(山西省潞安化工集团古城煤矿 山西 046100)
以太环网与常规的网络形式有所不同,其在信息系统中的应用具有更强的自愈能力、更高的安全性与可靠性,优势非常突出。在煤矿现代化的发展过程中,各个煤矿企业都致力于综合信息化平台的构建,由于传统的技术存在着很大的局限性,在综合信息化平台构建方面的应用效果并不理想,正是由于以太环网的优势,使得在各个煤矿综合信息化平台的构建过程中,越来越倾向于采用这一概念,在此基础上形成的综合信息化平台可以有效提升系统的集成能力,推进整个煤矿行业的进步。
煤矿企业的生产规模庞大,在当前的煤矿企业,为适应信息化的发展趋势,各个煤矿企业都在积极构建生产监控管理系统,在该系统内包含了各种不同类型的设备和子系统,如果要实现对系统内各个要素的科学管理,保持系统的稳定、可靠运行,就需要选择一个开放的通信平台,来将系统中的全部设备、子系统的通信统一集成到标准的通信平台内[1]。但是,传统的通信标准常常存在兼容性和可扩展性不足的情况,为改善这一情况,大部分煤矿企业都在积极采用工业以太环网TCP/IP技术作为通信标准,其他的总体结构方式如RS485、CAN、RS232等均作为总线端口转换为工业以太环网信息包,保障了信息通信的传输性和便捷性。工业以太网环网技术具有以下的优势:
(1)宽带传输网解决了传统总线下的技术难题,系统中的节点容量大大增加,系统具有更高的稳定性与可靠性;
(2)同一平台上可以运行多种传输协议,也就可以在煤矿企业的生产过程中,构建完善的公共网络平台和基础构架;
(3)数据传输效率相对较高;
(4)支持先进的多主并发通讯模式,系统的检测速率相对较高,通信传输的实时性相对较高;
(5)数据存储技术的交互式和开放性相对突出。
(1)综合网络总体方案
由于煤矿生产的特殊性,在综合信息化平台构建的过程中,总体上要将煤矿全矿井信息化系统设计为信息层网络和控制层网络架构。地面综合调度中心的建立过程中,所设计的管理以太网为监测和控制,其中,还包含了独立的网关和防火墙设计,通过这些设计,可以使得经由以太网向煤矿有关部门提供全部的矿井生产信息,在该系统设计投入使用以后,支持远程访问[2]。从综合控制系统的构成来看,以井上部分和井下部分为主,以某煤矿企业为例,其使用的是1000M工业光纤以太环网,将其作为全矿主干网,通过工业级交换机的配置,使得在整个控制系统内,可以为各个子系统提供相应的工业以太网接口,使得煤矿地面、井下子系统的接入更为便捷和高效。
煤矿主干网采用1000M工业光纤以太网,设计为环型结构,结合平台建设的具体要求和标准,选用型号、规格符合标准的交换机,以此来保障系统配置,提高系统的可靠性与安全性,使得在系统投入使用以后,即使光纤存在一点断开现象,网络也可以保持正常,并快速诊断出系统故障。
系统服务器的设计方面,要尽量将其设计为冗余结构,使得在该结构体系下,服务器可以实现对信息的采集、分析与管理,并及时将采集和处理后的信息传送给各个操作员站,各个操作员站对全矿子系统的控制信息也可以直接经由服务器、工业以太网节点来时发送,且服务器中的信息保留时间非常长[3]。本研究中的全矿井综合自动化网络系统中,主干网络采用的是光纤以太环网传输,传输效率非常高,在该系统中,各个子系统和工业电视监控系统都可以直接经由相应的节点连接到该系统凭条中。由于系统的集成作用,在系统运行的过程中,就可以有效对各个子系统进行控制,实时监测各个子系统中设备设施的运行情况,监测控制的过程也就是信息采集、分析的过程。在系统往上,可以直接连接企业的资源管理系统,有效保障了生产、管理信息交换的便捷性。
