作者簡介：譚文斌，男，工程師，主要從事于工業(yè)以太網(wǎng)通信，曾參與北京城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化項(xiàng)目，山西太佳高速隧道監(jiān)控項(xiàng)目，張北風(fēng)電三期風(fēng)機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制項(xiàng)目，華夏礦安東榮二礦井下監(jiān)控項(xiàng)目。
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參考文獻(xiàn)：
《數(shù)字礦山技術(shù)》中南大學(xué)出版社
《煤炭經(jīng)濟(jì)研究》
《煤炭安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)》
關(guān)鍵詞
DT-Ring 快速環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)
VLAN（Virtual Local Area Network)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)
QOS （Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量
VRRP（ Virtual Router Redundancy Protocol）虛擬路由冗余協(xié)
KYLAND 北京東土科技股份有限公司
摘 要：煤炭工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，推進(jìn)煤礦的安全生產(chǎn)，調(diào)度，運(yùn)銷一體化建設(shè)，提高煤礦安全、高效、可靠性生產(chǎn)。本文結(jié)合煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需求及現(xiàn)狀，闡述了KYLAND工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在白陽嶺煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，及煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。
煤炭是我國的基礎(chǔ)性能源，發(fā)展煤礦安全生產(chǎn)信息化技術(shù)，開發(fā)適應(yīng)煤礦井下環(huán)境的高速、可靠、和經(jīng)濟(jì)的寬帶綜合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，推進(jìn)礦井計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，研究煤礦數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)綜合自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)與裝備，加快煤炭安全生產(chǎn)、調(diào)度和運(yùn)銷一體化信息化系統(tǒng)建設(shè)。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，煤炭工業(yè)也正逐步走向現(xiàn)代化，信息化，在促進(jìn)我國煤炭工業(yè)健康發(fā)展的過程中，煤炭工業(yè)信息化發(fā)揮了越來越重要的作用。
1 白陽嶺煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述、及系統(tǒng)需求
1.1 系統(tǒng)概述
白陽嶺煤礦礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是為了煤礦安全生產(chǎn)和正常生產(chǎn)而進(jìn)行的各種有關(guān)數(shù)據(jù)或狀態(tài)的集中監(jiān)測，并對有關(guān)環(huán)節(jié)加以控制，是保護(hù)采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全運(yùn)行的重要設(shè)施，該系統(tǒng)包括礦井環(huán)境安全監(jiān)測和礦井生產(chǎn)（及設(shè)備工況等）監(jiān)控，礦井環(huán)境安全監(jiān)測是用于影響生產(chǎn)安全和礦工人生安全的井下環(huán)境因素，礦井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)控煤炭生產(chǎn)主要設(shè)備的工況。
1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求
為適應(yīng)煤礦現(xiàn)場惡劣的工業(yè)環(huán)境，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)滿足現(xiàn)場高低溫的適應(yīng)性，交換機(jī)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，滿足煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、視頻、瓦斯監(jiān)控等需求。提供網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，能夠有效監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)設(shè)備，以及對整體網(wǎng)絡(luò)的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)本次網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的安全系統(tǒng)方案，結(jié)合白陽嶺礦的安全設(shè)計(jì)策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保網(wǎng)絡(luò)安全，如：網(wǎng)絡(luò)病毒防護(hù)，網(wǎng)絡(luò)故障自愈，數(shù)據(jù)通信檢測，訪問控制等，減少因病毒或其他因素造成整體網(wǎng)絡(luò)的異常。
2 方案具體說明
2.1 白陽嶺煤礦系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程具體說明
