煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统的开发研究.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统的开发研究.精品文档.zhengxuezhao1977 论文题目：煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统的开发研究专 业：安全技术及工程硕 士 生： （签名） 指导教师： （签名） 摘 要煤田火灾分布很广，遍布南北半球，不仅中国有，而且印度、美国、俄罗斯、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等国家和地区都普遍存在。中国由于特殊的地理位置和气候条件，成为世界上煤田自燃灾害最为严重的国家。据初步估算，我国煤田火灾每年至少造成200亿元的经济损失。现有的煤田火灾温度监测主要是人工测温法，测温法由于是点接触，预测预报范围小

2、，安装、维护工作量大、不能提供实时监测和预警，特别是探头、引线极易破坏，在实际应用中受到技术和经济的限制，不宜大面积探火采用，不能很好的满足煤矿安全生产的要求。由于煤田发火区域有隐蔽性、着火点分散、被测点多、距离远等特点，使得对煤田火灾的预防、监控和治理非常困难。无线自组网技术、移动通信技术、互联网技术与温度传感器相结合的监测方法，是近几年来一个新的发展趋势，改变了传统温度传感器系统的拓扑结构，适应更多温度测量的应用场合。本文根据煤田火灾钻孔温度监测的实际需求，设计了集ZigBee技术、GPRS技术、Internet技术、嵌入式计算机控制技术、传感器技术、数据采集技术、数据库技术于一体的煤田火

3、灾无线自组网钻孔温度远程监控系统。本文给出了系统的整体组成框架，对系统的功能和性能需求、工作原理和工作方式进行了分析，设计了无线测温终端、ZigBee-GPRS网关的硬件和软件及上位机监控中心系统，描述了监控系统的应用环境，给出了现场布置方法，论述了系统的监控机制，分析了工业现场的应用效果。本系统将ZigBee技术和GPRS技术相结合，实现了煤田火区钻孔温度数据短距离采集与数据的远程传输，解决了目前煤田火灾远程监控的难题，节省了系统的成本。工业现场应用表明本系统通讯距离满足大规模煤田火灾的监测需求，具有高的可靠性，能方便的实现煤田火灾监测的自动化和网络化。同时亦可检验煤田火灾治理效果，对煤矿优

4、选安全生产方案，科学、合理地进行生产管理和事故预防工作起到了重要作用。因此，该远程监控系统的研究对煤田火灾的预测和火源探测技术的发展具有实际指导的重要意义。关 键 词：煤田火灾；无线自组网；远程监控；ZigBee；GPRS；Internet研究类型：应用研究Subject : Development Research on the Remote Monitoring System of theWireless Ad-hoc Networks Borehole Temperature for Coalfield FireSpecialty : Safety Technology and Engi

5、neeringName : Wang Wei-feng （Signature） Instructor : Deng Jun （Signature） ABSTRACTCoalfield fire is widely distributed around the world, from China, India, America, Russia, Australia, Indonesia, Central Asia and other countries and regions. Due to the special geographical location and climatic condi

6、tions, the coalfield spontaneous combustion in China is among the most serious countries in the world. It is estimated that the economic losses of Chinas coalfield fire is at least RMB 200 billion per year. The existing temperature monitoring technique of the coalfield fire is mainly by means of art

7、ificial monitoring. As temperature monitoring possesses the shortcomings of point-contact, small forecast range, heavy workload of installation and maintenance, failing to provide real-time monitoring and early warning, especially the easy damage of probe and lead, it is restricted in practical appl

8、ications due to technical and economic constraints, which leads to the infeasibility of widely used for fire detection, hence it can not be well positioned to meet the requirements of coal mine production safety. The Characters of spontaneously combusted coalfield, such as invisibility, scattered ig

9、nition points, remote distance and other characteristics, make coalfield fire prevention, monitoring and control extremely difficult. The monitoring method of the Wireless ad hoc network technology, mobile communication technology, Internet technology combined with the temperature sensor is a new de

10、velopment trend in recent years. It has changed the topology of the traditional temperature sensor system to meet the additional applications of the temperature measurement.According to actual demands of the coalfield fire borehole temperature monitoring, the system integrates ZigBee technology, GPR

