崔 柳 王占飛 熊 鷹

(1.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083； 2.北京科技大學(xué)教育部金屬礦山高效開(kāi)采與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市海淀區(qū)，100083； 3.神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西省榆林市，719315； 4.陜西匯華數(shù)字科技有限公司，陜西省西安市，710000)

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神東礦區(qū)井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

崔 柳1,2王占飛3熊 鷹4

(1.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083； 2.北京科技大學(xué)教育部金屬礦山高效開(kāi)采與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市海淀區(qū)，100083； 3.神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西省榆林市，719315； 4.陜西匯華數(shù)字科技有限公司，陜西省西安市，710000)

針對(duì)煤礦井下數(shù)字通信系統(tǒng)多系統(tǒng)安裝、多系統(tǒng)布設(shè)以及維護(hù)困難等問(wèn)題，依據(jù)神東礦區(qū)區(qū)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)及“一網(wǎng)一站”系統(tǒng)的建設(shè)需求，提出了煤礦井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的總體架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則，并對(duì)具體技術(shù)方案、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用表明，通過(guò)“一網(wǎng)”的建設(shè)，將井下的數(shù)字通信統(tǒng)一傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行處理，不僅減少了工程施工量和節(jié)省了建設(shè)成本，同時(shí)也優(yōu)化了后期的設(shè)備維護(hù)，避免了以往各個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)傳輸?shù)谋撞　?/p>

神東礦區(qū) 區(qū)域自動(dòng)化 一網(wǎng)一站 萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng) 數(shù)字通信

隨著煤炭開(kāi)采集中化的發(fā)展，神華神東煤炭集團(tuán)公司正逐步開(kāi)展區(qū)域自動(dòng)化控制技術(shù)的研究與應(yīng)用。區(qū)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)將對(duì)井下各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入和承載提出新的要求，而“一網(wǎng)一站”式的無(wú)線通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)井下各個(gè)分系統(tǒng)統(tǒng)一接入、統(tǒng)一承載、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)的一體化管理，其中“一網(wǎng)”就是指礦井有線/無(wú)線無(wú)縫對(duì)接覆蓋的高效、可靠、一體化的井下環(huán)網(wǎng)。

然而，由于規(guī)劃和建設(shè)的滯后以及缺乏統(tǒng)一規(guī)劃與部署，神華神東煤炭集團(tuán)公司的現(xiàn)有系統(tǒng)在建設(shè)完成后，各個(gè)系統(tǒng)采用獨(dú)立專網(wǎng)進(jìn)行通信，井下的通信線纜雜亂無(wú)序，致使維護(hù)困難，且重復(fù)建設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，造成不必要的浪費(fèi)。因此，按照“一網(wǎng)一站”的方式，根據(jù)神東煤炭集團(tuán)公司下屬煤礦目前工控設(shè)備接入的需求，在調(diào)研現(xiàn)有井下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)等技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)，用于進(jìn)行整體網(wǎng)絡(luò)承載，既能夠解決區(qū)域自動(dòng)化項(xiàng)目對(duì)各系統(tǒng)的需求，同時(shí)又減少了人力物力的投入，降低建設(shè)成本。

1 總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)原則

井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)作為中央?yún)^(qū)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，是煤礦井下的一條“高速公路”，需滿足井下各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入和承載要求，避免每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立布線的情況，減少井下布線。中央?yún)^(qū)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)井下各個(gè)業(yè)務(wù)接入和承載的要求包括以下兩個(gè)部分：

(1)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)主要分布于井下作業(yè)面、各變電所、水泵房和配電點(diǎn)等，工業(yè)設(shè)備通過(guò)FE光口、電口接入井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)，少數(shù)設(shè)備通過(guò)RS485接口接入；

(2)部分工控設(shè)備通過(guò)一個(gè)串口服務(wù)器轉(zhuǎn)成Ethernet/IP，然后通過(guò)FE電口接入環(huán)網(wǎng)，同時(shí)把串口服務(wù)器集成到綜合分站或環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的防爆殼內(nèi)。

針對(duì)上述需求，對(duì)井下以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行了總體架構(gòu)，并為具體設(shè)計(jì)提出了相關(guān)設(shè)計(jì)原則要求。

1.1 總體架構(gòu)

井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的整體架構(gòu)可以分為井上和井下兩大部分，總體架構(gòu)如圖1所示。

