镇城底矿工业以太环网技术方案

胡定龙

摘 要 煤炭是我国的主要能源之一，工业生产和人民生活都离不开煤炭资源，我国经济的持续健康发展缺不了煤炭工业。利用信息技术改造传统的煤炭工业，建设自动化、信息化、数字化的矿山，从而提高矿井生产效率、保障生产安全、增强管理水平。

【关键词】煤矿 信息技术 监测监控 计算机 工业以太环网

1 镇城底矿现状

镇城底矿是一个生产炼焦煤的大型矿井，矿区总面积22.8平方公里，属于山西焦煤西山煤电集团公司。井下分为760和820两个水平巷道，目前主要生产工作面集中在760水平巷道内，矿井最初年设计生产能力150万吨，现核定生产能力190万吨， 井下760水平有一条主轨道巷和两个主皮带巷，共10个工作面。

如今矿井监测技术飞速发展，越来越多的监测、监控系统应用在矿井及地面厂房等生产场所，在矿井的安全生产中发挥着重要作用。各种系统所包含的大量数据信息需要传输到各个生产部门，这就需要建设一个具有高高带宽、高速率、可靠性的传输平台；建设覆盖全矿井的数据传输平台。根据目前的实际需求和今后维护升级的需要，设计了以工业以太网交换机构成的千兆工业以太环网。

2 矿工业以太环网网络拓扑结构设计

由于矿井环境恶劣，光缆比电缆抗干扰性要强，所以采用光缆作为工业以太环网主干传输介质。而环网冗余则需通过一个环状的网络拓扑结构来实现网络冗余，从而保证网络单点在出现故障时，通信依然能够正常。

由于井下特殊地理条件的限制，不易真正实现环网拓扑结构。要覆盖井下全部主要巷道，通过一个环网将所有接入点交换机相连，光缆的路径在多条巷道中将会重复，如果进出巷道的光缆都在同一巷道中，当巷道某处出现问题时将会造成网络出现两个断点，造成设备的数据不能上传到地面数据中心，无法保障环网的冗余性。为了保证环网的冗余性，环网中交换机的连接光缆一个巷道进，从另一巷道出，避免进出巷道的光缆位于同一巷道中的情况。

镇城底矿工业环网从现有实际考虑，计划从调度机房开始到主井井口和副井井口，再从主井井口入井；井下光缆分两路架设，一路沿轨道大巷，另一路沿皮带大巷；最终从副井井口再返回到调度机房。地面重要生产场所采用节点的形式接入环网，井下760大巷从井底配线室出发，一路沿立井底、低硫变电所、南下组、南2、东大巷口、下组煤变电所再到820变电所一路最终返回副井井口；光缆实现了一个巷道进，从另一巷道出；从而保证井下环网的网络冗余。井下另一水平大巷820大巷，由于开采年代较长，剩余可采量较少，剩余开采周期比较短，且只有两个环网节点；本着节能降耗的原则，对760大巷拟采用一条光缆光纤复用的方法，构建一个数据环网或是一个井下分支节点。

3 系统技术要求

（1）整个工业以太环网采用工业级设备，要求在井下高温、高湿等恶劣环境下能够稳定运行。

（2）整体网络的传输速率高、带宽大、传输远；具有抗干扰和雷击能力。为数据、视频和语音三网合一提供了足够的网络带宽。

（3）网络网管软件可以对环网中的网络设备进行实时监控，当出现故障能够实时报警。

（4）整个网络同时兼容单模、多模光纤以及超五类双绞线传输介质；能够与局域网办公管理信息系统相连，实现信息的共享。

（5）井下使用交换机必须经过防爆认证，具有MA标识；要求配备UPS电源，在市电停电以后，能够运行止少2小时以上。

4 网络管理软件

环网建成以后，对环网的管理包括故障管理、配置管理、性能管理以及安全管理。

（1）故障管理是网管软件的基本功能，当环网出现异常时的相应操作。当环网运行中出现故障，能够根据网管软件中的记录信息确定出原因和故障位置，从而采取对应措施来修复，来保障网络的正常运行。环网的故障管理包括故障检测、修复和隔离等。

（2）配置管理就是能够对网络设备进行设定、数据收集、状态监测和配置管理。配置管理的数据包括环网中设备的容量及属性。要求软件可以设置系统的参数；初始化和关闭系统；随着环网中设备接入的变化，可以同步修改相应配置。

（3）性能管理是通过收集和统计环网的运行数据，对环网的运行状况和通信效率等进行分析。要求网管软件能够综合分析出各种因素对环网的影响，并根据相关的数据对环网进行配置和调整。

（4）环网安全管理的主要内容包括：授权管理、加密管理、访问控制管理、审计检查跟踪和事件处理等。

5 方案实现目标

（1）系统建成以后，能够将各个子系统整合到一起，使西山煤电镇城底矿矿井上下各生产环节的状况信息有效集成，可以对子系统的数据进行统计处理；实现相关业务数据的综合分析及生产状态的实时评估，达到管控一体化和统一调度指挥的目标。

（2）系统能够在地面中央数据中心对矿井主要生产环节如：原煤生产、运输、供电、通风、压风、排水等环节的集中监控，有效提高矿井生产效率；同时可以将环境监测、工业电视、主副井提升、风机运行、调度通信等系统的信息集中到统一的数据库中。

（3）系统能够通过矿办公网络的统一出口，与办公数据中心相连；实现西山煤电镇城底矿生产信息、安全信息和管理信息实时同步，远程显示、查看相关的数据。

（4）系统将矿井能够将原有的环境安全监测系统、井下人员定位系统、电网监控系统；等主要环节的自动化控制系统的数据信息采集到统一的软件上进行综合分析，从而实现矿井设备的优化运行和瓦斯等灾害的预警。

（5）西山煤电镇城底矿建成的基于工业以太环网+现场总线技术的数字化矿山系统，信息汇接能力强大，留有充分的扩展端口以适应系统今后扩容发展的需要。

参考文献

[1]井悦.煤矿安全生产信息化现状及发展方向，[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]夏士雄，于励民，郑丰隆.煤矿通信与信息化[D].中国矿业大学，2001.

[3]丁娟，徐跃通，杨燕杰，刘玉华.数字煤矿——中国煤矿信息化的必然选择[Z].中国科学院上海冶金研究所，2000.

作者单位

西山煤电镇城底矿 山西省古交市 030203