11、S technology, Internet technology, embedded computer control technology, sensor technology, data acquisition technology and database technology in one. The present gived a framework of the overall system composition, the function and required performance, the working principle and method of the syst

12、em, designed the hardware and software of the wireless temperature measurement terminal, ZigBee-GPRS gateway and host computer control center system, described the application environment of the monitoring system and the layout method in engineering，discussed the monitoring mechanism of the system,

13、and analyzed effect of the system in practical industrial engineering. The system integrates the advantages of both ZigBee and GPRS technology. It realized the coalfield fire area temperature Short-range acquisition of the data and remote transmitting of the data, solved the present difficult proble

14、m of monitoring remote coalfield fires. The application of system in practical engineering shows that the communication range of the system meets the needs of large-scale coalfield fire monitoring with high reliability. The system can easily achieve the automation and network of coalfield fire monit

15、oring.It is very important for checking out the effect of the coalfield fire controlling. It plays an important role for coal mine optimal safety programs, scientific and reasonable production management and accident prevention. Therefore, the research of the remote monitoring system has significanc

16、e of the practical guidance for the forecast of the coal fire and the developing of the fire detection technology. Keywords: Coalfield Fire; Wireless Ad-hoc Networks; Remote Monitoring; ZigBee； GPRS; InternetThesis : Application Research目 录1 绪论11.1 研究的背景及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势21.2.1 煤田火灾检测技术在国内外研究现状及发展

17、趋势21.2.2 无线传感器网络在国内外研究现状及发展趋势41.2.3 远程监控系统在国内外研究现状及发展趋势61.3 课题可行性分析81.4 本文的主要研究内容和目标81.5 本文的主要研究方法和技术路线91.5.1 主要研究方法91.5.2 技术路线91.6 本课题的主要创新点101.7 本章小结102 系统涉及的理论基础及方案设计112.1 ZigBee技术112.1.1 ZigBee技术主要特点112.1.2 ZigBee网络拓扑结构122.2 GPRS技术132.2.1 GPRS技术主要特点132.2.2 GPRS网络结构142.3 Internet网络应用技术152.4 设计需求及

18、原则162.4.1 系统要求162.4.2 功能需求162.4.3 设计原则172.5 总体设计方案182.5.1 监控系统的构成182.5.2 监控系统的功能划分182.5.3 系统通信模式192.5.4 监控系统的特点202.6 本章小结203 无线测温终端的设计213.1 无线测温终端的硬件结构组成213.2 节点硬件平台223.2.1 ZigBee无线传输模块介绍223.2.2 温度传感的选型及介绍243.2.3 MAX6675介绍253.2.4 K型热电偶补偿导线283.3 硬件电路原理图及实物的实现293.3.1 硬件原理图293.3.2 硬件实物的实现303.4 无线测温终端的软

19、件设计303.5 硬件抗干扰设计313.6 本章小结324 ZigBee-GPRS网关的设计334.1 ZigBee-GPRS网关的硬件结构组成334.2 ZigBee-GPRS网关的硬件平台334.3 硬件连接图及实物的实现364.3.1 硬件连接框图364.3.2 实物图364.4 ZigBee-GPRS网关的软件设计374.4.1 协议数据转换374.4.2 ZigBee-GPRS网关软件设计374.4.3 SMS方式的软件实现394.5 ZigBee-GPRS网关的协议414.5.1 TCP/IP软件设计原则414.5.2 嵌入式系统软件组成434.6 本章小结445 上位机监控中心系

20、统设计455.1 上位机监控中心系统软件设计455.2 数据接口设计465.2.1 Web Service接口方式465.2.2 数据结构的交互格式475.2.3 数据交换框架485.3软件的功能的实现495.3.1 系统登陆模块495.3.2 实时数据查询模块505.3.3 历史数据查询模块505.3.4 设备管理模块515.3.5 用户管理模块515.3.6 预警值参数设置模块525.4 本章小结526 系统的工业现场应用546.1 系统的应用环境546.2 系统的现场布置方法556.3 系统的监控机制566.3.1 无线自组网络的监控机制566.3.2 GPRS网络的监控机制576.3.

