MCTP千兆以太網技術應用

劉建強

（山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司寺河煤礦，山西 晉城 048000）

MCTP千兆以太網技術應用

劉建強

（山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司寺河煤礦，山西 晉城 048000）

本文就晉煤集團寺河礦調度指揮中心，MCTP千兆以太網平臺在信息自動化系統中的應用作了詳細的敘述。寺河礦通過MCTP千兆以太網技術真正實現了礦山的安全監測、生產自動化系統、調度電話和工業電視等業務通過一對光纖進行高實時性、高可靠性的寬帶傳輸。

MCTP；以太網；應用

0 前言

MCTP千兆以太網技術將寺河礦已經建立的環境安全監測監控系統、洗煤廠DCS監控系統、礦井地面井下供電系統、風井風機監控系統、井下膠帶機系統、綜采工作面三機監測系統、提升機監測系統、井下人員管理系統、井下車輛跟蹤系統、瓦斯抽放監測系統、礦井頂板監測系統、礦井產量監測系統等各自獨立運行的系統實現了數據共享。該綜合自動化系統主要包括礦井綜合自動化系統底層控制環網、各子系統通過控制環網的接入、調度指揮中心網絡的建設、工業電視系統和安全生產調度指揮系統應用功能的開發等。

1 MCTP千兆以太網平臺的應用情況

MCTP多通道工業環網技術層次高，安全可靠性強，為寺河礦礦綜合自動化系統建設提供“三網合一”的綜合信息傳輸平臺，實現了視頻、話音、總線數據、和以太網等業務的靈活接入。

2 綜合自動化系統總體功能結構

系統充分整合了先進的光纖傳輸技術、優化的工業以太網數據交換技術、視頻監控及存儲等領域的技術優勢，同時借鑒了通訊領域的多項先進技術，并在此基礎上有所創新和發展。系統具備了以下特點和優勢：

（1）模塊化的先進體系架構。工業光環網的多通道寬帶綜合接入器采用插板式模塊化組建結構，可根據用戶的業務需求和接入信號的種類、數量，按需要自己構建網絡系統，使用靈活，擴容方便，保護了用戶的投資；

（2）豐富的接入方式。可混合直接接入各種視頻、語音、數據信號和網絡信號，適合多種業務的應用要求，為煤礦井下綜合自動化系統建設提供“三網合一”綜合信息傳輸平臺，實現話音、數據、以太網和視頻等業務的靈活接入，系統真正實現了礦山的安全監測、生產自動化系統、調度電話和工業電視等業務通過一對光纖進行寬帶接入；

（3）超強的接入能力。單臺節點設備最多可接入15路視頻或30路音頻或60路RS232/RS485或60路以太網信號；

（4）本質安全型設備。MCTP的井下設備是本質安全型設備，完全滿足煤礦井下惡劣、危險環境對設備的要求，在井下出現瓦斯超限等異常情況須對非本安型設備斷電時，仍能保證信息的可靠傳輸；

（5）高可靠性的傳輸。通常在實際應用中，需要為高質量要求的業務，如調度語音、實時監控業務、圖像業務和以太網專線等業務，根據不同的帶寬需求分配特定的通道，系統通過隧道技術保證數據傳輸質量及可靠性。隧道內的信號傳送完全獨立于突發數據業務的共享通道，從而實現業務的安全隔離，并提供電信級的QoS保障。而非實時業務則能夠在同一傳輸網絡的共享通道上，通過公平機制、統計復用、優先級控制、流量管理及標記處理等手段，在充分利用傳輸帶寬的同時，實現有效的傳輸、接入和交換。系統可供用戶使用的有效帶寬為1000M，為實現多業務、多通道的高質量可靠傳輸提供了帶寬保障；

（6）靈活方便的管理模式。系統改變了傳統的依靠人工進行系統管理和維護的局面，實現了數據采集、存儲、網絡傳輸、和安全生產業務軟件的統一管理。系統支持分級分域的管理、靈活的用戶權限管理、故障聯動報警和GIS地圖功能；

（7）簡單清晰的安全策略。整個自動化網絡系統連接簡捷，底層控制網不與任何外部網絡和輸入設備連接，只通過單向網閘向調度指揮網上傳數據，可操控性高，內外網數據分離，有效地遏制了可疑文件的入侵，保障了數據安全；

（8）可管理的視頻監控。工業電視監控和聯動系統實現了更為先進的、實用的、人性化的管理手段和管理方法，加強了監、管、控的能力，使攝像頭智能識別分析行為軌跡和運動方向，并且將多個攝像頭進行聯動觀察，將攝像頭與GIS信息聯動，快速判斷除事件發生位置和周邊環境情況，為決策者提供有力的真實數據支撐。還可以為本地部門提供現場指揮視頻內容，而且還可以通過網絡傳送到晉煤集團的調度室中，讓總決策者遠程觀察、控制視頻內容，為保障人員生命和降低財產損失提供了快速決策制定和實施方案提供有力的依據。

