GPRS技术在尾矿库远程监测系统中的应用

摘要：利用尾矿坝安全监测的自动化系统，实现实时监测监控是尾矿坝安全监测与管理的发展方向。在分析GPRS技术以及相关的TCP／IP技术的基础上，从系统总体设计的角度阐述了基于GPRS分组数据网络监控系统的设计，实现监控终端的软硬件设计、监控中心的软件设计、监控数据的采集与传输等。有助于矿山应急部门和相关单位进行实时监控、监视和预测尾矿的变化，为尾矿溃坝的应急指挥提供一种准确实时、成本低廉、全天候的监测手段。
关键词：通用分组无线业务；模数转换；传感器；数据采集；数据传输

0 引言
金属或非金属矿山开采出的矿石，经选厂选出有价值的精矿后产生砂一样的“废渣”，叫做尾矿。尾矿库是金属与非金属矿山安全生产的重要环节，也是该领域的重大危险源之一，作为具有高势能的人造泥石流危险源，其一旦发生事故，将会给下游人民生命财产安全造成巨大损失，给当地环境造成严重污染，给当地的经济发展和社会稳定也带来严重的负面影响。尾矿库的安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。

1 系统的总体框图
1．1 系统监测的参数
系统可以分别进行浸润线监测、坝体内部变形监测、水位监测、降雨量监测。
1．2 系统框图
在矿部控制中心内，配置GSM调制解调器1台、监控主机1台、管理主机1台，管理主机内安装信息管理软件及数据分析软件，监控主机内安装数据采集软件。前端采集设备通过公网到监控主机进行通讯，将所有传感器的数据上传到监控主机，管理主机对所有数据进行分析、管理，如图1所示。

本设计系统是利用MCS-51单片机，通过温度、位移、水位等传感器采集的信号，经过模数转换，将信息传送到GPRS移动通信的基站。它通过移动网关实现GPRS无线网络与Internet网互联。GPRS移动网络将数据或信息通过网关传输到互联网，而后Internet基于IP协议，通过路由将数据包直接传送到指定IP的矿部控制中心的监控主机上。网络服务器接收到信息后及时显示且将数据贮存到指定的数据库文件中。

2 系统通信的实现
2．1 建立系统通信的主要部件
(1)MCS-51系列单片机功能强，内存较大。
(2)GPRS模块。系统采用利事达信息技术有限公司开发的GPRS模块LT8030，采用标准的RS 232接口，用户可以通过单片机或其他CPU的UART口，使用相应的AT命令对模块进行控制，达到轻松进入GPRS网络的目的。
(3)服务器。建立SOCKET连接必须具有公网的IP地址，故应保证矿部控制中心计算机连接到Internet并且取得公网IP地址。在单片机对GPRS模块控制之前，服务器端需运行SOCKET端口监听程序，并且设为监听状态，端口号也要设定，例如port：1024。
2．2 系统通信的主要实现过程
(1)通过AT指令初始化GPRS无线模块，使之附着在GPSR网络上，获得网络运营商动态分配的GPRS终端IP地址，并与目的终端建立连接。
(2)通过串口0扩展MAX232标准串口和外部控制器(例如数据采集端)连接，外部控制器端接出标准串口，按照约好的协议可很容易利用本设计的控制器进行通信。
(3)复用P1．2和P1．3，也就是串口1分别和GPRS模块的TXD0和RXD0连接，通过软件置位完成对MC35的初始化和控制GPRS模块的收发数据。矿部控制中心的接收服务器支持两种接入方式：一种是通过非对称数字用户线路(Asymmetrieal Digital Sub setiber Line，ADSL)／局域网(LAN)／公共交换电话网络(Pu blic Swi tched Telephone Network，PSTN)／ISDN(Integrated services digital network)直接接入Internet。此时，发送接收服务器的动态IP地址或固定IP地址。如果接收服务器处在局域网内，可以使用第二种接入方式――即通过支持SOCKET的代理服务器接入Internet。此时发送的将是代理服务器的公网IP地址。

3 系统硬件设计
系统硬件电路图如图2所示。

(1)AT89C52单片机是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8 KB的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 B的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用美国Atmel公司的高密度、不易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT8