信息新技術(shù)在礦山皮帶集控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用分析

摘 要：當(dāng)前礦井下的皮帶運(yùn)輸控制模式，很多采用的都是一種單系統(tǒng)模式，不僅控制廠家比較多，同時(shí)由于系統(tǒng)的兼容性比較差，在無(wú)法形成控制網(wǎng)絡(luò)的情況下，很難對(duì)皮帶運(yùn)輸做出集中控制。針對(duì)這些當(dāng)前礦山皮帶運(yùn)輸中的不足，需要結(jié)合新時(shí)期的信息技術(shù)，通過(guò)一種集中控制系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)礦山皮帶運(yùn)輸過(guò)程中的自動(dòng)化和信息化?；诖耍ㄟ^(guò)對(duì)信息技術(shù)視角下礦產(chǎn)皮帶集控系統(tǒng)的分析，提出一定的應(yīng)用過(guò)程中，希望給相關(guān)人員提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：信息新技術(shù);礦山皮帶集控系統(tǒng);應(yīng)用;分析

0 前言

礦山皮帶集控系統(tǒng)利用信息化技術(shù)，可以充分發(fā)揮信息數(shù)據(jù)的作用，讓整個(gè)釆礦皮帶集控系統(tǒng)保持先進(jìn)性、可靠性、安全性，在礦產(chǎn)運(yùn)輸使用中不僅安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)有著較高的運(yùn)輸效率。因此對(duì)信息新技術(shù)在礦產(chǎn)皮帶集控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，有著重要的研究?jī)r(jià)值[1]。

1 信息技術(shù)下礦山皮帶集控系統(tǒng)概述

由于信息技術(shù)下礦山皮帶系統(tǒng)屬于集中控制的性質(zhì)，所以在構(gòu)成上，下位機(jī)需要有著抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠、開(kāi)放性好、控制手段靈活以及管理功能豐富等優(yōu)勢(shì)。并且還需要配備相應(yīng)的閉鎖保護(hù)裝置、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及相應(yīng)的報(bào)警裝置等。并且集中控制之間的自動(dòng)化還往往需要實(shí)現(xiàn)很多通訊信息的交互，所以需要在控制箱之間設(shè)置出相應(yīng)的通訊總線，從而將所有的控制數(shù)據(jù)都集中到控制箱當(dāng)中。然后會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將控制箱數(shù)據(jù)上傳到集控室中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山皮帶系統(tǒng)的集中控制。另外在這一過(guò)程中需要注意采用光纖為主要通信介質(zhì)，才能滿足對(duì)釆礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性的要求。

另外對(duì)于礦山皮帶集控系統(tǒng)中信息技術(shù)的運(yùn)用來(lái)說(shuō)，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線能夠?yàn)榧锌刂茙?lái)很大的方便以及優(yōu)越性，但同時(shí)由于采礦現(xiàn)場(chǎng)的總線標(biāo)準(zhǔn)過(guò)多，無(wú)法滿足所有廠家的需求。所以在礦山皮帶集控系統(tǒng)中于運(yùn)用信息技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)傳輸，能夠很大程度上提高系統(tǒng)的通用性和兼容性，讓集控系統(tǒng)的具體應(yīng)用變得更加具有適應(yīng)能力以及拓展性。而從主要構(gòu)成來(lái)講，其中上位機(jī)主要由工控機(jī)、不間斷電源以及打印機(jī)所組成。而通過(guò)系統(tǒng)集控室可以對(duì)礦山生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的所有信息都進(jìn)行掌握，做到工業(yè)控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種情況都進(jìn)行及時(shí)處理。并且通過(guò)信息技術(shù)，集控室中有關(guān)釆礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻畫(huà)面，可以對(duì)皮帶的運(yùn)輸狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而減少一些不必要的事故，對(duì)于集中控制有著重要意義[2]。

2 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)形數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)過(guò)程

