本文從理論和實踐兩個方面論述了礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案，指出該 物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對遠程煤礦生產(chǎn)的煤炭產(chǎn)量進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸，既提高了工作效率，又保 證了煤炭產(chǎn)量計量準確。同時，由于使用該系統(tǒng)能夠節(jié)約網(wǎng)絡資源、降低費用、系統(tǒng)改造維護簡單、不影響電子衡器的正常使用。因此，具有較好的推廣。

一、引言

在煤礦開采中，普遍存在著生產(chǎn)礦井分散、 遠離集團公司總部，少則幾十公里、多則上千公 里（如異地辦礦等），給遠程煤礦生產(chǎn)和銷售的煤 炭計量管理和及時傳送稱重數(shù)據(jù)帶來了極大的困 難。利用射頻識別（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)可實現(xiàn)對遠程礦 山產(chǎn)量稱重計量的實時監(jiān)控。通過GPRS將遠程生 產(chǎn)的煤炭產(chǎn)量計量情況以視頻和數(shù)據(jù)的形式實時 地傳送到集團公司總部監(jiān)控中心，供總部領導和 有關(guān)部門查詢、處理和決策。同時，監(jiān)控中心還 可以通過GPRS向遠程礦山的稱重站點發(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)絡資源、降低了費用，系統(tǒng)改造、 維護簡單、不影響地磅的正常使用。因此， 具有較好的推廣價值。

物聯(lián)網(wǎng)是以移動技術(shù)為代表的普適計算、泛 在網(wǎng)絡，被稱為繼計算機技術(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、 識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡的融合應用，被 認為是繼計算機、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)濟效益，大大節(jié) 約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟的復蘇提供技 術(shù)動力。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)和信息化部預測， 在我國，物聯(lián)網(wǎng)將有力帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級， 引領戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的戰(zhàn) 略性調(diào)整，引發(fā)社會生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展方式的深度 變革，具有巨大的戰(zhàn)略增長潛能，是后危機時代 經(jīng)濟發(fā)展和科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點，已經(jīng)成為各 個國家構(gòu)建社會新模式和重塑國家長期競爭力的 先導力。地磅是我國各行各業(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)” 一詞的英語表達方式是“Internet of Things ”，可譯成物的互聯(lián)網(wǎng)。目前，業(yè)界對“物 聯(lián)網(wǎng)”還沒有一個完全統(tǒng)一的概念，但普遍認 “物聯(lián)網(wǎng)”是通過射頻識別（RFID、紅外感應器、 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備，按約定的協(xié)議，把 任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管 理的一種網(wǎng)絡。根據(jù)上述定義，按照網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù) 的流向及處理方式將物聯(lián)網(wǎng)分為三個層次：

(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、標識、 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、二維碼和實時定位等技 術(shù)，實現(xiàn)對“物”或環(huán)境狀態(tài)的識別。

(2）網(wǎng)絡層

實現(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、 需要傳感器網(wǎng)絡與移動通信技術(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算。

(3)應用層

主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。

其中應用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應 用服務子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應用，如輸入輸出控 制終端，包括電腦、手機、地磅等測量儀器 終端，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)終端基本由外圍感知（傳感）接口中央處理模塊和外部通訊接口三個部分組成，通 過外圍感知接口與傳感設備連接，如RFID讀卡 器，紅外感應器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設 備的數(shù)據(jù)進行讀取并通過中央處理模塊處理后， 按照網(wǎng)絡協(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。物聯(lián)網(wǎng)終端屬于傳感網(wǎng)絡層和 傳輸網(wǎng)絡層的中間設備，也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設備， 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)絡終端的種類，如表1所示。

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)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、遠程數(shù)字視頻技術(shù)、GPRS和 3G無線通訊網(wǎng)絡傳輸技術(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)服務器和計算機應用 軟件組成，其系統(tǒng)組成如圖2所示。

礦山稱重物聯(lián)網(wǎng)的工作過程是遠程數(shù)字地磅用來對煤炭產(chǎn)量進行實時檢測，并將檢測數(shù) 據(jù)進行顯示、打印、存儲，然后通過RS232、 RS485接口傳入遠程數(shù)據(jù)終端（數(shù)據(jù)通訊模塊）。 與此同時，紅外攝像儀將整個稱量過程進行拍攝， 并將拍攝的圖像信息傳入遠程視頻終端(視頻通訊 模塊)。產(chǎn)量和圖像數(shù)據(jù)適時地分別通過數(shù)據(jù)/視 頻通訊模塊傳送到GPRS無線網(wǎng)絡。GPRS無線網(wǎng) 絡一方面可以通過Internet進入公司總部監(jiān)控中心 的服務器，供集團公司領導和管理部門通過計算 機來查詢煤炭產(chǎn)量；另一方面，無線網(wǎng)絡也可以

