王 波，丁 震，王 軍

(1.國能神東煤炭集團有限責任公司，陜西省榆林市，719315；2.國家能源集團煤炭運輸部，北京市東城區(qū)，100011)

0 引言

在工業(yè)通訊控制領域，尤其是礦山信息化通信網絡中，運行著來自不同廠商各種類型的生產設備。起初不同廠商的設備都設計了私有的互聯總線技術，這使得各自廠商的解決方案在內部設備之間能夠互聯互通，但是作為設備采購方的煤礦企業(yè)，為了保證其供應鏈體系的安全性和多樣性，就不得不面對不同廠商設備間的協(xié)同工作問題。同時，我國也存在大量小企業(yè)私有協(xié)議，比如煤礦行業(yè)的傳感器、分站器和上位機之間的數據接口協(xié)議等，各個廠家之間的協(xié)議互不相同，數據也缺乏統(tǒng)一的標準和格式；因此，很難實現煤礦各設備數據的集中采集、交互和價值挖掘。

當前煤礦設備標準協(xié)議“七國八制”多達幾十種，例如控制器OPC UA、Modbus TCP分別是OPC基金會和施耐德電氣廣泛推廣的標準；井下生產設備多數采用國外的羅克韋爾公司制定的EIP和西門子公司制定的Profinet的標準；工控機多采用EPSG標準化組織主導的POWERLINK的協(xié)議標準。而要實現智能化煤礦的各項功能性指標，就必須獲取煤礦生產現場的第一手數據，通過標準化通信協(xié)議接口的方式實現高效、準確的現場數據采集、傳輸和共享應用，繼而開發(fā)全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)。

1 智能化礦山通信協(xié)議接口的重要性

1.1 通信協(xié)議接口在礦山領域的應用

煤礦井下有大量的生產設備和安全監(jiān)測設備，涉及到許多不同的設備廠家，要正常開展煤礦井下的生產，需要多臺設備協(xié)調協(xié)同作業(yè)才能完成。協(xié)同作業(yè)需要設備或系統(tǒng)間實現大量數據的高效、可靠交互，通過通信協(xié)議接口按照一定規(guī)則才能完成數據通信，通信協(xié)議接口在整個智能化礦山建設的全場景都有著廣泛的應用，每個環(huán)節(jié)的數據采集或傳輸都少不了通信協(xié)議接口。煤礦企業(yè)通信協(xié)議接口應用場景如圖1所示。

圖1 煤礦企業(yè)通信協(xié)議接口應用場景

(1)場景1：煤礦側數據中心與集團側云數據中心業(yè)務交互場景。該場景中集團側云計算數據中心與煤礦側數據中心根據業(yè)務需求傳輸和交換數據，為各類智能化應用提供安全可靠的數據服務模式，一般使用以太網、OPC UA、MQTT、SFTP、RTSP等應用層通信協(xié)議接口。

(2)場景2：生產集中控制系統(tǒng)/安全集中監(jiān)測系統(tǒng)與煤礦側數據中心業(yè)務交互場景。該場景中生產集中控制系統(tǒng)集成分散運行的采、掘、機、運、通等設備控制子系統(tǒng)，實現煤礦生產一體化遠程集中監(jiān)控、跨系統(tǒng)智能聯動控制；安全集中監(jiān)測系統(tǒng)集成礦井瓦斯、水、火、頂板、礦壓等監(jiān)測數據，建立綜合的智能安全監(jiān)測體系，實現集中監(jiān)測、分級報警和融合分析。生產集中控制系統(tǒng)/安全集中監(jiān)測系統(tǒng)中集成的數據統(tǒng)一匯集到煤礦側數據中心實現生產、安全類數據的集中管理和應用。一般使用工業(yè)以太網、OPC UA、MQTT等應用層通信協(xié)議接口。