21、3 Internet网络的监控机制586.4 工业性试验586.4.1 火区位置及现状586.4.2 火区的危害596.4.3 火区熄灭标准596.4.4 监测结果606.4.5 现场应用结果分析626.5 本章小结627 结论637.1 结论637.2 展望64致 谢65参考文献66附 录701 绪论1.1 研究的背景及意义煤炭作为中国工业化进程的主要能源基础，对国家的经济发展起着举足轻重的作用。“十一五”规划期，中国“富煤贫油少气”的能源储备特征和进入“重化工业主导型”经济发展阶段特点，决定了较长时期内煤炭在我国一次能源消费结构中占主导地位的格局将保持不变。国家发改委在能源发展“十一五”规

22、划中提出“2010年中国煤炭消费量占一次能源消费总量的66.1%”1。煤田火灾是煤矿的重大灾害之一，对煤矿的安全生产构成了严重威胁。在矿井火灾中，自然发火约占70%，发生的频率较高，全国国有煤矿中有56%的矿井存在煤层自然发火危险。国内一些自然发火严重的矿区如抚顺、鹤岗、窖街、义马、淮南等局统计均在8090%以上。由于煤层的自然发火，导致我国形成大面积的煤田自燃火区。煤田自燃火区是指埋藏在地下的煤田因自然或人为因素引燃煤层后，煤火随时间的推移，逐步蔓延发展形成规模较大的明火（简称煤田火灾）2。煤田火灾分布很广，遍布南北半球，不仅中国有，而且在印度、美国、俄罗斯、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等国家

23、和地区都普遍存在。中国由于特殊的地理位置和气候条件，成为世界上煤田自燃灾害最为严重的国家。从1994年起，科技部、煤炭部和欧洲共同体合作进行了“中国北方煤田自燃环境监测”勘测研究，我国学者指出中国煤层自燃主要分布于新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等7个省、自治区，潜在燃烧面积多达720km2，正在燃烧的火区已烧掉煤炭42.2亿t，每年直接燃烧损失煤炭1360万t，间接损失的优质煤炭多达2亿t。据初步估算，煤田自燃每年至少造成200亿元的经济损失。因煤层自燃每年向大气排放CO 49.02万t，SO2 15.47万t，NO2 30万t，粉尘11.2万t，排放CO2和H2S等有害气体，造成

24、低空空气有害物质严重超标，形成大范围的酸雨，助长地球的温室效应。尤其是近几年来，随着高产高效综采放顶煤技术的推广，类似于阳泉、太西等开采高变质程度无烟煤（以往认为不自燃）的高瓦斯矿井，也频繁出现煤层自燃现象，并多次引起瓦斯燃烧和爆炸事故，由于矿山火灾冻结大量煤炭资源和昂贵的生产设备，造成了巨大的经济损失和矿山人员伤亡3。随着我国大型露天煤矿的不断开发，露天矿的煤层自燃火灾已成为矿山重大自然灾害之一。露天煤层的自然发火受其产生的氧化热与传导和对流形成的热扩散之间平衡状况的制约，粒度、供氧条件以及周围环境条件等都对自然发火有影响，机理是很复杂的4，预测预报也是目前的一大难题。现有的煤田火灾温度监测

25、主要是人工测温法，测温法由于是点接触，预测预报范围小，安装、维护工作量大、不能提供实时监测和预警，特别是探头、引线极易破坏，在实际应用中受到技术和经济的限制，不宜大面积探火采用，不能很好的满足煤矿安全生产的要求。无线自组网技术、移动通信技术、互联网技术与温度传感器相结合的监测方法，是近几年来一个新的发展趋势，改变了传统温度传感器系统的拓扑结构，适应更多温度测量的应用场合。随着技术的逐步发展，煤矿对于实用、高效、灵活、美观的监控系统要求越来越高，而无线通信技术可以在现场灵活应用，零安装铺设费用，以及更高的安全性和可靠性等优势，它的应用可以满足煤矿对监控系统实用、高效、灵活、美观的需求。无线传感器