將數(shù)據(jù)送給手機用戶，使得集團公司相關(guān)領導通 過3G手機隨處都能得到煤炭產(chǎn)量的信息。

GPRS終端采用符合工業(yè)應用標準的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)傳輸設備開發(fā)的無線數(shù)據(jù)傳 輸協(xié)議轉(zhuǎn)換器。它實現(xiàn)了無線GSM協(xié)議棧的轉(zhuǎn) 換，與之相連的終端設備無需支持GMS協(xié)議處理 能力，數(shù)據(jù)傳輸時只需通過串口向DTU/GPRS發(fā) 送串口格式數(shù)據(jù)，DTU/GPRS會自動地加上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；同 時對方主機通過無線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。只要提供RS-232接口的設備 都可以通過DTU/GPRS實現(xiàn)無線GSM數(shù)據(jù)傳輸。 終端設備和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實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。

監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務器主要用來對遠程監(jiān)控 終端傳來的數(shù)據(jù)和圖象信息進行存儲、處理并供 有關(guān)人員查詢。應用軟件為多媒體數(shù)據(jù)的傳輸、 存儲、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是一種比較時髦的無線通訊方法。用這 種方法可以做到設備的實時在線無縫連接。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，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 立的封包，再將這些封包一個一個傳送出去，形 式上有點類似寄包裹，采用包交換的好處是只有 在有資料需要傳送時才會占用頻道，而且還以傳 輸?shù)馁Y料量計價，這對用戶來說是比較合理的計 費方式，因為像Internet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時間頻道是閑置的。此外，GPRS是基于GSM網(wǎng) 絡的，在GSM phase 2的標準里，GPRS可以提供 四種不同的編碼方式，這些編碼方式也分別具有 提供不同的錯誤保護（Error Protection)能力。利 用四種不同的編碼方式，每個時槽可提供的傳輸 速率為 CS-1 (9.05K、CS-2 (13.4K、CS-3 (15.6K)及CS-4 (21.4K，其中CS-1的保護最為 嚴密，CS-4則是完全未加以任何保護。每個用戶 最多可同時使用八個時槽，所以GPRS號稱最高傳 輸速率為171.2K。

GPRS可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。它在移動終端和 網(wǎng)絡之間實現(xiàn)了 “永遠在線”的連接，網(wǎng)絡信道 只有在實際進行傳輸時才被占用。GPRS的實際速 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將是第一個實現(xiàn)移 動互聯(lián)網(wǎng)即時接入的標準，也是邁向3G/UMTS的 過程。

GPRS移動用戶可以隨時訪問自己的虛擬專用 網(wǎng)絡(VPN)，而不是每次都需要撥號上網(wǎng)，從而為 用戶提供更加簡單的應用服務。因此，采用移動 GPRS技術(shù)進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送，費用低，使用方 便，不受地域限制，便于業(yè)務發(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“撥號連接”，而上網(wǎng)后便不能同時使用 該電話線，但GPRS就較為優(yōu)越，下載資料和通話 是可以同時進行的。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，就把移動電話的應用提升到一 個更高的層次，而且發(fā)展GPRS技術(shù)也十分“經(jīng) 濟”，因為只須沿用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來發(fā)展即可。 GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機發(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)的特點主要表現(xiàn)在 以下五個方面：（1）相對GSM撥號方式的電路 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；（2除了速度上的優(yōu)勢，GPRS 還有“在線”的特點，即用戶隨時與網(wǎng)絡保持聯(lián) 系。 有數(shù)據(jù)傳送時就在無線信道上發(fā)送和接受數(shù) 據(jù)，沒有數(shù)據(jù)傳送，終端就進入一種“準休眠” 狀態(tài)，釋放所用的無線頻道給其他用戶使用，這 時網(wǎng)絡與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當 用戶再次傳送時，手機立即向網(wǎng)絡請求無線頻道 用來傳送數(shù)據(jù)，不需頻繁撥號；（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 重來說還可以實現(xiàn)固態(tài)存儲數(shù)據(jù)無線下載，這一 個特點是超短波、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，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，通信費用是按照實際傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)進行結(jié) 算的，運行費用低；（5） GPRS服務范圍廣，可用 于移動商務、移動信息服務、移動互聯(lián)網(wǎng)和多媒 體業(yè)務等方面。

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 家重點工程的安保、物流領域，礦山稱重物聯(lián)網(wǎng) 的應用才剛剛起步。通過該物聯(lián)網(wǎng)在遠程礦山產(chǎn) 量監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，一方面實現(xiàn)了對遠程礦山 產(chǎn)量的多媒體監(jiān)控，加強了企業(yè)計量管理，提高 了工作效率；另一方面，與有線網(wǎng)絡和GSM方式 相比，節(jié)約了費用。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)必定會得到蓬勃發(fā)展。