(3)場景3：現場生產設備與監(jiān)測監(jiān)控平臺的遠程業(yè)務交互場景。該場景中生產網絡(以太網、工業(yè)以太網現場總線等)中的各類信息化設備與集中監(jiān)測監(jiān)控平臺實現遠距離數據采集與傳輸通信。一般使用工業(yè)以太網、OPC UA、EIP、Modbus等應用層通信協(xié)議接口。

(4)場景4：現場安全感知系統(tǒng)與監(jiān)測監(jiān)控平臺的遠程業(yè)務交互場景。該場景中通過生產網絡和通信協(xié)議接口獲取安全監(jiān)測類設備實時數據，并通過API等接口方式獲取煤礦設備供應商服務信息、氣象信息、互聯網信息、其他公共服務部門信息、安全監(jiān)管部門信息等。非實時數據可采用API接口、數據庫同步等方式集成數據。

(5)場景5：設備間業(yè)務交互場景。該場景中面向有實時通信要求的本地局域網內的業(yè)務交互場景，在生產網絡環(huán)境中通過通信協(xié)議接口實現現場設備之間的實時本地聯動和協(xié)同控制，以及支持無線手持設備(比如巡檢設備)與被控設備間的現場實時點檢與控制，一般使用EIP、Modbus等應用層通信協(xié)議接口。

(6)場景6：工業(yè)現場總線及異構系統(tǒng)接入場景。該場景中實現工業(yè)現場總線型傳感器及執(zhí)行器跨分站或網關的數據交互。

1.2 通信協(xié)議接口在煤礦機電設備內部通信的應用

以采煤機系統(tǒng)內部數據采集與傳輸架構為例，內部通信主要采用通信協(xié)議接口或硬接線的方式，實現主控制器和其他執(zhí)行部件的數據交互。

主控制器是采煤機控制系統(tǒng)的核心，其他執(zhí)行部件都需要通過通信接口或硬接線的方式與主控制器交互信息才能完成統(tǒng)一協(xié)調的動作。硬接線方式一般應用于重要且數據量較少的場景，當需要進行大量數據的實時、可靠傳輸就需要各類現場總線或工業(yè)以太網的通信協(xié)議接口來完成。采煤機系統(tǒng)內部通信協(xié)議接口應用情況如圖2所示。

圖2 采煤機內部通信協(xié)議接口應用情況

采煤機各類執(zhí)行部件均需要通過各類通信協(xié)議接口完成與控制器的交互，只有通過各類通信協(xié)議接口實現傳輸大量數據的采集與傳輸，才能讓整個采煤機系統(tǒng)高效、準確的運轉。主要用到的采煤機內部通信協(xié)議接口為：一是變頻器采用PowerLink協(xié)議完成與主控制器的通信交互；二是電機保護器、遙控器、I/O模塊通過CAN協(xié)議完成與主控制器的通信交互；三是采煤機顯示器、無線發(fā)射基站通過Ethernet協(xié)議完成與主控制器的通信交互。

1.3 智能化煤礦建設中數據采集與傳輸難點

(1)現場數據獲取難。煤礦生產現場設備多、數據量大、環(huán)境復雜，導致數據采集難以保證全面完整性。尤其體現在以下幾個方面：一是數量多，煤礦機電設備種類多、數量大，人工進行數據采集時對各類設備的管理難度較大；二是數據點表亂，同一類型、不同廠商的設備，采集的數據點數量不統(tǒng)一、名稱各異、數據格式(單位、精度等)不統(tǒng)一，造成每采集1臺設備需要大量的時間與設備廠家協(xié)商數據點表，大大增加了數據采集時間，設備使用周期結束時，數據采集還未完成；三是采集的實時性、及時性差，面對如此龐大且復雜的設備群，在設備投用后，要實現即時、快速、穩(wěn)定、全面、低維護成本的設備接入，并完成高質量的數據采集難度較大[1]。

(2)通信協(xié)議接口種類多。工業(yè)領域有多種通信協(xié)議、標準及通信方式，應用在不同環(huán)境中，難以找到通用統(tǒng)一的工業(yè)通信協(xié)議標準。當前國內煤礦設備接口協(xié)議“七國八制”，制約數據價值的挖掘和應用。煙囪式的系統(tǒng)建設且獨立部署，維護成本高，并嚴重制約了數據的流通與協(xié)同應用。

