某煤矿环网建设中工业环网技术的应用探析

天地（常州）自动化股份有限公司 张聪慧

煤矿环网建设是煤矿建设中极为重要的一部分。煤矿环网的主要作用是实现控制系统的高度集中和信息的高速传输，达到三网合一的状态，将煤矿生产、数据收集、安全控制、设备运行、远程监控以及生产调度统一起来，建立统一的生产管理平台，真正实现对煤矿生产系统的整体化控制。本文主要对煤矿环网建设中的工业环网技术进行了分析。

1 煤矿井下环网建设中的主要技术

目前，煤矿井下环网中的主要技术包括三种：

第一，用工业以太网交换机建设的工业环网，这种网络的建设成本低廉，比较适合在煤矿井下使用，但是要将其运用于严酷的地下环境中，还需要其他的技术予以支持；

第二，用矿用无源光纤网络技术（简称“GEPON”）建设的工业环网，这一网络比较适合传输IP业务，并且在未来会有更为广阔的发展前景；

第三，用矿用光纤多通道传输技术（简称“MCTP”）建设的工业环网，它主要运用光纤传输技术以及网络数据交换技术为三网合一提供网络信息的传输平台。

这三种技术是煤矿环网建设中的重要技术，将这三种技术有效结合，才能建设三网合一的井下环网，实现对煤矿各个系统的整体控制。

2 工业以太网环网技术的应用

工业以太网主要包括以下几个部分：集线器、管理型交换机、非管理型交换机以及管理型冗余交换机。这一网络不仅可以应用于普通的办公室中，也可以应用于自动化生产过程中。到目前为止，以太网已经在各个行业都得到了广泛的应用，在煤矿生产中也不例外。但是，目前以太网在煤矿生产中的应用主要局限于简单的生产和设备管理之中，它的作用还没有充分的体现出来。在未来的应用中，必须要合理利用以太网建设井下环网，发挥它的特殊作用。具体来说，主要从以下几个方面加强对工业以太网环网技术的应用：

其一，以太网环网的交换机接入能力极强，最高能够接入100台，不同的交换机都有各自的管理器，由各自的管理器决定他们的接入距离和传输距离；

其二，100M的以太网已经成功运行多年，1G的以太网技术也逐渐成熟，10G的以太网技术也正处于发展之中，其网速与传统的现场总线的网速相比要快得多；

其三，以太网环网技术具有较强的实用性和通用性，当后期以太网技术更新后，煤矿井下的以太网环网设备需要升级时，操作过程比较简单，能够极大的节约更换设备的费用，并降低人力成本；

其四，以太网环网建设成本比较低廉，但是要将其运用于地下煤矿中，还需要采取一定的技术提高其在恶劣环境中的运行能力，比如运用一定的保护措施保护设备和电缆；

其五，将矿井下的网络负荷控制在30%以内；其六，在环网上的每个节点构建一台交换机或者两台交换机。在以太网工业环网的构建中，必须要考虑到通信功能、安全性、信号强弱、报警系统、服务质量等各方面的因素。本文中提到的煤矿环网建设中使用了1G的以太网技术，并且运用了网络恢复技术，当网络出现故障，通讯中断时，系统可以实现自动检测，并尽快恢复网络通信。

3 GEPON环网技术的应用

GEPON环网技术是将以太网与无源光纤网络结合在一起的技术。最早出现的EPON技术主要以100M的速度传输数据，而此处的GEPON是指1G的传输技术。它主要依据IEEE802.3协议实现网络数据的传输它的结构比较简单，建设成本较低且性能很高，适用于大型煤矿企业的网络通信。它主要运用单根光纤来实现网络数据的传输，在煤矿井下主要有三个组成部分：矿用光纤网元适配器、光缆分线器、光纤网络终端。这一技术在煤矿环网中的应用主要有以下几个方面的内容：

其一，将这一技术应用于煤矿井下环网中，需要合理选择网络传输和分线器的型号，一般都需要选用煤矿专用的型号，这样能够让网络设备最大限度的满足煤矿生产中网络传输的需要；

其二，主网的节点与网络传输的距离有着密切的关系，一般来说，主网的节点有几个，传输的距离就有多远。举例来说，在某煤矿环网中，主网的节点有12个，那么网络的传输距离就应该是12千米；

其三，这种技术兼具主机和手动保护的双重功能，能够对网络系统实现整体控制，对整个网络系统实现全面管理，将这一技术应用于煤矿环网中，不仅能够提高环网的传输速度，也能够提高网络传输的质量，并且实现对环网的统一管理；

其四，基于GEPON环网技术建设的环网具有QOS、宽带分配等功能；

其五，在环网中共有4个1G的以太网口，每个网口能接入32台ONT设备，4个网口能够接入128台相关设备。每个设备上又有许多10M或者100M的网口，可以接入其他系统，当煤矿井下需要接入环网时，便可以通过网口接入网络。当一个网口出现问题，并不会影响到整体网络的运行。目前很多煤矿在环网建设中都应用了这一技术，在井下设置了网络监测站，将无线网络引入地下矿井中，由监测人员在地面总站对地下矿井中的生产情况和设备运行情况进行监测，及时发现设备问题以及生产中的不安全因素。当然，人工监测并不代表煤矿的环网技术没有达到标准。

4 MCTP环网技术的应用

MCTP环网技术主要运用光纤传输技术和以太网交换技术为三网合一提供数据交换和传输的平台。到目前为止，煤矿生产和设备监测系统已经覆盖于正规煤矿井下的各个地方，并且已经基本实现了煤矿生产、管理、监测三方面的信息传输的网络化。由于MCTP自身的优势，将其运用于环网之中，能够为网络信息的传输提供一个安全的高效的平台，并且每条信息传输隧道都是相互独立的，这样能够让多条信息同时传输，在传输中不会产生交集，不会出现信息混乱甚至丢失的状况。除此之外，这一技术的应用还能够提高网络传输的速度和保密性，并且能够建设双环网和单环网。它的自愈保护时间为50ms，相对于其他以太网，自愈时间大大减少，从而极大的提高了系统的工作效率。在煤矿环网的建设中，要应用这一技术，必须要核实具体的电源型号、接地情况、服务器、防爆情况等等，在环网建设前要做好整体规划。

5 结束语

总之，我国的煤矿开采行业正处于发展的瓶颈期，要改变煤矿生产的现状，实现煤矿的安全生产，必须要改变目前的管理方法，将环网技术应用于煤矿生产之中。具体来说，需要在煤矿环网的建设中应用工业环网技术，包括工业以太网环网技术、GEPON环网技术以及MCTP环网技术。将这三种技术结合起来，发挥每一种技术的优势，实现技术之间的互补，最终建设可用的高效的煤矿环网系统，从而达到监督煤矿生产、监测煤矿生产设备的目的，实现煤矿生产、监测、管理三方面信息的快速交流，最终促进我国煤矿开采事业的进一步发展。

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