2.1 EAPS概述

隨著城域網(wǎng)中信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷加深，當(dāng)前二層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，而一些常用的傳統(tǒng)生成樹(shù)技術(shù)，無(wú)論是收斂速度還是擴(kuò)展效率上都還存在不足。而這種EAPS技術(shù)則可以很好的解決這一問(wèn)題，在具體保護(hù)協(xié)議上，其形式主要是一個(gè)特殊的鏈路層協(xié)議，從而構(gòu)建出環(huán)狀的信息網(wǎng)絡(luò)。這樣即便是在鏈路中斷的情況下，信息環(huán)網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以在很短的時(shí)間內(nèi)就恢復(fù)通信，從而更好的滿足電信級(jí)別的收斂速度以及網(wǎng)絡(luò)的冗余備份要求。是礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用的重要支撐。

2.2 基本原理

通過(guò)EAPS技術(shù)在礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)控制總線技術(shù)上的增強(qiáng)應(yīng)用，往往可以具有<50ms的保護(hù)倒轉(zhuǎn)能力，從而可以用一種較低的成本來(lái)維護(hù)整體運(yùn)輸過(guò)程中電信級(jí)的網(wǎng)絡(luò)可靠。這種EAPS技術(shù)的作用發(fā)揮，主要依賴(lài)其獨(dú)立的環(huán)狀組網(wǎng)方式，雖然對(duì)環(huán)節(jié)上的具體節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)量限制，但是這種節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)量會(huì)直接影響故障時(shí)的收斂時(shí)間。并且無(wú)論節(jié)點(diǎn)數(shù)量如何，一般在環(huán)上都只會(huì)有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，其他都為附屬節(jié)點(diǎn)[3]。另外主節(jié)點(diǎn)在和環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中，一般有一個(gè)是主端口，而另一個(gè)則為次端口。在主節(jié)點(diǎn)沒(méi)有受到相應(yīng)的幀信號(hào)時(shí)，主節(jié)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)入一種環(huán)路故障狀態(tài)，此時(shí)主節(jié)點(diǎn)就會(huì)利用次端口，向環(huán)路上的所有節(jié)點(diǎn)都發(fā)發(fā)送出相應(yīng)的控制報(bào)文。而當(dāng)這種環(huán)狀信息網(wǎng)絡(luò)上的傳輸節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有端口出現(xiàn)故障時(shí)，一些節(jié)點(diǎn)應(yīng)該立即向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送出相應(yīng)的控制幀。主節(jié)點(diǎn)在受到控制幀信號(hào)以后立即快速作出反應(yīng)，進(jìn)入到環(huán)路故障狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)次端口。并且在這一過(guò)程中主節(jié)點(diǎn)還需要對(duì)FDB表保持定期刷新，同時(shí)向信息環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送出相應(yīng)的FDB表控制報(bào)文，幫助各個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)學(xué)校新的拓?fù)?，?shí)現(xiàn)EAPS有效應(yīng)用。

2.3 環(huán)狀信息網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

首先在環(huán)正常狀態(tài)時(shí)，此時(shí)主節(jié)點(diǎn)上的次端口在邏輯上會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一種阻塞，這樣可以確?？刂茢?shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間都能夠按照一種正確的路徑進(jìn)行傳輸。其次在環(huán)故障狀態(tài)上，當(dāng)某一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)到了任意一個(gè)端口出現(xiàn)故障以后，立即通過(guò)控制VLAN的方式向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送出相應(yīng)的控制報(bào)文。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)受到控制報(bào)文以后，就會(huì)理解進(jìn)入故障狀態(tài)從打開(kāi)次端口。并且主節(jié)點(diǎn)會(huì)同時(shí)刷新出FDB表，然后再向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送出控制報(bào)文，讓其他節(jié)點(diǎn)也能跟隨更新FDB表，刷新完畢以后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)開(kāi)始學(xué)習(xí)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

