核子計量系統在煤礦GEPON綜合信息化網絡傳輸平臺上的實現

摘要:近年來，隨著科學技術的進步、裝備水平的提高、管理需求的提升，煤炭生產、管理各主要環節均已實現了自動控制，并在此基礎上，從系統工程的角度，通過構建統一的井上下網絡傳輸平臺，有效地整合各種資源和發揮綜合信息化集成的最大效益。

關鍵詞:核子計量系統 信息化網絡 傳輸平臺

1 GEPON綜合信息化網絡傳輸平臺功能介紹

目前，我國煤礦綜合信息化網絡傳輸平臺基本采用百兆或千兆冗余工業控制以太網技術。近幾年，一種源于寬帶通訊和寬帶接入的新技術GEPON，即千兆無源以太網，以其成本低、寬帶且帶寬可動態分配、系統穩定、易于安裝維護、故障率低、組網靈活、易于擴展等特點，經礦用化處理后逐步應用于全礦井綜合信息化系統的高速網絡主干傳輸平臺。

GEPON是PON技術中最新而實用的一種技術，由IEEE802.3EFM提出。它采用點到多點網絡結構、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網平臺和TDM(Time Division Multiplexing)時分MAC(Media Access Control)媒體訪問控制方式，并能提供多種綜合業務的寬帶接入技術。

GEPON系統一般由光纖網絡終端OLT、光纖網元適配器ONU(礦用化終端ONT)和無源光纖分配器POS(礦用化KL5001光纜分線器)三部分組成，在全礦井綜合信息化系統中作為高速主干傳輸通道，綜合傳輸視頻、數據、語音等信息。

1.1 礦用GEPON系統功能

1.1.1 采用一芯光纖實現了多路工業電視信號、生產現場監控系統信號、IP調度通訊信號的同時傳輸。

1.1.2 具有豐富的軟件接口(OPC、DDE、ODBEC、FTP)，無縫整合各子系統，從而實現全礦井的管控一體化。

1.1.3 具有完整的網絡管理功能，實現對OLT、 ONT的參數配置、實時通訊狀態管理及故障報警等功能，同時實現網絡系統的雙總線及環形結構的冗余功能。

1.2 礦用GEPON系統特點

1.2.1 采用下行廣播、上行TDM通信方式，每臺網絡終端ONT動態分配的流量最大可達100M帶寬，保證了信息交換的實時性及傳輸質量，實現了視頻、數據、語音等信息的綜合傳輸，而且傳輸多路視頻信號不影響生產現場監控數據信號的傳輸。

1.2.2 具有雙總線、環形兩種冗余方式，既保證了系統的可靠性，又增加了系統組網的靈活性。

1.2.3 光網絡終端即接即用，使用方便，易維護。

1.2.4 OLT有4個1000M以太網口，每個1000M以太網口可接32臺ONT，每臺ONT有多個10/100M以太網口。

1.2.5 具有本安型高速RS-485接口，易于已有監控設備聯網。

1.2.6 具有網管功能、網絡設備故障報警功能、端口帶寬分配功能。

1.2.7 采用光無源分支技術，單一ONT故障不影響整個系統的運行，防爆性能優，抗干擾能力強，運行穩定。

1.2.8 千兆無源以太網樹狀的網絡結構與煤礦巷道的樹狀分布匹配相宜。

2 KFCK核子秤計量管理系統功能介紹

KFCK核子秤計量管理系統是礦井綜合信息化現場監控子系統的一部分，是以先進的計算機技術、電子技術與核檢測技術相結合而產生的一種非接觸式散裝固態物料實時在線計量與控制設備。在提高礦井經濟效益、完善管理與計量方面起著越來越大的作用。

技術特點

2.1 動態非接觸式測量不受皮帶厚度、張力、震動、沖擊、慣性的影響。

2.2 氣體電離室、放射源自然壽命長，穩定性好。

2.3 系統各部分電路使用優秀的全浮空技術設計，增加了系統的可靠性。

2.4 二總線:現場所有秤體的各種信號均能連到兩根通訊總線上。

2.5 智能型:現場秤體由智能下位機系統實現數據的采集，并計算出物料的負荷、流量、累計量，實現與上位機組態系統的數據雙向傳輸;通信線路或上位機系統出現故障不影響秤體處累計量的計量。

