鎮城底礦工業以太環網技術方案

胡定龍

摘 要 煤炭是我國的主要能源之一，工業生產和人民生活都離不開煤炭資源，我國經濟的持續健康發展缺不了煤炭工業。利用信息技術改造傳統的煤炭工業，建設自動化、信息化、數字化的礦山，從而提高礦井生產效率、保障生產安全、增強管理水平。

【關鍵詞】煤礦 信息技術 監測監控 計算機 工業以太環網

1 鎮城底礦現狀

鎮城底礦是一個生產煉焦煤的大型礦井，礦區總面積22.8平方公里，屬于山西焦煤西山煤電集團公司。井下分為760和820兩個水平巷道，目前主要生產工作面集中在760水平巷道內，礦井最初年設計生產能力150萬噸，現核定生產能力190萬噸， 井下760水平有一條主軌道巷和兩個主皮帶巷，共10個工作面。

如今礦井監測技術飛速發展，越來越多的監測、監控系統應用在礦井及地面廠房等生產場所，在礦井的安全生產中發揮著重要作用。各種系統所包含的大量數據信息需要傳輸到各個生產部門，這就需要建設一個具有高高帶寬、高速率、可靠性的傳輸平臺；建設覆蓋全礦井的數據傳輸平臺。根據目前的實際需求和今后維護升級的需要，設計了以工業以太網交換機構成的千兆工業以太環網。

2 礦工業以太環網網絡拓撲結構設計

由于礦井環境惡劣，光纜比電纜抗干擾性要強，所以采用光纜作為工業以太環網主干傳輸介質。而環網冗余則需通過一個環狀的網絡拓撲結構來實現網絡冗余，從而保證網絡單點在出現故障時，通信依然能夠正常。

由于井下特殊地理條件的限制，不易真正實現環網拓撲結構。要覆蓋井下全部主要巷道，通過一個環網將所有接入點交換機相連，光纜的路徑在多條巷道中將會重復，如果進出巷道的光纜都在同一巷道中，當巷道某處出現問題時將會造成網絡出現兩個斷點，造成設備的數據不能上傳到地面數據中心，無法保障環網的冗余性。為了保證環網的冗余性，環網中交換機的連接光纜一個巷道進，從另一巷道出，避免進出巷道的光纜位于同一巷道中的情況。

鎮城底礦工業環網從現有實際考慮，計劃從調度機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，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度機房。地面重要生產場所采用節點的形式接入環網，井下760大巷從井底配線室出發，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；光纜實現了一個巷道進，從另一巷道出；從而保證井下環網的網絡冗余。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，且只有兩個環網節點；本著節能降耗的原則，對760大巷擬采用一條光纜光纖復用的方法，構建一個數據環網或是一個井下分支節點。

3 系統技術要求

（1）整個工業以太環網采用工業級設備，要求在井下高溫、高濕等惡劣環境下能夠穩定運行。

（2）整體網絡的傳輸速率高、帶寬大、傳輸遠；具有抗干擾和雷擊能力。為數據、視頻和語音三網合一提供了足夠的網絡帶寬。

（3）網絡網管軟件可以對環網中的網絡設備進行實時監控，當出現故障能夠實時報警。

（4）整個網絡同時兼容單模、多模光纖以及超五類雙絞線傳輸介質；能夠與局域網辦公管理信息系統相連，實現信息的共享。

（5）井下使用交換機必須經過防爆認證，具有MA標識；要求配備UPS電源，在市電停電以后，能夠運行止少2小時以上。

4 網絡管理軟件

環網建成以后，對環網的管理包括故障管理、配置管理、性能管理以及安全管理。

（1）故障管理是網管軟件的基本功能，當環網出現異常時的相應操作。當環網運行中出現故障，能夠根據網管軟件中的記錄信息確定出原因和故障位置，從而采取對應措施來修復，來保障網絡的正常運行。環網的故障管理包括故障檢測、修復和隔離等。

（2）配置管理就是能夠對網絡設備進行設定、數據收集、狀態監測和配置管理。配置管理的數據包括環網中設備的容量及屬性。要求軟件可以設置系統的參數；初始化和關閉系統；隨著環網中設備接入的變化，可以同步修改相應配置。

（3）性能管理是通過收集和統計環網的運行數據，對環網的運行狀況和通信效率等進行分析。要求網管軟件能夠綜合分析出各種因素對環網的影響，并根據相關的數據對環網進行配置和調整。

（4）環網安全管理的主要內容包括：授權管理、加密管理、訪問控制管理、審計檢查跟蹤和事件處理等。

5 方案實現目標

（1）系統建成以后，能夠將各個子系統整合到一起，使西山煤電鎮城底礦礦井上下各生產環節的狀況信息有效集成，可以對子系統的數據進行統計處理；實現相關業務數據的綜合分析及生產狀態的實時評估，達到管控一體化和統一調度指揮的目標。

（2）系統能夠在地面中央數據中心對礦井主要生產環節如：原煤生產、運輸、供電、通風、壓風、排水等環節的集中監控，有效提高礦井生產效率；同時可以將環境監測、工業電視、主副井提升、風機運行、調度通信等系統的信息集中到統一的數據庫中。

（3）系統能夠通過礦辦公網絡的統一出口，與辦公數據中心相連；實現西山煤電鎮城底礦生產信息、安全信息和管理信息實時同步，遠程顯示、查看相關的數據。

（4）系統將礦井能夠將原有的環境安全監測系統、井下人員定位系統、電網監控系統；等主要環節的自動化控制系統的數據信息采集到統一的軟件上進行綜合分析，從而實現礦井設備的優化運行和瓦斯等災害的預警。

（5）西山煤電鎮城底礦建成的基于工業以太環網+現場總線技術的數字化礦山系統，信息匯接能力強大，留有充分的擴展端口以適應系統今后擴容發展的需要。

參考文獻

[1]井悅.煤礦安全生產信息化現狀及發展方向，[M].北京：煤炭工業出版社，2009.

[2]夏士雄，于勵民，鄭豐隆.煤礦通信與信息化[D].中國礦業大學，2001.

[3]丁娟，徐躍通，楊燕杰，劉玉華.數字煤礦——中國煤礦信息化的必然選擇[Z].中國科學院上海冶金研究所，2000.

作者單位

西山煤電鎮城底礦 山西省古交市 030203