煤礦網絡論文：煤礦網絡核心系統的建構范文

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作者：蘇鵬宋國棟單位：煤炭科學研究總院

綜合數據與視頻傳輸，總計需要帶寬的瞬時值為200Mbit/s左右，小于設計帶寬（300Mbit/s）需要保留的瞬時帶寬（400Mbit/s左右），小于總可用帶寬（1000Mbit/s），此時在傳輸實時性與帶寬利用率間取得較好的平衡。

可靠性設計

選型時須考慮所選技術的在冗余性、出錯處理和容錯方面的能力，所選的產品要能夠適應井下惡劣的工作環境和防爆要求。方案設計從網絡拓撲結構、網絡交換機、服務器、電源設計等方面，著重體現系統的可靠性：網絡拓撲結構選用環網冗余技術；選用赫思曼工業網絡交換機，可靠、穩定；為數據采集配置了2臺服務器，熱備冗余；配置在線式UPS電源，提供2路供電，提高系統供電可靠性。

網絡拓撲結構設計

目前，工業以太網絡采用星型結構或環型結構。為了進一步提高網絡的可靠性，可以采用星形、環形、雙星形和雙環形網絡拓撲結構。雙環形的網絡拓撲結構常用于高級工業冗余網絡系統，但是其費用高，而且不適合于煤礦的特殊情況，因此設計選擇單環網作為煤礦網絡監控系統的拓撲結構。地面、井下各子系統都采用單環網絡的方式組網，并分別連接到調度中心的核心網絡設備上，整體上就形成了二臺核心交換機、井下環網、地面環網組成的相互獨立的環型網絡，并且每個網絡都有兩條鏈路連接到核心設備，防止單點故障的出現。

工業以太網環網結構如圖1所示。如果發生環網中某段線路出現意外中斷的情況，環網傳輸路徑將選擇反方向傳輸，傳輸路徑倒換時間小于500ms。

傳輸平臺電源設計

煤礦地面交流用電是220V/127V交流，工業以太網交換機所需的是24V直流，因此配置了220V交流轉24V直流的赫思曼RPS30模塊。煤礦井下交流用電是127V/380V/660V交流，工業以太網交換機所需的是24V直流，采用井下127V或660V交流接入井下防暴UPS電源，變壓為24V直流，再連接到交換機的電源模塊。這樣保證了交換機的雙路供電，在有一個電源模塊損壞或停電情況下，交換機設備可正常工作，不影響整個工業環網的傳輸。地面、井下設備供電連接分別如圖2、圖3所示。

網絡設計方案

采用工業以太環網和環間耦合技術組成環網，其中各控制子網與控制中心之間構成千兆骨干冗余環網耦合，現場層的設備形成二級網絡。由于采用了超級冗余環技術，多環網通信的故障切換時間得以保證，無論是骨干環網內部、二級環網內部還是多環之間的通信，故障切換時間均小于500ms。煤礦調度中心采用2臺MACH4002核心交換機，核心交換機設置構成赫思曼超級冗余環，在這2臺交換機上通過單模光口分別與下聯的設備控制子網進行DUALHOMING（雙鏈路）鏈接，實現和調度中心之間的環網連接。

MACH4002具有冗余的交換引擎和管理引擎，且冗余引擎設置在不同的基板上，任何一個基板或者引擎的故障都不會影響系統的工作，任何一臺交換機的故障都不會影響系統的工作。通過MACH4002的路由功能實現系統的冗余路由。千兆RJ45端口用于連接服務器、工作站。每臺交換機都有冗余熱備的電源，冗余的風扇。

二級環網全部選用赫思曼MS4128L3P模塊化千兆工業以太網交換機，井下網絡設備均通過國家MA認證的隔爆產品，網絡接口擴展性大，部署靈活。綜合自動化網絡拓撲圖如圖4所示。

結語

新疆庫車縣科興煤炭公司榆樹泉煤礦網絡系統作為綜合自動化系統的傳輸平臺，通過對煤礦地面、井下各子系統數據的高速傳輸，實現了人員定位、安全監控、束管監測等安全系統的信息共享，實現了供電、通風、提升、運輸、排水、水處理等煤礦生產系統的統計調度，實現了領導統一指揮和管理，并且可滿足企業未來更多業務的應用需求。