2.6 數據斷電保存:現場秤體斷電后能實現關鍵數據的保存，包括靜態參數、累計量，斷電后數據可以永久保存。

2.7 全面數據統計:上位機采集到各個現場的秤體信號后，進行顯示、記錄和統計處理。實現當日、當班產量報表和運行時間報表的顯示、查詢和打印;實現歷史各班的數據查詢和打印;實現實時流量的記錄、流量曲線的查閱。

2.8 完備的報警功能:系統具有空轉超時報警、流量超限超時報警、恒流量超時報警等管理和防止作弊功能。

3 祁南煤礦GEPON網絡傳輸平臺架構

祁南煤礦GEPON網絡傳輸平臺物理鏈路描述:光纖線路終端(OLT)-主機冗余控制器-線路冗余控制器-現場光纖接線盒(光分支器)-環網交換機-現場設備(485、以太網口)，管理機和光纖線路終端、主機冗余控制器、線路冗余控制器形成一個小局域網，其上運行網管軟件。環網交換機之間不能互訪。

現場安裝情況:共形成井下北翼(地面中心機房-副井二號車側-中央變電所-北翼區域變電所-34下采區上部變電所-34采區下部變電所-34下采區主運皮帶機頭配電硐室-北翼一部皮帶機頭配電硐室-副井一號車側-地面中心機房共計6個節點)、西翼(地面中心機房-副井二號車側-81采區變電所-82采區下部變電所-82采區中部變電所-101運輸大巷變電所-101采區中部變電所-西改一部機頭配電硐室-井下調度站-副井一號車側-地面中心機房共計7個節點)和地面(地面中心機房-主井車房地下室-副井車房地下室-壓風機房-35/6KV變電所-鍋爐房-選煤廠-中央風井-西風井-地面中心機房共計8個節點)三個工業環網。

每個節點由一個光分支器和環網交換機組成，光分支器都是相同的，地面環網交換機為CJJ03(4個以太網口，3個485口);井下環網交換機為KJJ61(3個以太網口，1個485口)。

一個環網最多可以掛接10個光分支器(主要是考慮線路冗余的問題)，但是環網交換機可以通過級聯的方式增加。

地面環網使用普通網線，井下使用四芯接線柱式專用網線。

所有環網光纜均進入地面中心機房網絡機柜機架式光纖配線盒-兩臺線路冗余控制器(3個模塊對應3個環網)-兩臺設備冗余控制器-兩臺光纖線路終端(OLT)-兩臺Cisio 3560G-24TS-S核心交換機-物理網閘(珠海偉思ViGap 300)-管理層網絡(集團公司城域網)。

4 核子計量管理系統接入GEPON網絡方案

4.1 各臺核子秤的下位機通過KJA101礦用隔爆兼本質安全型安全隔離器就地接入環網交換機的485接口;對于距離環網交換機比較遠的核子秤，可以先把各核子秤的下位機串接，然后再通過KJA101接入環網交換機的485口。

4.2 位于安全生產指揮控制中心的上位監控主機，通過TCP/IP方式從核子秤下位機接入點的485模塊采集、出來數據，進行組態，最后以WEB發布方式交換到領導桌面，通過IE進行瀏覽。

通過GEPON網絡傳輸平臺，能夠將地面和井下各生產現場核子秤下位機的數據信號統一傳輸到安全生產指揮控制中心，并能對現場各下位機發布控制命令，實現了傳統單機自動化子系統和綜合信息化的無縫掛接、信息共享，給領導層的輔助決策管理提供了強有力的保障。

參考文獻:

[1]陳雪.無源光網絡技術.北京.北京郵電大學出版社.2006.

[2]陳雪，孫曙和，劉冬等譯(美)格倫·克雷默.基于以太網的無源光網絡. 北京.北京郵電大學出版社.2007.

[3]閻德升，邊恩炯.EPON——新一代寬帶光接入技術與應用.北京.機械工業出版社.2007.