26、网络5是由分布在监测区域内的大量传感器节点，通过无线通信技术自组织成的、面向任务的，以数据为中心的多跳网络。它综合了嵌入式计算技术、数据融合技术、分布式信息处理技术等前沿科技成果。网络中的节点通过协作的方式实时地监测、感知周围的环境变化或目标状态，并对获取的信息进行分析、处理，最终将有效信息上传给用户。它可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域（如受到严重污染的区域、环境被破坏的区域或敌对区域）和一些临时场合（如发生自然灾害时，固定通信网络被破坏）等。它不需要任何固定网络的支持，其快速展开、抗毁性强等特点为野外随机性的数据获取提供了方便。因此，无线传感器网络应用于环境监测具有实际的

27、工程应用前景6。由于煤田发火区域有隐蔽性、着火点分散、被测点多、距离远、环境复杂等特点，使得对煤田火灾的管理、监控非常困难。采用ZigBee技术和GPRS技术的煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统则能提供现场的实时监测和预警，能够实现ZigBee技术和GPRS技术的优势互补，实现温度信息短距离采集与数据的远程传输相结合，改变了传统无线传感器网络需要依托有线公共网络进行数据传输的限制，符合远程监控系统的设计理念，大大节省了系统的成本，而且兼容性和扩展性好，可以提高国内煤矿安全监控系统的水平，也可以使煤矿优选安全生产方案，科学、合理地进行生产管理和事故预防工作，对促进煤矿安全监控预警技术的发展十

28、分必要。本课题的研究对西北、以至全国易自燃煤田的安全开采和煤层自燃火灾防治，都具有一定的参考价值和指导意义。本系统具有很好的适应性，稍加改造也可应用于其它需要无线远程监控的场合，对安全监控，工业测控、环境监测等领域均有借鉴价值。因此，本研究不仅具有实践意义，而且也能为未来无线监测节点的智能化和多功能化提供一些参考和借鉴。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 煤田火灾检测技术在国内外研究现状及发展趋势温度是判断煤田火灾的燃烧程度和范围最直接、最准确的指标，受外部因素影响小，只要确定某处煤层的温度场及其分布，就能分析给定煤层的自燃程度和范围。温度测定法既可以用于煤层自燃预报，也可用于火源探测

29、。煤层温度（辐射能量）检测法主要包括红外探测法、光纤测温法、煤或围岩温度测定法和无线传感器网络测温法四种方法。（1）红外探测法：红外探测法主要是探测红外能量场，通过能量场可综合判断煤田的自燃区域。红外探测法简单、迅速、精确，是目前探测领域的高新技术设备，是煤田自燃高温火源点区域探测的发展方向。所使用的仪器主要有红外探测仪和红外热成像仪。在国内，红外热成像仪在井下应用很少，主要应用在煤田地质调查、地下水探测、地震预报、岩突、岩爆等方面。红外测温仪是测取点温，红外成像仪是扫描成像测取温度，试验表明，红外技术对于测量煤堆、露头、巷壁煤柱的自燃很有效，但是它只能探测出物体表面与仪器垂直物体的温度，而且

30、要求中间无遮挡物。不适合探测煤层内的温度，对于煤田深层自燃煤层温度场、采空区自然发火点或离巷壁较远的火区火源点探测较为困难，必须进一步分析和研究。（2）光纤测温法：国外对分布式光纤测温技术的研究始于80年代，主要集中在英国、日本和美国。英国York公司是世界上首家开发光纤分布式测温系统并使之商品化的公司，已有20多年的历史。美国SENSORTRAN公司、韩国SHINKWANG公司最近几年也陆续推出不同类型的产品，但其测量距离和测量时间和精度都有缺陷，都还没有走国际化的道路。国内分布式光纤测温技术研究起步比较晚，目前，30km分布式光纤远程测温系统项目正在国家实验室进行，10km分布式光纤远程测

31、温系统项目完成实验室阶段，尚未正式试用。光纤温度监测系统是通过埋入的光纤温度传感器来实时测量内部的温度，埋入式光纤温度传感器通过内部敏感元件光纤所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值，测温精度和分辨率不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响。系统由单模光纤制成的本征型传感器件，光纤温度传感器具有一般传感器抗电磁干扰、灵敏度高、重量轻、尺寸小、成本低，适于在高温、腐蚀性等环境中使用的优点外，还具有本征自相干能力强及在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势。在英国，一些煤矿已经用光纤测温技术来探测和监测煤矿井下各种活动引起的热量变化趋势以及局部温度，取得了满意的效果。因此

