胡定龍

摘 要 煤炭是我國的主要能源之一，工業(yè)生產(chǎn)和人民生活都離不開煤炭資源，我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展缺不了煤炭工業(yè)。利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的煤炭工業(yè)，建設自動化、信息化、數(shù)字化的礦山，從而提高礦井生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全、增強管理水平。

【關(guān)鍵詞】煤礦 信息技術(shù) 監(jiān)測監(jiān)控 計算機 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)

1 鎮(zhèn)城底礦現(xiàn)狀

鎮(zhèn)城底礦是一個生產(chǎn)煉焦煤的大型礦井，礦區(qū)總面積22.8平方公里，屬于山西焦煤西山煤電集團公司。井下分為760和820兩個水平巷道，目前主要生產(chǎn)工作面集中在760水平巷道內(nèi)，礦井最初年設計生產(chǎn)能力150萬噸，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力190萬噸， 井下760水平有一條主軌道巷和兩個主皮帶巷，共10個工作面。

如今礦井監(jiān)測技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)應用在礦井及地面廠房等生產(chǎn)場所，在礦井的安全生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。各種系統(tǒng)所包含的大量數(shù)據(jù)信息需要傳輸?shù)礁鱾€生產(chǎn)部門，這就需要建設一個具有高高帶寬、高速率、可靠性的傳輸平臺；建設覆蓋全礦井的數(shù)據(jù)傳輸平臺。根據(jù)目前的實際需求和今后維護升級的需要，設計了以工業(yè)以太網(wǎng)交換機構(gòu)成的千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

2 礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計

由于礦井環(huán)境惡劣，光纜比電纜抗干擾性要強，所以采用光纜作為工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)主干傳輸介質(zhì)。而環(huán)網(wǎng)冗余則需通過一個環(huán)狀的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)網(wǎng)絡冗余，從而保證網(wǎng)絡單點在出現(xiàn)故障時，通信依然能夠正常。

由于井下特殊地理條件的限制，不易真正實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。要覆蓋井下全部主要巷道，通過一個環(huán)網(wǎng)將所有接入點交換機相連，光纜的路徑在多條巷道中將會重復，如果進出巷道的光纜都在同一巷道中，當巷道某處出現(xiàn)問題時將會造成網(wǎng)絡出現(xiàn)兩個斷點，造成設備的數(shù)據(jù)不能上傳到地面數(shù)據(jù)中心，無法保障環(huán)網(wǎng)的冗余性。為了保證環(huán)網(wǎng)的冗余性，環(huán)網(wǎng)中交換機的連接光纜一個巷道進，從另一巷道出，避免進出巷道的光纜位于同一巷道中的情況。

鎮(zhèn)城底礦工業(yè)環(huán)網(wǎng)從現(xiàn)有實際考慮，計劃從調(diào)度機房開始到主井井口和副井井口，再從主井井口入井；井下光纜分兩路架設，一路沿軌道大巷，另一路沿皮帶大巷；最終從副井井口再返回到調(diào)度機房。地面重要生產(chǎn)場所采用節(jié)點的形式接入環(huán)網(wǎng)，井下760大巷從井底配線室出發(fā)，一路沿立井底、低硫變電所、南下組、南2、東大巷口、下組煤變電所再到820變電所一路最終返回副井井口；光纜實現(xiàn)了一個巷道進，從另一巷道出；從而保證井下環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡冗余。井下另一水平大巷820大巷，由于開采年代較長，剩余可采量較少，剩余開采周期比較短，且只有兩個環(huán)網(wǎng)節(jié)點；本著節(jié)能降耗的原則，對760大巷擬采用一條光纜光纖復用的方法，構(gòu)建一個數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)或是一個井下分支節(jié)點。

3 系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）整個工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)采用工業(yè)級設備，要求在井下高溫、高濕等惡劣環(huán)境下能夠穩(wěn)定運行。

（2）整體網(wǎng)絡的傳輸速率高、帶寬大、傳輸遠；具有抗干擾和雷擊能力。為數(shù)據(jù)、視頻和語音三網(wǎng)合一提供了足夠的網(wǎng)絡帶寬。

