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在煤礦開采中，普遍存在著生產(chǎn)礦井分散、遠(yuǎn)離集團(tuán)公司總部，少則幾十公里、多則上千公里（如異地辦礦等），給遠(yuǎn)程煤礦生產(chǎn)和銷售的煤炭計(jì)量管理和及時(shí)傳送稱重?cái)?shù)據(jù)帶來了極大的困難。利用射頻識(shí)別（RFID）、GPRS 和3G 無線通訊新技術(shù)構(gòu)建的礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量稱重計(jì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過GPRS 將遠(yuǎn)程生產(chǎn)的煤炭產(chǎn)量計(jì)量情況以視頻和數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)地傳送到集團(tuán)公司總部監(jiān)控中心，供總部領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門查詢、處理和決策。同時(shí)，監(jiān)控中心還可以通過GPRS 向遠(yuǎn)程礦山的稱重站點(diǎn)發(fā)布指令。由于該系統(tǒng)使用無線資源、不受地理環(huán)境的影響、節(jié)約了有線網(wǎng)絡(luò)資源、降低了費(fèi)用，系統(tǒng)改造、維護(hù)簡單、不影響電子衡器的正常使用。因此，具有較好的推廣價(jià)值。
 一、引言
物聯(lián)網(wǎng)是以移動(dòng)技術(shù)為代表的普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)，被稱為繼計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后信息技術(shù)的第三次革命；而物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。“物聯(lián)網(wǎng)”是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。因此，美國、加拿大、英國、德國、芬蘭、意大利、日本、韓國等國家目前都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。據(jù)工業(yè)和信息化部預(yù)測，在我國，物聯(lián)網(wǎng)將有力帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引領(lǐng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，引發(fā)社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的深度變革，具有巨大的戰(zhàn)略增長潛能，是后危機(jī)時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，已經(jīng)成為各個(gè)國家構(gòu)建社會(huì)新模式和重塑國家長期競爭力的先導(dǎo)力。衡器是我國各行各業(yè)以及人們貿(mào)易、生活必不可少的重要的計(jì)量器具，是物聯(lián)網(wǎng)重要的檢測終端。因此，我們要牢牢把握物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇，加快稱重物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展。
“物聯(lián)網(wǎng)”一詞的英語表達(dá)方式是“Internet ofThings ”，可譯成物的互聯(lián)網(wǎng)。目前，業(yè)界對“物聯(lián)網(wǎng)”還沒有一個(gè)完全統(tǒng)一的概念，但普遍認(rèn)“物聯(lián)網(wǎng)”是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器、環(huán)境傳感器、圖像感知器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上述定義，按照網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的流向及處理方式將物聯(lián)網(wǎng)分為三個(gè)層次：
（1） 感知層
數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時(shí)定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對“物”或環(huán)境狀態(tài)的識(shí)別。
（2） 網(wǎng)絡(luò)層
實(shí)現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進(jìn)行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPv6），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算。
（3） 應(yīng)用層
主要包含應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應(yīng)用，如輸入輸出控制終端，包括電腦、手機(jī)、電子衡器等測量儀器終端，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程數(shù)字視頻技術(shù)、GPRS 和3G 無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)于一體的現(xiàn)代信息智能稱重系統(tǒng)。它主要由數(shù)字電子衡器（軌道衡、汽車衡、電子皮帶秤等），紅外攝像儀、數(shù)據(jù)/ 視頻通訊模塊、GPRS 模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件組成。
中央處理模塊和外部通訊接口三個(gè)部分組成，通過外圍感知接口與傳感設(shè)備連接，如RFID 讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS 模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI 等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)終端屬于傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層的中間設(shè)備，也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，通過它的轉(zhuǎn)換和采集，才能將各種外部感知數(shù)據(jù)匯集和處理，并將數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡(luò)接口方式傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中。如果沒有它的存在，傳感數(shù)據(jù)將無法送到指定位置，“物”的聯(lián)網(wǎng)將不復(fù)存在。根據(jù)分類方法的不同，物聯(lián)網(wǎng)終端的種類也不相同。主要網(wǎng)絡(luò)終端的種類。
