鎮(zhèn)城底礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)方案

胡定龍

摘 要 煤炭是我國的主要能源之一，工業(yè)生產(chǎn)和人民生活都離不開煤炭資源，我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展缺不了煤炭工業(yè)。利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的煤炭工業(yè)，建設(shè)自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化的礦山，從而提高礦井生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全、增強(qiáng)管理水平。

【關(guān)鍵詞】煤礦 信息技術(shù) 監(jiān)測監(jiān)控 計(jì)算機(jī) 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)

1 鎮(zhèn)城底礦現(xiàn)狀

鎮(zhèn)城底礦是一個(gè)生產(chǎn)煉焦煤的大型礦井，礦區(qū)總面積22.8平方公里，屬于山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司。井下分為760和820兩個(gè)水平巷道，目前主要生產(chǎn)工作面集中在760水平巷道內(nèi)，礦井最初年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬噸，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力190萬噸， 井下760水平有一條主軌道巷和兩個(gè)主皮帶巷，共10個(gè)工作面。

如今礦井監(jiān)測技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在礦井及地面廠房等生產(chǎn)場所，在礦井的安全生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。各種系統(tǒng)所包含的大量數(shù)據(jù)信息需要傳輸?shù)礁鱾€(gè)生產(chǎn)部門，這就需要建設(shè)一個(gè)具有高高帶寬、高速率、可靠性的傳輸平臺；建設(shè)覆蓋全礦井的數(shù)據(jù)傳輸平臺。根據(jù)目前的實(shí)際需求和今后維護(hù)升級的需要，設(shè)計(jì)了以工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成的千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

2 礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于礦井環(huán)境惡劣，光纜比電纜抗干擾性要強(qiáng)，所以采用光纜作為工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)主干傳輸介質(zhì)。而環(huán)網(wǎng)冗余則需通過一個(gè)環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，從而保證網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)在出現(xiàn)故障時(shí)，通信依然能夠正常。

由于井下特殊地理?xiàng)l件的限制，不易真正實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。要覆蓋井下全部主要巷道，通過一個(gè)環(huán)網(wǎng)將所有接入點(diǎn)交換機(jī)相連，光纜的路徑在多條巷道中將會重復(fù)，如果進(jìn)出巷道的光纜都在同一巷道中，當(dāng)巷道某處出現(xiàn)問題時(shí)將會造成網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)兩個(gè)斷點(diǎn)，造成設(shè)備的數(shù)據(jù)不能上傳到地面數(shù)據(jù)中心，無法保障環(huán)網(wǎng)的冗余性。為了保證環(huán)網(wǎng)的冗余性，環(huán)網(wǎng)中交換機(jī)的連接光纜一個(gè)巷道進(jìn)，從另一巷道出，避免進(jìn)出巷道的光纜位于同一巷道中的情況。

鎮(zhèn)城底礦工業(yè)環(huán)網(wǎng)從現(xiàn)有實(shí)際考慮，計(jì)劃從調(diào)度機(jī)房開始到主井井口和副井井口，再從主井井口入井；井下光纜分兩路架設(shè)，一路沿軌道大巷，另一路沿皮帶大巷；最終從副井井口再返回到調(diào)度機(jī)房。地面重要生產(chǎn)場所采用節(jié)點(diǎn)的形式接入環(huán)網(wǎng)，井下760大巷從井底配線室出發(fā)，一路沿立井底、低硫變電所、南下組、南2、東大巷口、下組煤變電所再到820變電所一路最終返回副井井口；光纜實(shí)現(xiàn)了一個(gè)巷道進(jìn)，從另一巷道出；從而保證井下環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)冗余。井下另一水平大巷820大巷，由于開采年代較長，剩余可采量較少，剩余開采周期比較短，且只有兩個(gè)環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；本著節(jié)能降耗的原則，對760大巷擬采用一條光纜光纖復(fù)用的方法，構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)或是一個(gè)井下分支節(jié)點(diǎn)。