32、，光纤测温技术有较好的发展前景，但它仅适合外因火灾的测温。（3）煤或围岩温度测定法：该方法是利用测温传感器与相关仪表相结合测取煤或围岩温度的温度测定法。温度测定法根据测定位置的不同分为地面温度测定法和井下温度测定法。地面温度测定法：在自燃火区的上部利用仪器探测热流量或利用布置在测温钻孔内的传感器测定温度，根据测取的温度用温度反演法来确定自燃火区火源的位置。这种方法常用于火源埋藏深度浅、温度高，已燃烧较长时间的火区。波兰、俄罗斯曾应用此法探测煤层露头的自燃火区范围，探测深度在30m50m。井下温度测定法：是把测温传感器预埋或通过钻孔布置在易自燃发火区域(采空区和煤层内)，根据传感器的温度变化来确

33、定高温点的位置、发展变化速度，这种方法受外界干扰小、测定准确，煤层温度场的温度只要升高，传感器位置合适，就能有效探测，这是目前井下比较准确的探测方法。尽管煤或围岩温度测定法测定准确、可靠，弥补了上述几种探测方法的不足，但由于温度传感器的布置和测温钻孔的工作量大，并且是点接触，预测预报范围小，安装、维护工作量也大，特别是探头、引线极易破坏，在实际应用中受到技术条件和经济因素的限制，不宜大面积探火采用。（4）无线传感器网络测温法：无线自组网络技术与温度传感器的结合，是近几年来一个新的发展趋势，也是近年来逐步发展起来的检测煤田自然发火的新技术。改变了传统温度传感器系统的拓扑结构，适应更多温度测量的应

34、用场合。随着技术的逐步发展，无线通信技术的优势逐渐显现出来，它可以在现场灵活应用，零安装铺设费用，以及更高的安全性和可靠性。因此，温度传感器无线传输方式的使用必将成为首选的方案。随着工业环境中对温度的要求越来越高，传统的温度监控系统的弊端越来越明显，已经不能适应人们生产生活的需要。为满足社会的需求，设计出无线温度测量与控制系统已经成为很迫切的问题之一7。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的应用于无线监测与控制的全球性无线通信标准，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗、体积小且极廉价的市场定位，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、智能农业、医疗护理、消费类电子和远程控制等领域，将拥有

35、广阔的应用前景。基于ZigBee技术的无线自组网络与无线传感器网络存在很多相似之处，因此很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的首选开发平台。目前在众多无线通信技术的应用中，由于系统复杂、功耗高、单位成本大、运营费用高或电池寿命短等原因，很难在低数据率且监控网点多的工矿业应用中推广，而ZigBee技术以其独特的优势必将拥有广阔的发展前景。1.2.2 无线传感器网络在国内外研究现状及发展趋势无线感器网络的研究起始于20世纪90年代末期，对无线传感器网络最早的讨论见于1998年的一些论文中8。目前美国己经设立了专项基金对无线传感器网络的研究进行资助，美国的许多大学都有针对无线传感器网络的研究小组9

36、。无线传感器网络是由美国高级国防研究中心用于军事目的提出并实施的，被认为是21世纪最重要的十大新技术之一10。近年来无线通信、集成电路、传感器等技术的飞速发展，使得低成本、低功耗的微型无线传感器的大规模应用成为可能，由于无线传感器网络巨大的科学意义和应用价值，它己经引起了世界发达国家的学术界、军事部门和工农业界的极大关注11。无线传感器网络最初来源于美国先进国防研究项目局(DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency)的一个研究项目121314，最初由于当时各种条件的限制，无线传感器网络的应用仅局限于军方的一些项目中，难以得到推广和发展，直到