分類方法
分類方法：終端種類
從行業(yè)應(yīng)用分：主要包括工業(yè)設(shè)備檢測終端（如稱重傳感器、稱重控制儀和工業(yè)電子衡器），設(shè)施農(nóng)業(yè)檢測終端，物流RFID 識(shí)別終端，電力系統(tǒng)檢測終端，安防視頻監(jiān)測終端等。
從使用場合分：主要包括固定終端，移動(dòng)終端和手持終端（如固定式電子衡器、移動(dòng)式電子衡器等）。
從傳輸方式分：主要包括以太網(wǎng)終端、WIFI 終端、3G 終端等，有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。
從使用擴(kuò)展性分：主要包括單一功能終端和通用智能終端兩種。
從傳輸通路分：主要包括數(shù)據(jù)透傳終端和非數(shù)據(jù)透傳終端。
二、礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方案
礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)是集現(xiàn)代數(shù)字電子稱重技術(shù)、
礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)的工作過程是遠(yuǎn)程數(shù)字電子衡器用來對煤炭產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、打印、存儲(chǔ)， 然后通過RS232、RS485 接口傳入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端（數(shù)據(jù)通訊模塊）。與此同時(shí)，紅外攝像儀將整個(gè)稱量過程進(jìn)行拍攝，并將拍攝的圖像信息傳入遠(yuǎn)程視頻終端(視頻通訊模塊)。產(chǎn)量和圖像數(shù)據(jù)適時(shí)地分別通過數(shù)據(jù)/ 視頻通訊模塊傳送到GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)。GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)一方面可以通過Internet 進(jìn)入公司總部監(jiān)控中心的服務(wù)器，供集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)和管理部門通過計(jì)算機(jī)來查詢煤炭產(chǎn)量；另一方面，無線網(wǎng)絡(luò)也可以將數(shù)據(jù)送給手機(jī)用戶，使得集團(tuán)公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)通過3G 手機(jī)隨處都能得到煤炭產(chǎn)量的信息。
GPRS 終端采用符合工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)傳輸設(shè)備開發(fā)的無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換器。它實(shí)現(xiàn)了無線GSM協(xié)議棧的轉(zhuǎn)換，與之相連的終端設(shè)備無需支持GMS 協(xié)議處理能力，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只需通過串口向DTU/GPRS 發(fā)送串口格式數(shù)據(jù)，DTU/GPRS 會(huì)自動(dòng)地加上GSM無線通信的協(xié)議，把串口數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成GSM無線通信的協(xié)議數(shù)據(jù)包，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康闹鳈C(jī)；同時(shí)對方主機(jī)通過無線GSM發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過DTU/GPRS 協(xié)議轉(zhuǎn)換后，也以透明的串口數(shù)據(jù)方式傳回給中心站主機(jī)。只要提供RS- 232 接口的設(shè)備都可以通過DTU/GPRS 實(shí)現(xiàn)無線GSM數(shù)據(jù)傳輸。終端設(shè)備和DTU/GPRS 間交互采用簡單的串口包格式，所有的GSM協(xié)議棧協(xié)議都由DTU/GPRS 完成轉(zhuǎn)換。通過DTU/GPRS 實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器主要用來對遠(yuǎn)程監(jiān)控終端傳來的數(shù)據(jù)和圖象信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理并供有關(guān)人員查詢。應(yīng)用軟件為多媒體數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、查詢和更新提供技術(shù)支持。
三、礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)GPRS
GPRS 是一種比較時(shí)髦的無線通訊方法。用這種方法可以做到設(shè)備的實(shí)時(shí)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(wù)，它是利用“包交換”（Packet- Switched） 的概念所發(fā)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(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)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(shí)才會(huì)占用頻道，而且還以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對用戶來說是比較合理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄馡nternet 這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的分別具有 提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)（Error Protection） 能力。利用四種不同的編碼方式，每個(gè)時(shí)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(hù)最為嚴(yán)密，CS- 4 則是完全未加以任何保護(hù)。每個(gè)用戶最多可同時(shí)使用八個(gè)時(shí)槽，所以GPRS 號(hào)稱最高傳輸速率為171.2K。