(1)井上部分。井上機(jī)房部分部署地面核心交換機(jī)，與其他礦井的地面核心交換機(jī)通過(guò)裸光纖連接，組成區(qū)域自動(dòng)化控制專網(wǎng)。同時(shí)，基于現(xiàn)有傳輸網(wǎng)建立一張傳輸備份網(wǎng)。當(dāng)區(qū)域自動(dòng)化控制專網(wǎng)某些節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可以通過(guò)傳輸備份網(wǎng)把礦井下的工業(yè)控制數(shù)據(jù)(不包含視頻數(shù)據(jù))傳到區(qū)域控制中心，確保重要業(yè)務(wù)不會(huì)發(fā)生中斷。

(2)井下部分。井下變電站具有取電方便、灰塵少的特點(diǎn)，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、一級(jí)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站等比較重要的通信設(shè)備放置于此，通常部署視頻監(jiān)控加強(qiáng)防范。井下巷道是通往工作面的人、車通行通道，主要部署綜合分站，在工業(yè)控制加入較多的地方部署，滿足工業(yè)控制對(duì)承載的要求。工作面是井下最重要的生產(chǎn)地點(diǎn)，人多、生產(chǎn)設(shè)備多，各種信息分站和傳感器也最多。就近接入二級(jí)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站及工作面攝像頭，盡可能地減少工作面的線纜。

圖1 井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)總體架構(gòu)

1.2 設(shè)計(jì)原則

依據(jù)建設(shè)“一網(wǎng)一站”的情況，井下環(huán)網(wǎng)的布點(diǎn)和組網(wǎng)設(shè)計(jì)需從整體部署上進(jìn)行考慮，保證后期系統(tǒng)建成后，已經(jīng)部署的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和綜合分站位置不必變動(dòng)。因此，在井下萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，需遵循如下設(shè)計(jì)原則：

(1)先進(jìn)性原則。有效利用設(shè)計(jì)帶寬，接入多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)；避免以前工業(yè)環(huán)網(wǎng)已有的弊端；帶寬、接口數(shù)量、技術(shù)適應(yīng)性應(yīng)滿足未來(lái)3～5年使用的需要，盡量避免井下多布線和新布線。

(2)隔離變化的原則。根據(jù)煤礦井下的工作特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，通過(guò)分層減少線纜的變化。主干道內(nèi)/變電所內(nèi)設(shè)備變動(dòng)少，主要采用單線高帶寬，減少布線；支干道變化大且設(shè)備多，要求站址集成度高，站址到站址間能夠級(jí)聯(lián)，減少布線。將網(wǎng)絡(luò)分成匯聚層和接入層兩層，其中匯聚層的能力做到環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上，接入層的能力在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和綜合分站上同時(shí)具備。骨干環(huán)網(wǎng)層與綜合分站層組成完整的井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。

(3)就近接入原則。工業(yè)控制和安全監(jiān)控系統(tǒng)就近接入環(huán)網(wǎng)或者綜合分站，要求環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和綜合分站提供RS485和FE/GE光接口，通過(guò)就近接入減少布放長(zhǎng)的線纜。

(4)可靠性原則。環(huán)網(wǎng)承載多個(gè)系統(tǒng)的接入，采用成熟的產(chǎn)品和成熟的環(huán)網(wǎng)技術(shù)。

(5)接口簡(jiǎn)潔原則。減少井下基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的接入接口種類，盡量使用GE/FE數(shù)字光口，保留RS485接口，取消可能的232和CAN接口(對(duì)采用這種接口的設(shè)備，礦方自行采用外部轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成GE/FE數(shù)字光口)；對(duì)“一站”中包含的多個(gè)設(shè)備，各個(gè)系統(tǒng)的互聯(lián)接口在內(nèi)部完成，外部采用GE/FE數(shù)字光口。

(6)易安裝性原則?！耙痪W(wǎng)”設(shè)備要求在接入新設(shè)備的情況下不需要斷電開(kāi)蓋；綜合分站要求2個(gè)人能抬動(dòng)，重量控制在80 kg以內(nèi)。

2 井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

煤礦井下巷道分為主巷道和支巷道，支巷道連接作業(yè)面。主巷道距離長(zhǎng)，數(shù)量相對(duì)較少，并且長(zhǎng)期使用。主巷道上有變電站，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)可安裝在變電站里，同時(shí)井口和井下輸送系統(tǒng)也可部署環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。巷道上設(shè)置綜合分站，接入無(wú)線通信基站/語(yǔ)音廣播系統(tǒng)/人員車輛定位系統(tǒng)等。綜合分站從環(huán)網(wǎng)交換機(jī)光纖引出，根據(jù)支巷道的情況，采用鏈型/樹型/環(huán)型進(jìn)行組網(wǎng)。本項(xiàng)目中在綜合分站中只是集成了華為的ATN910i交換機(jī)和IP模塊，對(duì)外提供本安RS485接口、FE光口和本安FE電口。煤礦井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和綜合分站部署示意圖如圖2所示。