37、这几年这方面的研究工作才在各大学及研究所蓬勃开展起来。加州理工大学的教授对无线传感器网络在2003年提出了宣言性的论断，麻省理工学院和赖斯大学等研究团队通过实验床对其中涉及到的数据融合技术、节点集群功能分层的有效性和传感器功能造成的网络协议的特殊性进行了研究。但是，目前大部分研究还处于起步阶段，少数投入实用的商业产品距离实际需求还相差甚远，为了加快其实用化进程，国外建设了很多演示系统，相关的理论研究成果也很多151617。其中比较重要的研究计划有：PicoRadio18, WINS19, Smart Dust20, CAMPS21, SCADDS22等。我国在无线传感器网络方面的研究相对较少，

38、但近年来，国内一些高等院校和研究机构也开始展开了无线传感器网络的理论和应用的研究工作232425，中科院上海微系统与信息技术研究所已经通过系统集成的方式完成了一部分终端节点和基站的研发；中科院电子技术研究所和沈阳自动化所也分别从传感器技术和控制技术两种方面入手，专注于传感或控制执行部分；浙江大学现代控制工程研究所成立了“无线传感器网络控制实验室”，联合相关单位专门从事面向传感器网络的分布式自治系统关键技术及协调控制理论方面的研究；山东省科学院也认识到了无线传感器网络的前景，于2004年10月正式启动了关于无线传感器网络节点操作系统的研究；另外，中科院软件所、国防科技大学、清华大学、中国科学技术

39、大学、哈尔滨工业大学、北京邮电大学、山东大学、东南大学等单位在无线传感器网络方面也都有一定的研究。整体而言，从研究的深度和投入的力量来说，国内水平相对落后于国外，从问题的点上研究较多，缺少对整个系统的创新性研究，拥有的自主知识产权较少，这和我国无线传感器网络飞速发展的市场需求不相称的。无线传感器网络在理论上已经成熟，世界两大无线芯片生产商Chipcon公司（现被TI公司并购）和Freescale公司（原名摩托罗拉半导体）相继推出符合国际标准的各个频段的无线收发器芯片。但它只是一个硬件平台，本课题将根据煤田火灾监测的具体情况和要求，研究煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统。目前国内外在无线传感

40、器方面有一些标准和知识产权，如国际性的标准化组织也为无线自组网温度传感器制定了可行的标准，如IEEE标准化协会制定了IEEE802.15.4标准，但无线自组网温度监测领域无相关技术标准和专利授权。国内外温度检测技术发展趋势：现有煤田火灾钻孔温度检测技术，不能实现连续在线监测钻孔温度变化趋势及自燃煤层异常区域的温度场，将温度传感器与无线传输模块结合，对易自燃煤层温度场进行实时在线监测，是目前国内外复杂介质内温度检测技术的发展趋势。无线传感器网络协议开放的标准为不同厂家、不同功能的监控模块实现互连与互操作提供了可能，最大限度地保护了矿业企业的信息化投资。而动态组网和网格型拓扑结构使得煤矿监测节点可

41、以实现自动断网重连。由于网格型网络的路由存在相互冗余，使得当默认路由因故断开时，下位监测节点可以通过备选路由与上位系统实现信息的交换，解决了通信干线故障级联的问题。双工通信使传感器信息采集与网点设备控制成为可能，使煤矿安全监控系统实现同步的监测与控制。1.2.3 远程监控系统在国内外研究现状及发展趋势远程监控系统是不需要人员到现场，使无线通信技术、微电子技术、计算机技术和网络技术相结合，通过安装在现场的传感器及音、视频设备，远隔千里便可随时了解现场的生产和设备状况，对生产现场进行监测和诊断。使用远程监控系统可以降低劳动强度，提高工作效率，在一些高危环境更是必不可少的。传统远程监控系统的实现方式

42、主要有：铺设光纤或电缆，采用数传电台，租用运营商专用线路等。前一种方式是有线的，受布线的局限较大，增加或减少一个被监控对象都不太容易。而后两种方式需要自己建设或租用运营商专线，维护和建设费用比较高。传统监控手段的监控者和被监控对象都是固定的，无论任何一端都无法随意移动；传统监控手段针对偏僻、偏远地域监控不能很容易的实现。因此，传统的远程监控方式无法满足人们日益发展的要求26。远程监控是国内外研究的前沿课题，国内外都展开了积极的研究2738。1997年1月，首届基于Internet的远程监控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办，参会的有30个公司和研究机构的50多位代表。会议主要讨论了