（3）網(wǎng)絡網(wǎng)管軟件可以對環(huán)網(wǎng)中的網(wǎng)絡設備進行實時監(jiān)控，當出現(xiàn)故障能夠?qū)崟r報警。

（4）整個網(wǎng)絡同時兼容單模、多模光纖以及超五類雙絞線傳輸介質(zhì)；能夠與局域網(wǎng)辦公管理信息系統(tǒng)相連，實現(xiàn)信息的共享。

（5）井下使用交換機必須經(jīng)過防爆認證，具有MA標識；要求配備UPS電源，在市電停電以后，能夠運行止少2小時以上。

4 網(wǎng)絡管理軟件

環(huán)網(wǎng)建成以后，對環(huán)網(wǎng)的管理包括故障管理、配置管理、性能管理以及安全管理。

（1）故障管理是網(wǎng)管軟件的基本功能，當環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)異常時的相應操作。當環(huán)網(wǎng)運行中出現(xiàn)故障，能夠根據(jù)網(wǎng)管軟件中的記錄信息確定出原因和故障位置，從而采取對應措施來修復，來保障網(wǎng)絡的正常運行。環(huán)網(wǎng)的故障管理包括故障檢測、修復和隔離等。

（2）配置管理就是能夠?qū)W(wǎng)絡設備進行設定、數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)監(jiān)測和配置管理。配置管理的數(shù)據(jù)包括環(huán)網(wǎng)中設備的容量及屬性。要求軟件可以設置系統(tǒng)的參數(shù)；初始化和關(guān)閉系統(tǒng)；隨著環(huán)網(wǎng)中設備接入的變化，可以同步修改相應配置。

（3）性能管理是通過收集和統(tǒng)計環(huán)網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)，對環(huán)網(wǎng)的運行狀況和通信效率等進行分析。要求網(wǎng)管軟件能夠綜合分析出各種因素對環(huán)網(wǎng)的影響，并根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)對環(huán)網(wǎng)進行配置和調(diào)整。

（4）環(huán)網(wǎng)安全管理的主要內(nèi)容包括：授權(quán)管理、加密管理、訪問控制管理、審計檢查跟蹤和事件處理等。

5 方案實現(xiàn)目標

（1）系統(tǒng)建成以后，能夠?qū)⒏鱾€子系統(tǒng)整合到一起，使西山煤電鎮(zhèn)城底礦礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀況信息有效集成，可以對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理；實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務數(shù)據(jù)的綜合分析及生產(chǎn)狀態(tài)的實時評估，達到管控一體化和統(tǒng)一調(diào)度指揮的目標。

（2）系統(tǒng)能夠在地面中央數(shù)據(jù)中心對礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如：原煤生產(chǎn)、運輸、供電、通風、壓風、排水等環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控，有效提高礦井生產(chǎn)效率；同時可以將環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)電視、主副井提升、風機運行、調(diào)度通信等系統(tǒng)的信息集中到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。

（3）系統(tǒng)能夠通過礦辦公網(wǎng)絡的統(tǒng)一出口，與辦公數(shù)據(jù)中心相連；實現(xiàn)西山煤電鎮(zhèn)城底礦生產(chǎn)信息、安全信息和管理信息實時同步，遠程顯示、查看相關(guān)的數(shù)據(jù)。

（4）系統(tǒng)將礦井能夠?qū)⒃械沫h(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；等主要環(huán)節(jié)的自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集到統(tǒng)一的軟件上進行綜合分析，從而實現(xiàn)礦井設備的優(yōu)化運行和瓦斯等災害的預警。

（5）西山煤電鎮(zhèn)城底礦建成的基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線技術(shù)的數(shù)字化礦山系統(tǒng)，信息匯接能力強大，留有充分的擴展端口以適應系統(tǒng)今后擴容發(fā)展的需要。

參考文獻

[1]井悅.煤礦安全生產(chǎn)信息化現(xiàn)狀及發(fā)展方向，[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[2]夏士雄，于勵民，鄭豐隆.煤礦通信與信息化[D].中國礦業(yè)大學，2001.

[3]丁娟，徐躍通，楊燕杰，劉玉華.數(shù)字煤礦——中國煤礦信息化的必然選擇[Z].中國科學院上海冶金研究所，2000.

作者單位

西山煤電鎮(zhèn)城底礦 山西省古交市 030203