(2)系统架构
在煤矿综合化信息化平台建设的过程中,如果要提升信息系统的整体水平,在设计时要坚持控制和管理的一体化理念,将整个系统划分为底层自动化控制系统和上层信息系统,保障控制和管理的灵活性。在系统设计时,要综合利用计算机技术、信息技术、网络和通信等多种技术,并借助于先进的工业控制软件和网络产品、自动化产品、数据库软件,来保障系统功能的全面性和性能的先进性[4]。当系统设计结束以后,就可以使得煤矿生产中的安全、电、水、风、运输、掘进等多个要素和流程都实现信息化,将管理、生产的全部集成到统一的网络平台中。
①网络平台配置的特点
网络平台配置的特点体现在以下方面:
A.较高的可靠性,由于为独立工业环网结构,以太环网的自愈时间非常短,在30ms以内,核心交换机完全可以实现冗余热备份。
B.安全性较好,在整个系统中,工业环网、企业管理环网和外网连接过程中,都采用了防火墙隔离设计。
C.接入灵活且便捷,在该环网结构下,可以支持多种接口。
D.软件接口协议的兼容性较强,完全可以满足各种的接入和连接需求。
②系统结构要求
在整个系统结构的设计过程中,需遵循各种的技术标准:
A.在信息化平台和系统中采用的是1000M工业以太网,有效克服了传统技术下可能存在的技术限制,需使得在整个系统中要素相对完整,包含网络通信接口设备、信息传输介质、现场分站和地面控制中心;
B.环网冗余技术要充分应用于其中并发挥其技术优势;
C.异构系统之间也需要保持互联互通,在整体系统的设计过程中,必须要在网络级和串口级提供多种的接口方式,以为各个子系统的接入提供便捷,通过有效接入来实现整个系统中的信息共享和集成;
D.接口预留要符合要求,环网建设的过程中,要充分考虑到煤矿企业未来信息化的发展方向,通过接口预留来提高系统的可扩展性;
E.实时的数据采集和集成;
F.规范标准的数据库建设[5]。
(3)软件平台功能
当该煤矿综合信息化平台建成以后,需具备多方面的功能:信息共享和实时监测;远程启动、停止等控制功能;Web浏览;数据分级管理;实时报警和故障记录、分析;扩展功能等。
由于煤矿行业属于高危险性、规模较大的生产行业,如果在综合信息化平台的建设过程中,采用的是普通交换机,由于其性能和功能相对有限,往往难以达到当前煤矿行业信息化的发展要求,比如,普通交换机在抗干扰性、电磁兼容性和可靠性等方面,都存在着一定的缺陷,且在应用的过程中,无法形成高速冗余环连接方式,使用年限也相对较短,因此,在煤矿综合信息化平台建设的过程中,一般要使用工业级的以太网交换机,配置千兆以太网光口。其特点体现在:为万兆级带宽,可以达到承上启下的要求,在信息传输的过程中,几乎不存在任何的瓶颈和技术难题;可以建立多环,在环数倍数增加的过程中,系统带宽也随着增多,也就可以为后续的扩容和兼容性提升提供便捷,可以通过环网冗余、环间耦合等各种设计方式,来提高系统运行的可靠性与稳定性。在交换机的网络管理方面,由于不同的交换机存在性能、功能等方面的差异性,在管理的过程中,要严格根据交换机的特殊性,来选择有效的管理方式,最大程度上使得核心交换机可以在煤矿综合信息化平台中发挥其重要作用,及时通过网络管理来识别和发现网络系统中潜在的安全隐患并加以排除。
近年来,随着煤矿生产规模的扩大,再加上煤矿行业的转型发展、产业结构升级,各个煤矿企业都在积极探索新的发展路径,综合信息化平台建设成为了煤矿企业中的核心内容,只有做好了这一方面的工作,才能够推进煤矿生产、管理和控制的信息化,提升煤矿发展水平。