43、有关远程监控系统的开放式体系、诊断信息规程、传输协议和对用户的合法限制等，并对未来技术的发展作了展望。由斯坦福大学和麻省理工学院合作开发的基于Internet的下一代远程监控诊断示范系统也得到了制造业、计算机业和仪器仪表业的Sun、HP、Intel、Ford等12家大公司的热情支持和全力配合。之后，由这些公司共同推出了一个实验性的系统Testbed。Testbed用嵌入式Web组网、用实时JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范围内的信息监控和诊断推理。许多国际组织，如MIMOSA(Machine Information Management Open System Al

44、liance)、SMFPT(Society for Machinery Failure Prevention Technology)、COMADEM (Condition Monition an Engineering Management)等，也纷纷通过网络进行设备监控与故障诊断咨询及技术推广工作，并制定了一些信息交换格式和标准。许多大公司也在他们的产品中加入了Internet的功能，如Bentley公司的计算机在线设备运行监测系统Data Manager 2000可以通过网络动态数据交换(Net DDE)的方式向远程终端发送设备运行状态信息；著名的National Instruments公

45、司也在它的产品Lab Windows/CVI以及Lab VIEW中加入了网络通讯处理模块，因而可以通过WWW、FTP、E-mail等方式在网络范围内进行监控数据的远程传送。法国ALARM研究组对生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究，并在多个项目中进行了应用。意大利Pirelli&C.Ambiente S.P.A公司开发的基于GPRS的空气质量远程监控系统，对大范围内的国土环境进行监控来获得实际的空气质量等级以保障公众身体健康。荷兰2004年完成的移动健康工程，通过在病人身上安置一个移动的传感部件实时采集病人的健康状况信息并通过GPRS网络传送到监控中心，使医务人员可以随时随地查看到病人的

46、健康情况，以预防突发疾病并及时治疗。短信SMS(Short Message Service)是移动通信网络的一种基本业务，具有覆盖面广、费用低、自动传输等优点，应用于煤矿安全监控系统，通过短信的形式把各种关键数据发送到监控中心和负责人，该方案已在国内某矿业集团获得应用，通过该系统，集团公司和各矿领导可以及时获取瓦斯超限情况，及时指挥协调安全生产工作，实现组群监控，实际效果良好。国内对于远程监控技术也开展了积极的研究。目前，西安交通大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学等高校已取得了较为先进的研究成果。如西安交通大学研制的大型旋转机械计算机状态监测系统及故障诊断系统RMMD、华中科技大学开发的汽轮机

47、工况监测和诊断系统KBGMD、哈尔滨工业大学的微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统MMMDES、北京移动与北京夜景照明管理部门建立的基于GPRS的夜景照明管理系统LMAS等。随着Internet技术的推广和GSM/GPRS通信技术的快速发展，利用GPRS技术实现的远程监控系统实时性强、安全可靠、按流量计费，特别适用于间断的、突发性的、频繁的和少量的数据传输。系统还具有网络覆盖范围广，抗干扰能力强，通信速度快，通信误码率低等优点，并且完全利用现有的GSM/GPRS移动通信网络，其建设和运营成本低。随着GPRS网络技术的不断发展，构建在GPRS网上的远程无线监控系统必然能与移动通信技术的发展同步，因而具有广阔的前景3940。无论是2.5G还是3G网络，发展目标都是在更好的语音通信之外，向用户提供丰富多彩的高速无线数据应用。一些专家认为，是技术的进步使得高速无线数据应用成为可能，同时可以预见，应用的快速发展也将使新的移动通信技术更具有吸引力。随着世界各国2.5G和3G网络陆续建成并投入使用，基于无线数据应用的各项服务逐渐展露出其独特的魅力。目前远程监控技术的主流是通过某一特定的通信网络来应用于Internet，在TCP/IP和WWW规范的支持下，合理组织软件结构，使工作人员通过访问网络服务器来迅速