為了滿足井下通信的需要，技術(shù)方案設(shè)計(jì)過(guò)程主要采取以下6種方法：

(1)10 GE環(huán)網(wǎng)統(tǒng)一承載，滿足井下各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口和帶寬需求。

(2)綜合分站提供級(jí)聯(lián)GE端口，支持環(huán)型組網(wǎng)/樹型組網(wǎng)/鏈型組網(wǎng)。

(3)綜合分站提供FE光/電接口，接入工業(yè)電視、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和監(jiān)控分站。

(4)綜合分站提供RS485接口，接入工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和監(jiān)控分站。

(5)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能力滿足各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)就近接入要求，以簡(jiǎn)化線纜部署。

(6)“一網(wǎng)一站”的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和綜合分站采用隔爆兼本安設(shè)計(jì)滿足煤安要求。

和原有的工業(yè)環(huán)網(wǎng)相比，對(duì)環(huán)網(wǎng)的帶寬和性能的可利用率、精確時(shí)鐘同步利于演進(jìn)、新增業(yè)務(wù)的工程方便性和業(yè)務(wù)的承載質(zhì)量保障做了較大的提高，使得多業(yè)務(wù)能夠承載在“一網(wǎng)”中。

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟罁?jù)隔離變化的原則，采用分層設(shè)計(jì)以減少線纜變化。因此，萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)可以分為匯聚和接入兩個(gè)部分。萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)示意如圖3所示。

圖3 萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)示意圖

(1)匯聚層。采用增強(qiáng)型交換機(jī)，以10 GE以太網(wǎng)光口組環(huán)網(wǎng)；上行通過(guò)10 GE光接口連接礦區(qū)IP網(wǎng)絡(luò)，下行提供GE/FE光接口連接各個(gè)綜合接入的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)上支持匯聚層組成多個(gè)相切環(huán)，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)故障倒換時(shí)間<50 ms，和節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及業(yè)務(wù)負(fù)荷無(wú)關(guān)。根據(jù)目前神東礦井的具體情況，環(huán)網(wǎng)的總長(zhǎng)度支持超過(guò)60 km。

(2)接入層。綜合分站上行GE光接口接入萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)，下行GE/FE光接口連接各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。綜合分站支持3種組網(wǎng)方式：環(huán)形、樹形、鏈型。為了減少布線，要求分站支持級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)次數(shù)可達(dá)到10級(jí)。綜合分站可以與環(huán)網(wǎng)成相切環(huán)組網(wǎng)，倒換時(shí)間<50 ms。特殊情況下綜合分站也支持樹形組網(wǎng)，最多2叉。各種業(yè)務(wù)終端通過(guò)分站接入到網(wǎng)絡(luò)中。

2.3 組網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)

井下10 GE/GE環(huán)網(wǎng)中，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)采用在通信運(yùn)營(yíng)商成熟使用的以太環(huán)網(wǎng)G.8032技術(shù)進(jìn)行保護(hù)；同時(shí)在設(shè)計(jì)上使用獨(dú)立的硬件NP(網(wǎng)絡(luò)處理器)進(jìn)行故障檢測(cè)，發(fā)生任意環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的單點(diǎn)故障都能在10～50 ms之內(nèi)快速倒換而不影響業(yè)務(wù)，同時(shí)也不會(huì)對(duì)環(huán)網(wǎng)的性能產(chǎn)生影響。上行采用雙節(jié)點(diǎn)接入井上的環(huán)網(wǎng)接入交換機(jī)，2臺(tái)環(huán)網(wǎng)接入交換機(jī)采用VRRP主備保護(hù)。綜合分站主體采用鏈狀逐級(jí)級(jí)聯(lián)接入環(huán)網(wǎng)，在綜合分站的末端再環(huán)回接入環(huán)網(wǎng)，與10 GE/GE環(huán)網(wǎng)形成一個(gè)相交或者相切的環(huán)，同樣采用G.8032技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。這樣，單獨(dú)某個(gè)分站故障或者2個(gè)分站之間的連接中斷時(shí)，其它分站的數(shù)據(jù)傳送不受影響?？煽啃越M網(wǎng)示意圖如圖4所示。