(3)設備控制的實時性難保證。當前市場上在用的通信協(xié)議接口多種多樣，分別擁有不同數據傳輸特性，有些比較適合傳輸實時數據，有些比較適合傳輸文本數據，在實際使用中，并沒有對這些協(xié)議的使用場景按照優(yōu)勢進行分類和規(guī)定，導致現場協(xié)議需要多次轉換才能最終集成并實現采集和傳輸，這就大大增加了數據采集和傳輸的延時。再者，當前工業(yè)通信協(xié)議接口標準與滿足智能化煤礦新場景需求間存在差距，傳統(tǒng)技術對高精度、低時延的工業(yè)場景難以滿足重要的信息實時采集和上傳的要求，技術難度較高。

(4)現場人工維護量大。目前每采集一臺設備都需要具體的人員去配置靜態(tài)網絡地址，配置上位數據采集軟件，配置組態(tài)、配置數據點表等，人工勞動量巨大，維護難度大?，F場數據上傳時，需要設備廠家深入參與，依賴設備廠家技術人員的配合，這樣往往造成生產單位付出過多的人力、財力、物力的成本，并且效果仍不明顯。

2 《智能化礦山數據融合共享規(guī)范》架構體系

當前，智能化礦山建設過程中面臨數據編碼不統(tǒng)一、傳輸協(xié)議不開放、系統(tǒng)集成難度大等突出問題，導致煤礦企業(yè)在進行智能化煤礦建設時各自為政、重復投入，浪費了大量的人力、物力、財力，最后實現的效果也不好，無法統(tǒng)一管理，數據利用效率較低。

為了全面推進礦山智能化建設，建立統(tǒng)一的礦山數據采集、傳輸融合、共享規(guī)范體系，實現礦山安全、生產、經營、管理等環(huán)節(jié)的數據融合和共享應用，2022年3月，國家礦山安全監(jiān)察局統(tǒng)一部署，應急管理部信息研究院組織智能化礦山建設領域的專家、高校、礦山核心企業(yè)及核心設備供應商，共同研究編制了《智能化礦山數據融合共享規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)系列標準[2-5]。

其中，《智能化礦山數據融合共享 通信接口與協(xié)議規(guī)范》(以下簡稱《通信接口與協(xié)議規(guī)范》)是《規(guī)范》的第三部分，通過建立統(tǒng)一的礦山數據采集、傳輸、融合、共享規(guī)范體系，可解決智能化礦山建設過程中傳輸協(xié)議不開放、數據孤島林立等突出問題?！锻ㄐ沤涌谂c協(xié)議規(guī)范》定義了當前智能化礦山主要的數據類型，以數據流的采集、傳輸和應用為主線，針對當前工業(yè)現場使用的主流通信接口協(xié)議在采集層、傳輸層和應用層分別進行了梳理和應用分析，規(guī)范了智能化礦山數據采集、傳輸、協(xié)同共享過程中的接口方式和通信協(xié)議基本要求，明確了不同通信接口協(xié)議之間的轉換規(guī)則，保障了數據高效、有序、精準傳輸，從而實現礦山安全、生產、經營、管理等環(huán)節(jié)的數據融合和共享應用?！兑?guī)范》的編制為整個礦山行業(yè)數據采集與傳輸業(yè)務提出了規(guī)范性的指導，對礦山行業(yè)智能化建設進程有著重要意義。

2.1 《通信接口與協(xié)議規(guī)范》總體架構

《通信接口與協(xié)議規(guī)范》規(guī)定了智能化礦山數據采集、傳輸和協(xié)同共享的協(xié)議規(guī)范結構、總體要求和對設備模型以及傳輸數據的要求；共分為主體規(guī)范、服務規(guī)范和管理規(guī)范3個板塊、9個部分。其中，主體規(guī)范包括基本要求和接口；服務規(guī)范包括服務、發(fā)現、連接、報文和配置；管理規(guī)范包括安全和管理?！锻ㄐ沤涌谂c協(xié)議規(guī)范》總體架構如圖3所示。