白陽嶺煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)采用井下、井上、核心三個(gè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架，主要傳輸業(yè)務(wù)有電力監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)，在調(diào)度中心、主井口、副井口、變電所、通風(fēng)機(jī)房等地放置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，井上、井下、核心交換機(jī)通過1000M光纖互聯(lián)，核心機(jī)房由兩臺(tái)東土工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)SICOM6496G組成，通過VRRP（ Virtual Router Redundancy Protocol）虛擬路由冗余協(xié)議實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)的冗余，并在兩臺(tái)交換機(jī)啟用兩個(gè)備份組，這樣，既分擔(dān)了設(shè)備負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量，又提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。井上井下由14臺(tái)東土工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)SICOM6000分別組成兩個(gè)千兆冗余環(huán)網(wǎng)，將井上和井下網(wǎng)絡(luò)物理相隔離提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，井上井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)啟用DT-Ring快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡(luò)的無擾切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間小于50ms，在井下環(huán)網(wǎng)中啟用SICOM6000的VLAN（Virtual Local Area Network)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)功能，將井下視頻、語音、控制等業(yè)務(wù)隔離，防止業(yè)務(wù)的廣播風(fēng)暴產(chǎn)生影響其他業(yè)務(wù)，并將交換機(jī)各業(yè)務(wù)接入端口（交換機(jī)使用端口）采用東土的廣播風(fēng)暴抑制功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中“有效數(shù)據(jù)傳輸，無效數(shù)據(jù)隔離”的功能，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。同時(shí)采用QOS（Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量功能，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級別對交換機(jī)的接入端口進(jìn)行帶寬分配，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示
圖1 白陽嶺煤礦系統(tǒng)框圖
2.2 方案優(yōu)勢說明
2.2.1 高安全性
提供完整的安全體系結(jié)構(gòu)，在各個(gè)環(huán)節(jié)均采用冗余技術(shù)東土私有環(huán)網(wǎng)協(xié)議DT-Ring、QOS、廣播風(fēng)暴抑制、VLAN、等安全措施，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。
2.2.2 高效率
提供高品質(zhì)的QOS（Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量，為不同的業(yè)務(wù)提供不同的優(yōu)先級服務(wù)，QOS可根據(jù)端口的優(yōu)先級來設(shè)置端口的帶寬，保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效率傳送，對對應(yīng)端口的業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬設(shè)置。
2.2.3 高可靠
設(shè)備支持高可靠的DT-Ring快速冗余技術(shù)，共品質(zhì)的工藝設(shè)計(jì)，設(shè)備自身機(jī)殼采用東土專利鋁制機(jī)箱散熱表面設(shè)計(jì)，無風(fēng)扇，防護(hù)等級為IP40，設(shè)備支持工業(yè)四級抗電磁干擾性和電磁兼容性，支持冗余電源。
2.2.4 易維護(hù)管理
提供簡單方便的Web、Telnet、CLI、SNMP、RMON多種管理方式，同時(shí)還支持東土自主研發(fā)的Kyvision網(wǎng)管軟件，本軟件提供人性化的管理，通過Kyvision網(wǎng)管軟件可以直觀形象的看出網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)可精確定位故障點(diǎn)。
3 解決問題：
整體方案設(shè)計(jì)提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性，在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)分別具有冗余保護(hù)功能，避免了網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障造成網(wǎng)絡(luò)的整體癱瘓，核心層交換機(jī)通過VRRP虛擬路由冗余協(xié)議創(chuàng)建兩個(gè)備份組，使設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)的壓力負(fù)載均衡，提高了網(wǎng)絡(luò)的利用資源。交換機(jī)采用VLAN功能把網(wǎng)絡(luò)中不同的業(yè)務(wù)相互隔離，避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生，通過QOS、廣播風(fēng)暴的抑制提高的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效率傳輸，避免帶寬占滿導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。
4 結(jié)語
煤炭工業(yè)對煤炭的安全生產(chǎn)和井下環(huán)境的高速、可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求越來越高，工業(yè)級以太網(wǎng)產(chǎn)品在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演著越來越重要的角色，與此同時(shí)作為生產(chǎn)工業(yè)級產(chǎn)品的東土也得到了越來越多的認(rèn)可，相信在不久的將來工業(yè)級產(chǎn)品將會(huì)更快的擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)奉獻(xiàn)更多的力量。