GPRS 可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。它在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)了“永遠(yuǎn)在線”的連接，網(wǎng)絡(luò)信道只有在實(shí)際進(jìn)行傳輸時(shí)才被占用。GPRS 的實(shí)際速度典型值比理論速度慢，介于14.4 至43.2kbps(上下行非對稱速率)之間。GPRS 將是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)接入的標(biāo)準(zhǔn)，也是邁向3G/UMTS 的過程。
GPRS 移動(dòng)用戶可以隨時(shí)訪問自己的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)，而不是每次都需要撥號(hào)上網(wǎng)，從而為用戶提供更加簡單的應(yīng)用服務(wù)。因此，采用移動(dòng)GPRS 技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送，費(fèi)用低，使用方便，不受地域限制，便于業(yè)務(wù)發(fā)展，具有很好的發(fā)展趨勢。由于使用了“分組”的技術(shù)，用戶上網(wǎng)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(wǎng)的方法與WAP 并不同，用WAP 上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先“撥號(hào)連接”，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線，但GPRS 就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)行的。從技術(shù)上來說，聲音的傳送（即通話） 繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動(dòng)電話的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層次，而且發(fā)展GPRS 技術(shù)也十分“經(jīng)濟(jì)”，因?yàn)橹豁氀赜矛F(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來發(fā)展即可。GPRS 的用途十分廣泛，包括通過手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等。
綜上所述，GPRS 傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面： （1） 相對GSM撥號(hào)方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS 是分組交換技術(shù)，具有“高速”的優(yōu)點(diǎn)； （2） 除了速度上的優(yōu)勢，GPRS還有“在線”的特點(diǎn)，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。有數(shù)據(jù)傳送時(shí)就在無線信道上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)傳送，終端就進(jìn)入一種“準(zhǔn)休眠”狀態(tài)，釋放所用的無線頻道給其他用戶使用，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當(dāng)用戶再次傳送時(shí)，手機(jī)立即向網(wǎng)絡(luò)請求無線頻道用來傳送數(shù)據(jù)，不需頻繁撥號(hào)； （3） GPRS 數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，且可以傳輸批量數(shù)據(jù)，對礦山稱重來說還可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無線下載，這一個(gè)特點(diǎn)是超短波、GSM短信、PSTN 以及衛(wèi)星通信所不能替代的； （4） GPRS 是基于數(shù)據(jù)分組傳送的，能提供連續(xù)不間斷的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，具有比SMS 更好的數(shù)據(jù)傳送速度和能力，且能夠始終在線，通信費(fèi)用是按照實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)進(jìn)行結(jié)算的，運(yùn)行費(fèi)用低；（5） GPRS 服務(wù)范圍廣，可用于移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)信息服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)等方面。
四、結(jié)語
目前，物聯(lián)網(wǎng)終端的規(guī)模推廣主要局限在國家重點(diǎn)工程的安保、物流領(lǐng)域，礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用才剛剛起步。通過該物聯(lián)網(wǎng)在遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，一方面實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程礦山產(chǎn)量的多媒體監(jiān)控，加強(qiáng)了企業(yè)計(jì)量管理，提高了工作效率；另一方面，與有線網(wǎng)絡(luò)和GSM方式相比，節(jié)約了費(fèi)用。另外，根據(jù)國家關(guān)于“有國家公網(wǎng)可以利用的，盡量不要建設(shè)自己的專網(wǎng)；有無線信道可利用的，不要使用有線信道”的要求，稱重物聯(lián)網(wǎng)的使用還有利于節(jié)約我國的信息資源，也是我們創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)和資源節(jié)約型企業(yè)的具體體現(xiàn)。因此，隨著現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)必定會(huì)得到蓬勃發(fā)展。

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