圖3 《通信接口與協(xié)議規(guī)范》總體架構

(1)主體規(guī)范。主體規(guī)范明確了智能化礦山數據采集、傳輸、協(xié)同共享過程中的接口方式和通信協(xié)議，規(guī)定了感知層協(xié)議轉換和應用層數據共享的接口和協(xié)議。明確了數據采集、傳輸、協(xié)同共享過程中的通信接口與協(xié)議總體要求，描述了智能化礦山設備抽象后的理論模型。

(2)服務規(guī)范。服務規(guī)范為智能化礦山數據采集、傳輸及上層應用的通信接口與協(xié)議配置提供支撐。其中，服務部分規(guī)定了發(fā)現服務集、安全服務集、連接服務集、配置服務集、文件傳輸服務集和告警服務集等，實現對服務的分組管理；發(fā)現部分規(guī)定了感知層和應用層的發(fā)現方式、發(fā)現流程以及發(fā)現服務基本屬性及格式；連接部分規(guī)定了感知層數據采集的連接方式、連接過程以及傳輸層的連接建立/斷開過程；規(guī)定了應用層協(xié)議解析、控制下發(fā)及數據共享過程；發(fā)現部分還規(guī)定了感知層和應用層的發(fā)現方式、發(fā)現流程以及發(fā)現服務基本屬性及格式；連接部分還規(guī)定了感知層數據采集的連接方式、連接過程以及傳輸層的連接建立/斷開過程；規(guī)定了應用層協(xié)議解析、控制下發(fā)及數據共享過程[6-7]。

(3)管理規(guī)范。管理規(guī)范為數據采集過程的安全、透明、可靠傳輸提供保障。其中，安全部分規(guī)定了智能化礦山設備通信的安全模型、安全接入要求、安全傳輸要求、訪問控制要求及安全審計要求；管理部分規(guī)定了智能化礦山數據采集、傳輸與協(xié)同共享過程中的管理參考模型、管理技術要求。

2.2 《通信接口與協(xié)議規(guī)范》中通信協(xié)議接口規(guī)定

《通信接口與協(xié)議規(guī)范》規(guī)定智能化礦山通信接口與協(xié)議的網絡模型按照數據采集、傳輸、協(xié)同共享的應用需求分為感知層、傳輸層、應用層3層，并分別規(guī)范了各層中通信協(xié)議與接口的使用要求。智能化礦山通信接口與協(xié)議的網絡模型如圖4所示。

圖4 智能化礦山通信接口與協(xié)議的網絡模型

(1)感知層規(guī)定。感知層通過定義物理接口規(guī)范和建立數據連接，采用有線接口通過標準工業(yè)物聯網協(xié)議接入上層交換機或使用無線網絡對智能化礦山生產現場的傳感器、機電設備和各類應用系統(tǒng)的感知數據、文本數據、音視頻數據實現數據采集。感知層中使用非IP尋址的協(xié)議時，一般將地址轉換為IP向傳輸層提供統(tǒng)一的工業(yè)物聯網接口。感知層常用的通信接口與協(xié)議包括有線直連接口協(xié)議(Ethernet/IP和MQTT)、有線非直連接口協(xié)議(Modbus、CAN、Profibus、RS485)、無線網絡接口協(xié)議(WiFi、4G、5G、RFID、UWB、BT、NB-IoT)

(2)傳輸層規(guī)定。傳輸層通過路由協(xié)議和地址解析，實現數據傳輸，并為層應用(如礦端管控平臺、礦端數據中心及其它應用系統(tǒng))提供透明可靠的數據傳輸服務，常用通信接口與協(xié)議包括IPv4/IPv6協(xié)議和TCP/UDP協(xié)議。

