工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在礦井信息化建設(shè)中的應(yīng)用范文

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《礦業(yè)裝備雜志》2014年第八期

一、綜合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、以太網(wǎng)傳輸速率的提高和以太網(wǎng)交換技術(shù)的發(fā)展，推動了以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，結(jié)合工業(yè)應(yīng)用的特點形成了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)具有應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)廣泛、通信速率高、成本低廉、資源共享能力強、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)勢。實踐證明，適合礦井信息化建設(shè)需要。

1傳輸帶寬

目前工業(yè)以太網(wǎng)主要有百兆工業(yè)以太網(wǎng)和千兆工業(yè)以太網(wǎng)兩類；百兆工業(yè)以太網(wǎng)主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，千兆工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)也已成熟并有應(yīng)用。根據(jù)南屯煤礦綜合信息傳輸要求，綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)不僅傳輸監(jiān)測和控制信息，還要傳輸工業(yè)視頻信息和語音信息，各數(shù)據(jù)源帶寬如下：（1）監(jiān)控數(shù)據(jù)對于實際礦井生產(chǎn)，綜合加權(quán)子系統(tǒng)數(shù)量、子系統(tǒng)分站或單元數(shù)量、測點數(shù)量、每測點平均字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)刷新次數(shù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包開銷和擴容裕度等，監(jiān)控數(shù)據(jù)帶寬按上表合計數(shù)值10倍計算，為12Mbps。（2）視頻數(shù)據(jù)對于攝像監(jiān)視的視頻數(shù)據(jù)，以H.264視頻標(biāo)準(zhǔn)下的CIF格式（分辨率352×240）在25幀/秒的幀速下進(jìn)行傳輸，一路視頻數(shù)據(jù)傳輸帶寬大約500kbps。根據(jù)礦井實際監(jiān)視點并考慮視頻監(jiān)控對于無人值守的重要意義，以150路考慮帶寬75Mbps。（3）音頻數(shù)據(jù)每一路話音根據(jù)語音編碼不同帶寬不同，G711帶寬約為100Kbit/s，G729帶寬約為40Kbit/s，G723帶寬約為25Kbit/s，語音數(shù)據(jù)對于帶寬要求不高。

2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

工業(yè)以太網(wǎng)的組網(wǎng)可以采用星型、樹型或環(huán)形等結(jié)構(gòu)。由于礦井生產(chǎn)各子系統(tǒng)分布于工業(yè)廣場的地面和井下，各子系統(tǒng)的設(shè)備位置分散，采用星型、樹型等組網(wǎng)路由復(fù)雜，鋪設(shè)、維護線纜復(fù)雜，而環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性高，所以采用環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠迅速對故障節(jié)點進(jìn)行定位，大大提高整個網(wǎng)絡(luò)的易維性。南屯煤礦綜合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)采用赫斯曼的工業(yè)以太網(wǎng)交換機設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，赫斯曼獨有的HiPER-Ring冗余技術(shù)，能夠確保鏈路出現(xiàn)單點故障時，網(wǎng)絡(luò)能夠在50ms的時間內(nèi)自愈。南屯煤礦綜合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有調(diào)度室、35kV變電所、機電樓機房（2個節(jié)點）、副井提升機房、選煤廠、中央風(fēng)井、壓風(fēng)機房、白馬河風(fēng)井（通過光纜接入井下環(huán)網(wǎng)）共8個機房，在調(diào)度室機房部署兩臺性能較高的骨干交換機與其他地面網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。南屯煤礦綜合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的井下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有-432變電所、十三采變電所、十一采變電所、六采變電所、-440變電所、九采三分區(qū)變電所、-670變電所、九采區(qū)域變電所、九采東翼膠帶、混合井變電所、中央泵房、-537泵房變電所、七采西部變電所共13個節(jié)點，在-432變電所和中央泵房部署兩臺性能較高的交換機與其他9個井下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成井下環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，-537變電所、七采西部變電所、白馬河風(fēng)井作為井下環(huán)網(wǎng)分支節(jié)點接入井下環(huán)網(wǎng)。地面環(huán)網(wǎng)和井下環(huán)網(wǎng)通過調(diào)度室兩臺性高性能骨干交換機分別與井下-432變電所和中央泵房的兩臺高性能交換機相連接，形成地面環(huán)網(wǎng)和井下環(huán)網(wǎng)的耦合通訊。南屯煤礦的生產(chǎn)信息通過調(diào)度室交換機接入兗礦集團監(jiān)控數(shù)據(jù)網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)信息化和企業(yè)管理信息化的融合，實現(xiàn)局礦兩級信息共享。

3相關(guān)節(jié)點

根據(jù)南屯煤礦各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實際情況和赫斯曼交換機的配置、參數(shù)，在調(diào)度室配置兩臺具有路由功能的MS4128交換機MS4128-L3P，在井下-430變電所、-350變電所配置兩臺二層MS4128交換機MS4128-L2P，在南屯煤礦綜合工業(yè)以太骨干環(huán)網(wǎng)的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配置交換機RS30-1602，在綜合工業(yè)環(huán)網(wǎng)的分支節(jié)點配置交換機RS30-0802，用于接入各自動化子系統(tǒng)。

二、應(yīng)用效果

南屯煤礦綜合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)運行近一年來，光纖傳輸穩(wěn)定，礦井上下各交換機、模塊運行良好，并實現(xiàn)井下環(huán)形雙回路閉環(huán)與地面調(diào)度指揮中心組合，為安全生產(chǎn)各子系統(tǒng)的接入進(jìn)行安全穩(wěn)定傳輸，在礦井綜合信息化建設(shè)過程中發(fā)揮了重要作用，為礦山生產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。

作者：李茂龍單位：兗礦集團公司