圖4 可靠性組網(wǎng)圖

這種設(shè)計(jì)有效地避免了原有工業(yè)交換環(huán)網(wǎng)中的以下幾個(gè)問(wèn)題：一是大量的工業(yè)環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議小數(shù)據(jù)包處理轉(zhuǎn)發(fā)，影響正常數(shù)據(jù)包的處理，甚至可能對(duì)高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包造成延時(shí)；二是頻繁的工業(yè)環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議數(shù)據(jù)包處理大量占用交換機(jī)CPU處理時(shí)間，導(dǎo)致CPU處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的時(shí)間受影響；三是大量工業(yè)環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議采用私有協(xié)議，兼容性不好；四是倒換時(shí)間和節(jié)點(diǎn)數(shù)相關(guān)。

2.4 QoS設(shè)計(jì)

煤礦井下基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)承載無(wú)線通信系統(tǒng)、人員和車輛定位系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。不同的業(yè)務(wù)劃分為不同的VLAN，有效隔離各個(gè)業(yè)務(wù)間的二層互訪，并通過(guò)VLAN ID提供最簡(jiǎn)單便捷的業(yè)務(wù)識(shí)別區(qū)分，為各種業(yè)務(wù)制定不同的QoS優(yōu)先級(jí)。VLAN標(biāo)簽統(tǒng)一在ATN設(shè)備上設(shè)置，環(huán)網(wǎng)和綜合分站中的本安綜合轉(zhuǎn)換模塊只提供下行的本安RS485和FE電接口，其內(nèi)部不設(shè)置VLAN標(biāo)簽，由ATN交換機(jī)統(tǒng)一給連接本安綜合轉(zhuǎn)換模塊的FE端口分配VLAN。煤礦業(yè)務(wù)VLAN規(guī)劃建議見(jiàn)表1。

表1 煤礦業(yè)務(wù)VLAN規(guī)劃建議

在環(huán)網(wǎng)和綜合分站的交換機(jī)內(nèi)部，采用H-QoS特性對(duì)不同用戶和不同業(yè)務(wù)的流量，提供區(qū)分的帶寬管理。在煤礦井下通信網(wǎng)絡(luò)部署中，環(huán)網(wǎng)保持相對(duì)穩(wěn)定，而分站則會(huì)因采掘面的推進(jìn)而搬遷，同時(shí)數(shù)量也多。為了減少環(huán)網(wǎng)上的Tunnel數(shù)量，環(huán)網(wǎng)層和分站層應(yīng)分別建立Tunnel。ATN QoS部署示意圖如5所示。

圖5 ATN QoS部署示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

大柳塔煤礦是神東煤炭集團(tuán)所屬的年產(chǎn)2000萬(wàn)t的特大型現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井，是神東煤炭集團(tuán)最早建成的井工礦，位于陜西省神木縣境內(nèi)，由大柳塔井和活雞兔井組成。相關(guān)井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容在活雞兔井進(jìn)行了部署應(yīng)用。根據(jù)活雞兔井井下主巷道和設(shè)備的放置情況，確定主巷道環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的部署站點(diǎn)規(guī)劃如圖6所示。

圖6 活雞兔井環(huán)網(wǎng)交換機(jī)部署示意圖

由圖6可以看出，交換機(jī)組環(huán)為“1#變電所交換機(jī)—2#變電所交換機(jī)—22煤三盤區(qū)變電所交換機(jī)—12集運(yùn)機(jī)頭變電所交換機(jī)—下大巷變電所交換機(jī)—上大巷變電所交換機(jī)——1-2煤主運(yùn)機(jī)頭變電所交換機(jī)—井上機(jī)房交換機(jī)”。1#變電所交換機(jī)和1-2煤主運(yùn)機(jī)頭變電所交換機(jī)通過(guò)不同路徑連接井上機(jī)房交換機(jī)。井下光纜走線示意如圖7所示，活雞兔井環(huán)網(wǎng)主站和綜合分站部署情況見(jiàn)表2。

圖7 井下光纜走線示意圖

站點(diǎn)名稱環(huán)網(wǎng)交換機(jī)編號(hào)接入的綜合分站個(gè)數(shù)1#變電所交換機(jī)1#82#變電所交換機(jī)4#1422煤三盤區(qū)變電所交換機(jī)5#71-2煤主運(yùn)機(jī)頭變電所交換機(jī)6#612集運(yùn)機(jī)頭變電所交換機(jī)7#17下大巷變電所交換機(jī)9#6上大巷變電所交換機(jī)10#13設(shè)備數(shù)量合計(jì)771

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)可以體現(xiàn)出以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)高帶寬。采用10 GE環(huán)網(wǎng)，高帶寬滿足所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的通信需求。