(3)應用層規(guī)定。應用層通過發(fā)現、連接、服務、配置、安全功能，提供應用程序數據訪問，實現智能礦山不同類型數據的融合共享。應用層常用的通信接口與協(xié)議包括數據解析協(xié)議(OPC UA、MQTT、Modbus TCP、RTSP、Onvif、IEC-104、EPA等)以及數據共享協(xié)議(OPC UA 、MQTT、SFTP、RTSP)，其中，OPC UA用于感知數據中實時/歷史數據和控制命令的數據交互，MQTT用于感知數據中自定義格式的數據傳輸、SFTP用于文本數據傳輸，RTSP用于音視頻數據傳輸。

2.3 數據采集與傳輸應用場景分類

通過對感知層、傳輸層和應用層通信協(xié)議與接口使用要求的規(guī)范，在理論上實現了協(xié)議使用的規(guī)范性和標準化，但具體應用還需要針對不同的現場場景來匹配合適的通信協(xié)議接口，《通信接口與協(xié)議規(guī)范》也對智能化煤礦數據采集和傳輸的主要場景進行了梳理，主要包括直接采集方式、協(xié)議轉換采集方式、系統(tǒng)中轉采集方式3種[8-10]。直接采集方式的數據傳輸接口支持標準工業(yè)物聯網通信協(xié)議(如Ethernet/IP、Modbus TCP、OPC UA等)的礦山設備或子系統(tǒng)，應采用標準工業(yè)物聯網接口直接接入礦山工業(yè)環(huán)網進行通信。協(xié)議轉換采集方式的數據傳輸接口是總線接口(如Modbus RTU、CAN、Profibus或RS485)的礦山設備或子系統(tǒng)，將總線接口轉換為標準工業(yè)物聯網接口后接入礦山工業(yè)環(huán)網進行通信。系統(tǒng)中轉采集方式的數據傳輸接口不是標準通信接口但具有上位機或服務器的子系統(tǒng)，由上位機或服務器端中轉接入礦山工業(yè)環(huán)網進行通信。

針對不同的使用場景，相應的感知層、傳輸層和應用層都配置了不同的設備，所以在實際應用中要注意每個通信節(jié)點配置的設備，以及該設備應當支持的協(xié)議類型要符合智能化礦山通信接口與協(xié)議的網絡模型中的相關要求。

2.4 設備間數據交互通信的應答模式

在智能化煤礦數據采集和傳輸的業(yè)務場景中，各設備之間通信的應答模式應統(tǒng)一采用“客戶端-服務端”模式，設備應能同時充當客戶端和服務端?？蛻舳酥С滞粫r刻與一個或多個服務端進行交互；服務端也支持同一時刻與一個或多個客戶端進行交互。智能化煤礦數據采集和傳輸協(xié)議的客戶端/服務端交互模型如圖5所示。

圖5 客戶端/服務端交互模型

3 應用案例

3.1 連續(xù)采煤機電控系統(tǒng)自主研發(fā)與應用

3.1.1 連采機電控系統(tǒng)自主開發(fā)背景

國能神東煤炭集團有限責任公司(以下簡稱“神東公司”)現有50余臺連續(xù)采煤機，其中絕大部分為進口設備，無法實現數據上傳和遠程控制，這對綜采工作面智能化建設造成嚴重制約。連續(xù)采煤機控制程序作為連續(xù)采煤機研發(fā)、生產的核心技術，一直掌握在國外主機廠商及國內少數煤機電控改造廠商手里，自主研發(fā)連續(xù)采煤機控制系統(tǒng)，可根本上解決進口連續(xù)采煤機存在的問題，推動神東公司綜采工作面智能化建設。