3 系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）整個(gè)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)采用工業(yè)級設(shè)備，要求在井下高溫、高濕等惡劣環(huán)境下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）整體網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率高、帶寬大、傳輸遠(yuǎn)；具有抗干擾和雷擊能力。為數(shù)據(jù)、視頻和語音三網(wǎng)合一提供了足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

（3）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管軟件可以對環(huán)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)故障能夠?qū)崟r(shí)報(bào)警。

（4）整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)兼容單模、多模光纖以及超五類雙絞線傳輸介質(zhì)；能夠與局域網(wǎng)辦公管理信息系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

（5）井下使用交換機(jī)必須經(jīng)過防爆認(rèn)證，具有MA標(biāo)識；要求配備UPS電源，在市電停電以后，能夠運(yùn)行止少2小時(shí)以上。

4 網(wǎng)絡(luò)管理軟件

環(huán)網(wǎng)建成以后，對環(huán)網(wǎng)的管理包括故障管理、配置管理、性能管理以及安全管理。

（1）故障管理是網(wǎng)管軟件的基本功能，當(dāng)環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)異常時(shí)的相應(yīng)操作。當(dāng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障，能夠根據(jù)網(wǎng)管軟件中的記錄信息確定出原因和故障位置，從而采取對應(yīng)措施來修復(fù)，來保障網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。環(huán)網(wǎng)的故障管理包括故障檢測、修復(fù)和隔離等。

（2）配置管理就是能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)定、數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)監(jiān)測和配置管理。配置管理的數(shù)據(jù)包括環(huán)網(wǎng)中設(shè)備的容量及屬性。要求軟件可以設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)；初始化和關(guān)閉系統(tǒng)；隨著環(huán)網(wǎng)中設(shè)備接入的變化，可以同步修改相應(yīng)配置。

（3）性能管理是通過收集和統(tǒng)計(jì)環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行狀況和通信效率等進(jìn)行分析。要求網(wǎng)管軟件能夠綜合分析出各種因素對環(huán)網(wǎng)的影響，并根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)對環(huán)網(wǎng)進(jìn)行配置和調(diào)整。

（4）環(huán)網(wǎng)安全管理的主要內(nèi)容包括：授權(quán)管理、加密管理、訪問控制管理、審計(jì)檢查跟蹤和事件處理等。

5 方案實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

（1）系統(tǒng)建成以后，能夠?qū)⒏鱾€(gè)子系統(tǒng)整合到一起，使西山煤電鎮(zhèn)城底礦礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀況信息有效集成，可以對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理；實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析及生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)評估，達(dá)到管控一體化和統(tǒng)一調(diào)度指揮的目標(biāo)。

（2）系統(tǒng)能夠在地面中央數(shù)據(jù)中心對礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如：原煤生產(chǎn)、運(yùn)輸、供電、通風(fēng)、壓風(fēng)、排水等環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控，有效提高礦井生產(chǎn)效率；同時(shí)可以將環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)電視、主副井提升、風(fēng)機(jī)運(yùn)行、調(diào)度通信等系統(tǒng)的信息集中到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。

（3）系統(tǒng)能夠通過礦辦公網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一出口，與辦公數(shù)據(jù)中心相連；實(shí)現(xiàn)西山煤電鎮(zhèn)城底礦生產(chǎn)信息、安全信息和管理信息實(shí)時(shí)同步，遠(yuǎn)程顯示、查看相關(guān)的數(shù)據(jù)。

（4）系統(tǒng)將礦井能夠?qū)⒃械沫h(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；等主要環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集到統(tǒng)一的軟件上進(jìn)行綜合分析，從而實(shí)現(xiàn)礦井設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行和瓦斯等災(zāi)害的預(yù)警。

（5）西山煤電鎮(zhèn)城底礦建成的基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線技術(shù)的數(shù)字化礦山系統(tǒng)，信息匯接能力強(qiáng)大，留有充分的擴(kuò)展端口以適應(yīng)系統(tǒng)今后擴(kuò)容發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

西山煤電鎮(zhèn)城底礦 山西省古交市 030203