(2)統(tǒng)一承載以太環(huán)網(wǎng)。承載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包含：無(wú)線通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，并可作為安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫溆猛ǖ馈?/p>

(3)多業(yè)務(wù)綜合接入?？山尤攵鄻I(yè)務(wù)綜合接入分站，集成無(wú)線通信、人員定位、語(yǔ)音廣播、固定IP電話、WiFi熱點(diǎn)共5個(gè)分站的功能；ICT系統(tǒng)相關(guān)調(diào)度通信(無(wú)線+固定IP電話+有線調(diào)度電話)、人員定位、語(yǔ)音廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

(4)全環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案。工作路徑和保護(hù)路徑都設(shè)置環(huán)網(wǎng)通道，實(shí)現(xiàn)50 ms倒換和多點(diǎn)故障恢復(fù)能力，確保業(yè)務(wù)不中斷。

(5)井下變電所交換機(jī)共7臺(tái)，每臺(tái)支持16路，最大可擴(kuò)展到32路綜合分站，綜合分站支持20路FE/GE接入，則每臺(tái)交換機(jī)可節(jié)省639路光纖鋪設(shè)，7臺(tái)交換機(jī)總共節(jié)省4473路光纖鋪設(shè)。節(jié)約光纖費(fèi)用約700萬(wàn)元，目前接入71個(gè)綜合分站，至少可擴(kuò)展1420路業(yè)務(wù)接入。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)進(jìn)行“一網(wǎng)”的建設(shè)，將煤礦井下數(shù)字通信的帶寬提升至GE級(jí)，保障了井下數(shù)據(jù)的并發(fā)吞吐能力。

(2)采用環(huán)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，尤其是在突發(fā)性事件發(fā)生時(shí)，能提高礦井的救災(zāi)應(yīng)急能力。任何一個(gè)事故點(diǎn)都采取雙向監(jiān)測(cè)，提高保障的同時(shí)，更容易定位，將事故點(diǎn)的視頻、數(shù)字信號(hào)發(fā)送到地面提供決策支持。如12煤集運(yùn)機(jī)頭變電所出現(xiàn)事故，可從22煤三盤區(qū)或下大巷雙向?qū)⑿盘?hào)發(fā)送回地面。

(3)萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)留有豐富的對(duì)外接口，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能設(shè)備的接入需求，可減少多系統(tǒng)重復(fù)性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，預(yù)計(jì)節(jié)約金額近2800萬(wàn)元。同時(shí)，如后期維護(hù)中遇到故障，可快速定位到每臺(tái)綜合分站，從綜合分站向下排除故障，縮小了處理范圍，減少了處理難度，降低了后期維護(hù)的工作量，提高了工作效率，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約維護(hù)費(fèi)用約800萬(wàn)元。

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(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

Research on design and application of 10-gigabit Ethernet ring network under the shaft of Shendong mining area

Cui Liu1,2, Wang Zhanfei3, Xiong Ying4

(1.College of Civil and Resource Engineering, Beijing University of Science and Technology, Haidian, Beijing 100083, China; 2.Key Laboratory of Ministry of Education for High Efficiency Exploitation and Safety of Metal Mine, Beijing University of Science and Technology, Haidian, Beijing 100083, China; 3. China Shenhua Shendong Coal Group Co., Ltd., Yulin, Shaanxi 719315, China; 4. Shaanxi Huihua Digital Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710000, China)

Aiming at the problems of multisystem installation, multisystem deployment and difficult maintenance of coal mine digital communication system, according to construction requirements of regional automatic control system and the One Network to One Station system in Shendong mining area, the authors put forward overall structure and design principles of 10-gigabit Ethernet ring network under the shaft, and designed specific technical proposals and network topology. The practical application of the system showed that the construction of One Network realized transmission of digital communications under the shaft to the ground, which not only reduced construction capacity and cost, but also optimized later equipment maintenance and avoided the malady of previous single transmission by each system.

Shendong mining area, regional automation, One Network to One Station, 10-gigabit Ethernet ring network, digital communications

崔柳,王占飛,熊鷹. 神東礦區(qū)井下萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)煤炭，2017，43(3):78-83，119. Cui Liu, Wang Zhanfei, Xiong Ying. Research on design and application of 10-gigabit Ethernet ring network under the shaft of Shendong mining area[J] .China Coal，2017，43(3): 78-83，119.

TD-918

A

崔柳(1972-)，男，山東慶云人，高級(jí)工程師，碩士，北京科技大學(xué)土木與資源程學(xué)院在讀博士，主要從事礦業(yè)工程方面的研究。