工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)在煤礦信息化中的應(yīng)用與研究

趙永鑫

山西陽光三極科技股份有限公司 山西太原 030000

1 研究背景

國外有名的安全工程師提出相關(guān)的定律李，包含重大事故背后必然有29個小事故，但也有300個潛在的危險，被稱為“300∶29∶1定律”。煤礦事故的發(fā)生不能簡單地認(rèn)為是一個孤立的事件。雖然事故發(fā)生的時間不長，但事故發(fā)生的根本原因是企業(yè)安全管理機(jī)制的缺失和職工安全生產(chǎn)意識的淡薄。如何對這些小事故、隱患和井下監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和傳遞，對于煤礦安全的管理機(jī)制進(jìn)行有效的分析以及完善，對于井下出現(xiàn)安全管理的疏漏進(jìn)行改正，這也是煤礦企業(yè)想要持續(xù)發(fā)展必須要面臨的問題?，F(xiàn)階段，由于，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在煤炭企業(yè)中也廣泛應(yīng)用了煤炭工業(yè)環(huán)網(wǎng)，但是還是使用的千兆等環(huán)網(wǎng)形式進(jìn)行的[1]。

2 總體技術(shù)要求

2.1 注重開放性原則

按照開放性原則的要求，要構(gòu)建起完全開放的網(wǎng)絡(luò)平臺，同時要達(dá)到國際所公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)使用要求，并且還要有比較成熟的API接口等，這樣一來可以便于第三方有效連接。

2.2 提供豐富信息傳輸服務(wù)

系統(tǒng)應(yīng)提供多種訪問方式，可以方便地支持程序的上傳和下載、運(yùn)維調(diào)試、數(shù)據(jù)采集、日志記錄等功能。這一訪問的方式，不需要進(jìn)行二次開發(fā)以及進(jìn)行額外的硬件支持的問題，系統(tǒng)的整個性能也不受傳輸服務(wù)所影響。主要使用分布式架構(gòu)進(jìn)行，整個系統(tǒng)也不會受到子系統(tǒng)或者相關(guān)主題的影響[2]。

2.3 支撐多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)距離傳輸

根據(jù)項目的具體情況，可支持環(huán)形、星形、母線等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最大傳輸距離需要超過15公里。通過繼電器可以延長傳輸距離，最大傳輸距離需要大于30km[3]。

2.4 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力

要進(jìn)行自動網(wǎng)絡(luò)診斷以及業(yè)務(wù)等管理方式，使得拓?fù)鋱D可以進(jìn)行定期的自動生成，對于監(jiān)控的狀態(tài)有效的反映出來，也可以使用手動添加節(jié)點(diǎn)的方式來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問，并導(dǎo)入配置文件以保留原始配置。自動完成識別和推薦配置信息。

2.5 最優(yōu)化冗余配置

該方法的優(yōu)點(diǎn)是在主干網(wǎng)中發(fā)生任何連接故障或意外斷開，通過備份以太網(wǎng)鏈路保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在項目的初步設(shè)計中，為了保證整個項目[4]的魯棒性，需要考慮物理和邏輯網(wǎng)絡(luò)信道冗余[4]。

2.6 關(guān)鍵技術(shù)

核心開關(guān)設(shè)置為根橋接器開關(guān)，所有開關(guān)通過尋找根橋進(jìn)行交流溝通，以避免網(wǎng)絡(luò)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，影響網(wǎng)絡(luò)傳輸。作為備用冗余使得兩個鏈接，鏈接失敗，自動切換到另一個鏈接直接傳輸，使用這本書RSTP生成的快速冗余協(xié)議傳輸使開關(guān)切換了兼容性和保證，同時交換機(jī)支持干線港池協(xié)議，通過對于配置虛擬局域網(wǎng)，對于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，降低網(wǎng)絡(luò)廣播域的大小，將萬兆核心可以利用云接收的方法自由進(jìn)行虛擬局域網(wǎng)的切換，將各個虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)有效的采集起來，并且儲存進(jìn)行有效的應(yīng)用。

3 設(shè)備選型與布置注意事項

關(guān)于設(shè)備的選型和布置，無論任何一個系統(tǒng)和工程的建設(shè)，科學(xué)合理的設(shè)備選型，都是建設(shè)成功的關(guān)鍵，下面是主要設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)，提出一些建議。

3.1 核心交換機(jī)

建議使用知名品牌、性能穩(wěn)定、可靠、模塊化的多層路由或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。需要三層交換功能來控制網(wǎng)絡(luò)分層策略。

3.2 礦用防爆型交換機(jī)

礦井防爆配電板以井下千兆節(jié)點(diǎn)配電板為例。該設(shè)備具有雙層開關(guān)功能，可滿足井下防爆要求。

3.3 防火墻

它將管理網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)分離，以保證控制網(wǎng)絡(luò)不受非法數(shù)據(jù)的攻擊。已劃設(shè)非軍事區(qū)，以便從控制網(wǎng)發(fā)布信息。并發(fā)連接數(shù)是3.6×106，網(wǎng)絡(luò)吞吐量20Gbps，4個千兆端口SFP光模塊（包括410公里單模千兆光模塊），4個千兆端口SFP光模塊（包括410公里單模千兆光模塊），4個千兆電端口，進(jìn)出口的千兆端口SFP光模塊。入侵檢測：DdoS。主要支持用戶認(rèn)證、內(nèi)容過濾、系統(tǒng)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)管理、前臺WEB操作、整體帶寬策略控制等功能。

4 結(jié)語

以其獨(dú)特的性能特征，以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于地下設(shè)備分散、小煤礦彼此相距較遠(yuǎn)的芽尖，地下地質(zhì)和惡劣的工作環(huán)境等，以確保地下的安全生產(chǎn)操作，實時預(yù)測的各種危險情況下有一個重要的角色。在工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行可靠技術(shù)保證提供的前提下進(jìn)行高速寬帶的快速發(fā)展，并且軟件升級的問題也不需要客戶親自解決，這樣一來使得人工費(fèi)用以及相關(guān)的資源進(jìn)行有效的節(jié)約。但是，目前一些現(xiàn)場的總線技術(shù)和其也不能相比較[5]。相關(guān)的技術(shù)以及制造還有應(yīng)急救援發(fā)展都非常的快，所以需要比較穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)來維持。