远程监控中心（可以指集团公司监控中心或者地方安监部门监控中心）：数据从井上监测控制中心到GPRS网络再流通到远程控制中心，而且传输距离没有限制，这样远程监控中心也能快速便捷的获取相关信息，方便管理。与井上部分采用有线传输方式的其他方案相比较，该方案可以节约大量的布线成本、运行成本和维护成本。 位于井下信息控制中心的地震控制器（QS Controller）是一个网络设备，能加载来自局域网 （LAN） 上的 Microsoft Windows 或Linux计算机上的操作码和参数。它能连续地获得、处理和分析地震和非地震数据，将

10、数据存贮到局域网上指定的计算机上，也就是井上监控中心处计算机，然后采用我们微震监测报警软件对获取的数据进行分析，最后通过移动网关（GGSN）连接Internet，并和具有公网IP地址的服务器进行数据交换【3】，同时还能通过GPRS无线网络把事故信息传送给个人手机，方便相关人员做到事故发生前的预警，事故发生后的及时控制。3.2 ISS微震监测报警软件ISS微震监测报警软件是安装在井上监测中心计算机上的第三方应用软件，能读取ISS微震监测系统的实时数据，作为报警短信息的数据来源，然后将报警信息根据标准协议转换成可被发送设备识别的信息以便发送，并将设备接收到的信息解析为人们可读的信息3。该软件主要实

11、现的功能：（1）数据管理功能：能实时读取或者保存监测系统数据，同时还能根据需要删除已保存的数据；还能管理系统运行期间的一些重要操作，以日志的形式予以记录,有助于系统的管理，包括:查看日志(查看系统运行日志)清空日志(删除系统日志)，同时最好有相关人员手机号码簿。（2）报警规则定制：震级或者震源能量达到具体多少值时发出报警，该以什么形式向什么人员发送报警信息，需不需要将报警信息上报远程控制中心。报警规则最好还能采用人机交互的形式由管理中心根据实际情况自行设置3。(3) 发送接受信息功能：通过GPRS网络将报警短消息自动、及时地发送到安全管理人员的手机上。并返回发送结果,以确认短信是否发送成功。同

12、时还能自动接收管理人员的回复短信,实现安全管理人员与管理中心的交互管理。3.3采用GPRS传输数据的实现GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式，是以封包（Packet）方式来传输，数据根据包前的地址标志指明该分组发往何处。GPRS支持Internet上应用最广泛的IP协议和X.25协议，使得GPRS能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入。GPRS模块采用串口通信，因此，从地下信息控制中心传来的数据须进行RS485/ 232转换后再送入GPRS模块6。监控中心计算

13、机采用GPRS模块和远程控制中心进行通信。数据传输过程如下图：井上控制中心GPRS模块GGSNGPRS个人手机远程中心图3 数据传输过程由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 首先将手机或监测中心GPRS 模块上的SIM卡卡号或者IP地址与短信内容编为PDU码,并计算出PDU 串长度length4,然后通过串口将PDU码长度及PDU码发出到与井上监控中心相联的已登录网络并具有IP地址的GPRS模块;GPRS无线上网，向GGSN发送的所有包含IP的报文都会被传送给Internet网中相应的IP地址5;而远端所有向单片机IP地址发送的报文也都会经GPRS网传送到井上控制中心上,从而完成

14、矿山现场监控与远程主机通过互联网的数据互相传输。同时GPRS模块还可以通过GPRS网络发送短信到管理人员手机。4应用情况加入GPRS网络的ISS微震监测系统，对事故的预警起到及时报告和处理，对已发生事故也能及时控制。针对某矿09年8月12日10：25发生的一事件：首采区52线附近发生1.2里氏震级的震动，微震监测系统监测到这一事件，通过现场反馈，发现还伴有顶板冒落现象。现在ISS短信报警系统可以根据该事件的影响效果向安全主管人员及相关人员发送报警信息。由于该事故未产生严重的后果，可以不予向地方监管中心上报。报警情况见下表。表1 报警短信发送情况表对 象报警信息内容发送时间备 注#52线联络道发

15、生震动,1.2里氏2009-08-1210:26:24技术部部 长*52线联络道发生震动,震级为1.2里氏2009-08-1210:26:52安全部部 长52线联络道发生震动, 震级为1.2里氏,并有岩体垮落，无人员伤亡2009-08-1210:33:24矿 长5结论（1） 在原有ISS微震监测系统上添加了GPRS业务。 中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建现场微震监测远程监控系统，这种无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。（2） 运行报警短信软件。利于矿山企业对报警事件的及时处理及快速

16、反映，减少了安全生产管理理上由于了解报警情况滞后而造成的安全隐患。能把紧急情况第一时间通知相关人员或者远程监控中心（各地区矿山安全监督管理局）。 以手机短信息的形式发送微震监测点报警信息有利于管理人员及时了解井下安全生产情况，同时实现各地区矿山安全监督管理局与各矿之间的安全生产信息互联。参考文献1 唐礼忠，潘长良，杨承祥，等.冬瓜山铜矿微震监测系统及其应用研究J. 金属矿山， 2006，364（10）：42-45.2 张晓峰，王文太.基于GPRS数字技术的地震监测系统J. 太原科技，2009（1）：69-70.3 洪玉玲，李志佳，张伟杰，等.手机短信息在沈煤集团数字化矿山安全监控系统上的应用J.煤矿安全，2008：74-76.4 沈旭. 基于手机短信的水质自动监测系统设计J.长春大学学报.2008，18(2)：35-37.5 曹珍贯，吴永祥，李华新.基于GPRS的风井综合参数安全监控系统J. 工矿自动化，2008，（2）：65-67.6 周学沪，石丹. 短信息 (SMS)与 WAP的开发及应用 M . 北京: 电子工业出版社 , 2002.