此外在環(huán)檢測(cè)上，主要是指由用戶設(shè)定出相應(yīng)的時(shí)間間隔，然后主節(jié)點(diǎn)會(huì)向VLAN發(fā)送出相應(yīng)的幀數(shù)指令，如果此時(shí)環(huán)是一種完整狀態(tài)，那么次端口就會(huì)收到health-check幀[4]。并且在收到以后次端口還會(huì)對(duì)故障周期計(jì)時(shí)器進(jìn)行重置。這種時(shí)間通常也是用戶自行定義，但是需要住址時(shí)間的科學(xué)合理，如果計(jì)時(shí)太短有可能導(dǎo)致誤判，而如果計(jì)時(shí)太長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。只有科學(xué)定義故障周期計(jì)時(shí)器，才能讓環(huán)保持為一種正常狀態(tài)。而如果主節(jié)點(diǎn)的次端口在沒(méi)有受到這種幀的情況下，此時(shí)就會(huì)自動(dòng)改變?yōu)楣收蠣顟B(tài)，并且打開(kāi)次端口。同時(shí)系統(tǒng)的輪詢(xún)機(jī)制會(huì)提供出相應(yīng)的備份，防止這種幀的丟失。

2.4 環(huán)恢復(fù)

在整體信息環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)處于故障狀態(tài)時(shí)，一些主節(jié)點(diǎn)仍然可以周期性的在主端口上對(duì)相關(guān)報(bào)文進(jìn)行表達(dá)，這樣一旦當(dāng)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，“health check”幀就會(huì)在次端口上被接收到，這就主節(jié)點(diǎn)就會(huì)回到正常狀態(tài)。并且次端口在邏輯上也會(huì)阻塞一些非控制報(bào)文，在刷新FDB表的同時(shí)，將這些報(bào)文發(fā)送到相應(yīng)的傳輸節(jié)點(diǎn)上，這樣就可以幫助其重新學(xué)習(xí)拓?fù)洹Ａ硗庠趥鬏敼?jié)點(diǎn)檢測(cè)到恢復(fù)和主節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到恢復(fù)時(shí)，此時(shí)次端口依然是一種打開(kāi)的狀態(tài)，這樣環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中不同的端口就會(huì)收到相同的數(shù)據(jù)幀，導(dǎo)致拓?fù)渖袭a(chǎn)生環(huán)路。為了避免這種情況發(fā)生，通常傳輸節(jié)點(diǎn)會(huì)將一些剛恢復(fù)的端口臨時(shí)置于一種阻塞狀態(tài)，并且對(duì)其進(jìn)行記錄。同時(shí)將一些節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)到“預(yù)轉(zhuǎn)發(fā)”的狀態(tài)。當(dāng)這種狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到相應(yīng)的報(bào)文時(shí)，就會(huì)更新FDB表，并且將環(huán)轉(zhuǎn)移到正常狀態(tài)，完成環(huán)恢復(fù)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，信息新技術(shù)在礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用，可以以一種環(huán)形數(shù)據(jù)總線的方式來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行替代，有著技術(shù)和結(jié)構(gòu)上的天然優(yōu)勢(shì)。 在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸之間的穩(wěn)定性，并且當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)異常斷掉時(shí)，這種環(huán)網(wǎng)的修復(fù)時(shí)間較短，提高了現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性，從而讓礦山皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性有著明顯提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊毅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦綜合信息化建設(shè)中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（15）：35-36.

[2]趙輝.PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，No.319（09）：16-17.

[3]朱贊祥，顏國(guó)勇.皮帶機(jī)集控系統(tǒng)在東懷煤礦的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2016，No.413（03）：111-114+118.

[4]呂圣潔.PLC技術(shù)在煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用探析[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018，No.164（32）：132.

[5]牛明遠(yuǎn).礦用皮帶機(jī)變頻電控系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，v.31;No.124（03）：34-36.

作者簡(jiǎn)介：

陳衛(wèi)芳（1988-），男，山西晉中人，學(xué)歷：本科，現(xiàn)主要從事綜采自動(dòng)化工作。