3.1.2 PLC控制器與執(zhí)行機構通信控制研究

研究連續(xù)采煤機核心PLC控制與電機保護器、變頻器、分布式IO模塊、遙控器等執(zhí)行機構部件的通信協(xié)議接口技術，打通通信鏈路。其中，連續(xù)采煤機共有6臺電機保護器、4組IO通信模塊、2臺傾角儀、1臺語音報警器和2臺遙控器通過CAN總線協(xié)議與控制器實現通信；2臺牽引變頻器通過POWERLINK協(xié)議實現與控制器通信；人機交互顯示器通過IMA(工業(yè)以太網)與控制器實現通信。連續(xù)采煤機PLC控制器與執(zhí)行機構通信連接示意如圖6所示。

圖6 連續(xù)采煤機PLC控制器與執(zhí)行機構通信連接示意

3.1.3 連續(xù)采煤機控制程序結構設計

連續(xù)采煤機控制程序全部使用模塊化結構設計，程序設計有本地控制(遙控器控制)、泵控制、風機控制、截割控制、運輸控制、牽引控制、液壓控制、保護功能、CAN通信驅動、語音預警控制、數據處理共計11個程序模塊，各模塊功能劃分明確，模塊間獨立運行、相互調用，具有故障易查找、功能易修改升級等特點。

3.2 協(xié)議系列標準研究

3.2.1 EtherNet/IP協(xié)議研究背景

煤炭生產是一個多設備的工作體系和統(tǒng)一調度運行的復雜過程，目前神東公司的煤炭開采機械化程度已經達到100%，但是設備的協(xié)調運行還需要人員就地進行操作，自動化程度還有待提高，而設備之間具有的通信接口和協(xié)議種類繁多，使得配套的開采裝備系統(tǒng)變得復雜、難以維護，可靠性也較差。神東公司智能礦山的建設和實施亟需統(tǒng)一標準的工業(yè)以太網通信接口與協(xié)議，通過將以太網的開放和互聯特性引入到生產設備層，使機電設備具有統(tǒng)一的工業(yè)以太網通信接口和協(xié)議，將使實時生產數據集成到企業(yè)信息化系統(tǒng)中，增強對煤炭生產和礦井各系統(tǒng)的集中監(jiān)控能力。

目前，國內外煤炭機電設備所采用多種通信接口與協(xié)議，較為典型的有串行RS485、CAN總線、以太網，Modbus RTU、Modbus TCP、BB22444等協(xié)議，部分廠家也采用自定義協(xié)議。由于設備的接口形式多種多樣，單模光纖、多模光纖、RJ45、雙絞線等并行使用，因此上聯設備需要定制通信分站，不僅成本高，而且故障率高且維護難度大。因此，制定適應于神東公司，乃至國內煤炭行業(yè)數字礦山發(fā)展需求的機電設備通信協(xié)議標準化方案是亟待解決的重要問題。

3.2.2 EtherNet/IP協(xié)議研究成果

針對上述情況，神東公司組織編制了并實踐了《煤礦機電設備通信接口和EtherNet/IP協(xié)議系列標準》(共11項)，對煤礦綜采和供電機電設備的數據標準化采集接口、尋址層級、語義標書進行了規(guī)定，并研制開發(fā)了協(xié)議轉換裝置，現場使用后證實了該標準的可用性。本標準的相關技術成果致力于解決數字礦山機電設備之間的互操作、數據共享、自由接入難題，為產品的配套、設備之間的協(xié)同工作提供技術支撐，進而利于在此基礎上開發(fā)建設更高技術水平的自動化、信息化煤炭采掘系統(tǒng)，進一步提高工效，保障安全生產。

2018年11月，神東公司正式發(fā)布了《礦山機電設備通信接口和協(xié)議》(Q/GNSD J100801060310-2018)企業(yè)標準,并于2019年1月1日開始實施。2021年,該標準由國家能源集團正式發(fā)布《煤礦機電設備通信接口和協(xié)議》(Q/GN 0033.1-2021～Q/GN 0033.11-2021)企業(yè)標準，共11項。2023年，該標準正式發(fā)布為能源行業(yè)標準，名稱為《煤礦綜采工作面機電設備EtherNet/IP通信接口和協(xié)議》(NB/T 11118.X-2023)，共11部分，開始在煤炭行業(yè)推廣實施。