3 MCTP環網在寺河礦東井區應用實踐情況

3.1 Mctp環網站點介紹

一塊主板，可配置15塊板；告警類型有A口告警，B口告警，和AB口告警。如果AB口告警，表示此時該站點沒有連接到光環網。Run燈綠色，表示該板運行正常，和OTM（GOEM）通訊正常。如果為紅燈，表示該板與OTM（GOEM）通訊故障或該板告警。每一單板類型均標注在板位示意圖底部，下邊的阿拉伯數字表示其所在的板位號。

3.2 寺河礦東井區MCTP環網設備組成

（1）硬件設備。1）在井下東區：安裝10套KJJ50（B）（環網光接口主模塊+總線底板+模塊機架+本安機箱）井下現場節點設備，ESWO四口以太網光接口模塊；（DSMi+LC）四路本安數據模塊；（VENi+VP）單路本安視頻編碼模塊；（SK2i+LC）四路本安音頻模塊；2）在地面工業廣場：安裝4套MCTP-M/D多通道工業環網綜合接入器（環網光接口主模塊+總線底板+模塊機架+機箱），ESWEg四口以太網電接口模塊；（DSMg+LC）四路數據模塊；（VENg+VP）單路視頻編碼模塊；（SK2g+LC）四路音頻模塊；3）在調度指揮中心機房：安裝7套MCTP-M多通道工業環網綜合接入器（環網光接口主模塊+總線底板+模塊機框）；ESWE四口以太網電接口模塊；（DSM+LC）四路數據模塊；（VDE+VP）單路視頻解碼模塊；（SLC-LC（4））四路音頻模塊；MCTP-POW（MCTP-POW電源箱）；WS-C3750G-48TS-E思科3750交換機；WS-C3560G-24TS-S思科3560交換機；思科500交換機；天御6000安全產品網閘；LTFW-504Q防火墻，服務器、磁盤陣列等。

現場節點設備接入的供電電源，供電電壓等級：井下交流660V、地面交流220V。

（2）軟件設備。網管軟件：MCTP網元管理系統操作系統，簡體中文、英文2000/XP/2003，數據庫系統

Microsoft Of fi ce Access，奔騰1GHz以上，內存512M，硬盤空間20G。實時數據WEB發布軟件Pro fi cy portal 3.0；大型工業數據庫KingRDB支持100000點；SQL Server 2005；瑞星殺毒軟件企業版。

3.3 視頻數據的傳輸

4 MCTP千兆以太網平臺主要存在的問題

（1）如果環網中4根光纖被同時撞斷將直接導致所有系統受影響，直接導致所有接入環網的系統癱瘓。

（2）如果mctp柜上的goem主板或電源故障，將導致整個柜子上的業務板不能正常工作。北京陽光金力已在第三代環網上增加了雙電源切換功能，從根本上杜絕了電源故障。

5 應用情況

（1）采用MCTP千兆以太網平臺后，提高了礦井的自動化水平。各子系統的接口根據接口類型直接與MCTP礦用本安型多通道工業環網綜合接入器的以太網口、RS485數據口、音頻接口、視頻接口等進行連接，綜合接入器的傳輸模式是隧道形式、透明傳輸，不與其它系統產生沖突問題，根本上避免了帶寬擠占和數據風暴。保證了傳輸的實時性、可靠性。通過光纖傳輸，不受礦井環境惡劣、電磁干擾嚴重的影響，保證話音和圖象質量，徹底根除雷電對井下環境安全的影響。

（2）采用MCTP千兆以太網平臺后，降低了通信數據傳輸的故障率。井下各個子系統不需要分別布線，只需將視頻、音頻、以太網等數據傳到井下MCTP柜中，然后通過光纖統一傳到地面機房，再解碼即可。大大減少了井下線路的使用量。

（3）采用MCTP千兆以太網平臺后，提高了數據傳輸的質量，工業電視畫面更加清晰。光纖傳輸速率快。

（4）采用MCTP千兆以太網平臺后，故障診斷快速準確。MCTP網管系統管理界面友好，操作方便，減少了操作員的維護工作。能夠提供系統全面的測試功能和故障功能，能幫助管理人員迅速的判斷出故障所在的位置，大大降低了系統的維護復雜度。對各個站點的狀態、各個板位的狀態甚至每個端口的狀態進行查詢。還有對各個網元的測試，以確定哪一個站點出現故障。記錄系統中每一個站點的故障信息及其恢復情況，可對已發生的各種故障進行靈活查詢。

6 結論及建議

MCTP千兆以太網技術在寺河礦的實踐應用，是我們在礦井面對越來越復雜的地質條件和惡劣環境下，建立起來的先進的信息自動化平臺，它進一步完善了礦井的安全監控系統，為我礦打造本質安全型礦井提供了重要的技術支撐。

劉建強（1985—），男，山西晉城人，助理工程師，2007年畢業于山西財政稅務專科學校。