3.2.3 EtherNet/IP協(xié)議關鍵技術

EtherNet/IP協(xié)議能在煤礦生產現場實際應用，關鍵技術支撐主要有以下2個方面：

(1)EtherNet/IP協(xié)議技術。根據煤礦機電設備數據通信需求，按照高內聚、低耦合的思想，設計了26個新的CIP對象模型，覆蓋綜采、供電系統(tǒng)的主要機電設備的數據通信需求。EtherNet/IP 協(xié)議使用抽象的對象模型來描述可供使用的一系列通信服務、網絡節(jié)點的外部可見行為、設備獲取及交換信息的通用方法。每個EtherNet/IP設備用若干對象的一個集合來描述，用對象將設備的功能分成邏輯相關的子集，每個都有確切定義的行為。

(2)協(xié)議轉換和接口改造技術。為了適應神東公司礦井設備的接口改造需求，神東公司研發(fā)了智能網關，具有多路RS485、RS232、CAN接口，并將包括Modbus在內的多種工業(yè)通信協(xié)議轉換為EtherNet/IP協(xié)議，直接接入“一網一站”。同時，智能網關具備WiFi等無線通信技術，能夠與“一網一站”綜合分站數據無線數據通信，也兼具通過人員定位模塊進行數據上傳的功能。

4 實踐應用

目前，神東公司所有綜采工作面設備都利用EtherNet/IP協(xié)議實現了數據上傳，神東公司在布爾臺煤礦、寸草塔煤礦、寸草塔二礦、烏蘭木倫煤礦等礦井的配電點、泵房等地點的饋電、照明綜保、磁力啟動器等設備也都實現了用智能網關將Modbus協(xié)議轉換為EtherNet/IP協(xié)議的數據采集功能，設備運行穩(wěn)定、可靠。經過長時間實踐證明，綜采自動化系統(tǒng)的EtherNet/IP通訊平臺具有以下特點。

(1)數據上傳實現了“即插即用”。在采煤機、刮板輸送機、液壓支架等大型設備搬家倒面期間，只要工作面網絡暢通、配置相應IP就能實現數據上傳。

(2)數據量大、傳輸速率快。單臺液壓支架數據點位達到了200多個，整個綜采工作面數據點位將近3萬個，2019年，在哈拉溝煤礦實測結果表明，從下發(fā)控制命令至收到接觸器閉合反饋點用時不到300 ms，響應速率是ModbusRTU協(xié)議的6倍。

(3)統(tǒng)一了礦用各類設備通信協(xié)議和接口的標準。任何廠家同一類設備EtherNet/IP協(xié)議的點表都相同，減輕了數據采集人員工作量，為實現遠程控制、故障判斷、大數據分析、數字礦山奠定了堅實的基礎。

5 結語

統(tǒng)一的、規(guī)范的、標準的智能化煤礦通信協(xié)議接口可以減輕設備廠商的協(xié)議實現投入，加速設備的數據通信協(xié)議歸一，降低通信成本。通過建立統(tǒng)一的智能化煤礦數據采集、傳輸、融合、共享標準規(guī)范，最終解決目前智能化建設中面臨的子系統(tǒng)分散建設、兼容性差等突出問題，破除“數據壁壘”和“信息煙囪”，實現數據融合、共享和智能化應用，打破信息壁壘。同時有利于解決數字礦山機電設備之間的互操作、數據共享、自由接入難題，為產品的配套、設備之間的協(xié)同作業(yè)提供技術支撐，進而利于在此基礎上開發(fā)建設更高技術水平的自動化、信息化煤炭采掘系統(tǒng)，進一步提高工效，保障安全生產。隨著煤礦智能化建設進程的不斷推進，逐漸由人工現場作業(yè)向遠程監(jiān)測監(jiān)控的智能化生產轉變，采用遠程集中控制、智能化裝備等新技術和新裝備，通過全作業(yè)流程標準化、數字化的煤礦企業(yè)將極大提升作業(yè)安全和生產效率[11-13]。