礦井千兆環網設計與應用

摘 要：隨著數字信息自動化管理技術的不斷深入，綜合自動化網絡、控制與傳輸應用都已經深層次的應用到各廠、礦企業的生產、管理。但是，由于煤礦生產環境影響。需要我們加大力度分析、有效的做好綜合自動化網絡、控制與傳輸。

關鍵詞：礦井 信息 通信 環網 交換機

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0036-02

滿足礦井數字信息系統傳輸，需要建設1000M工業以太環網做為各子系統傳輸平臺，保證各系統的安全穩定的運行。系統傳輸平臺設計為工業以太環網+現場總線的方式，主干傳輸光纜使用8芯單膜光纜。

建設傳輸平臺作為一個整體進行監控與管理，使礦井在“采、掘、運、風、水、電、安全”等生產環節全面實現信息化，實時掌握全礦井安全、生產、人員、經營等所有方面的信息，形成統一、完整的有機整體，以實現企業的優化運行、優化控制與優化管理，建立起礦井數字信息系統集中監測監控管理系統。

1 傳輸平臺拓撲結構

為了保證多環網通信的故障切換時間，可以布置支持三層動態路由功能的核心交換機兩臺在中心機房，可以縮短切換時間。傳輸介質可以使用單模光纜。

接入綜合自動化平臺的各種設備：如采集服務器、數據服務器、各子系統上位機、工程師站、操作員站、客戶端等設備均直接接入中心機房的核心交換機上，井下各監控設備就近接入環網交換機。

全網建成后的性能可以保證達到以下水平：全網交換機連接基于單模光纖傳輸；光纖網絡中的任何位置發生一個斷點事故均可在瞬間內完成鏈路通信的恢復；全網基于統一、簡潔的網絡管理。

2 環網交換機選型

環網交換機采用臺灣MOXA工業級交換機（圖1）。

3 環網交換機布置設計

3.1 核心交換機

監控中心布置2臺IKS-G6824-4GTXSFP-HV-HV核心交換機。配置參數：三層交換機，4個千兆單模光口，24個1000M電口。

3.2 井下環網交換機布置設計

井下環網交換機采用KJJ137隔爆兼本安型環網交換機。

端口配置：2個千兆單模光口，3個100M光口，13個百兆電口，8路以太網轉485總線。

4 平臺網管功能

4.1 診斷

自動生成網絡拓撲圖，方便安裝、維護，便于網絡設備管理與維護；所有事件信息都實現顏色狀態顯示，提醒用戶及時維護網絡。

診斷功能。

（1）監控ICMP和SNMP設備。

（2）更為細致的了解設備狀態。

（3）支持報警和事件，同時可預先定義事件發生時所采取的動作如消息窗口， email，SMS或啟動某個程序。

（4）狀態配置。

（5）多端口分析器幫助全網的端口診斷和優化控制。

（6）MAC地址到IP地址的分配，搜索MAC。

（7）通過SNMP實現長時間的監控并計入日志。

4.2 配置

基于LLDP的拓撲發現（鏈路協議發現IEEE802.1AB），提供交換機、無線局域網和終端設備發現網絡示意圖，設備狀態，鏈路和連接狀態，電源和風扇狀態……，ICMP（ping）和SNMP的可用性，MAC/TP地址分配，LION，BAT54 Rvail支持SNMP的交換機所設有支持ICMP的設備，支持輪訓和SNMP V1 trap報警和時間日志，包括消息窗口，e-mail，SMS和程序啟動等方式的報警動作。

配置功能。

（1）自動發現所有的ICMP和SNMP設備。

（2）保存并生成設備列表。

（3）輸出列表到ACSII文件。

（4）導入特定產品模塊，這樣，用戶可以為未知設備定制自己的模塊。

（5）額外支持：Competence Center增值產品。

（6）多設備配置：同時配置多個設備，如：firmware固件升級。

（7）多端口管理器：同時配置來自不同設備的多個端口。

（8）整個網絡或單個設備的陷阱日志。

（9）可單獨為每個設備，端口，電源，風扇/機箱等設定各自狀態發送的方式。

（10）配置RMON報警和事件集成的SNMP MIB瀏覽器。

4.3 報警分類

端口報警、電源報警、網絡流向分析、網絡流量分析。

可單獨為每個設備，端口，電源，風扇/機箱等設定各自狀態發送的方式配置IP參數和陷阱目標。提供端口，設備和VLAN管理功能，配置工具可以配置單獨的任何設備和存貨清單。

4.4 文檔

文檔可導出網絡結構圖。

導出網絡拓撲圖，方便用戶檢查核對實時網結構是否與歷史差異；對所有歷史事件都具有保存、查詢功能便于分析問題。

4.5 節點數

配置50個節點。

4.6 流量控制

環網交換機支持VLAN、QOS功能，可實現流量控制。

5 安裝應用及實現的功能

（1）整個自動化綜合控制網采用臺灣MOXA工業級的設備，實現井下高溫、高濕等惡劣環境的穩定運行。

（2）系統支持光纖冗余環網工作模式，接節故障不影響整個系統性能，故障自恢復時間短（50 ms），通信更加可靠；所有交換機采用高性能的臺灣摩莎模塊化千兆交換機，避免網絡中部分節點故障，同時滿足以后的擴容和升級。

（3）礦井工業以太環網光纖冗余環網傳輸平臺運行穩定、可靠性好、線路機械強度高，礦井工業以太環網光纖冗余環網傳輸平臺通訊協議采用標準的TCP/IP網絡協議；

（4）平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠、抗干擾和雷擊能力加強。為數據、視頻、語音三網合一提供了足夠的帶寬。

（5）整個網管系統可對所有的綜合自動化網的網絡設備進行實時監控，出現故障實時報警。

（6）在礦辦公網與監控網（工業網）中采用網閘連接，實現監控網的安全隔離。

（7）采用先進的多主并發通訊模式，系統檢測速度快，實時性強。核心交換機提供OPC協議，支持監控軟件的集成。

（8）整個寬帶傳輸網徹底突破了低速總線下的技術瓶頸，系統節點容量大大增加，穩定性提高。

（9）由于以Internet/Intranet/Infranet為整體構架，具有開放的傳輸接入平臺，系統集成能力顯著提高，今后礦井各種自動化監測監控系統均可方便就近接入，易于擴展，無須重復布線，節約投資。

（10）平臺同時支持光纖多模、單模、超五類雙絞線傳輸介質，結構靈活；可方便與局域網企業綜合管理信息系統連接，實現信息共享。

（11）井下交換機經過防爆認證，具有MA，同時增加UPS電源保護，在市電停電后，可運行4個小時以上。

（12）支持多種網絡拓撲結構和多重冗余方式，如（單）環網冗余、單環雙節點冗余、雙總線冗余、雙環網冗余和環間冗余，本次投標方案采用單環單節點雙冗余環網。

（13）環網核心交換機具有路由功能的卡軌式模塊交換機。核心交換機有相對獨立的模塊插槽，每個模塊插槽能夠配置一塊引擎模塊，引擎模塊上的子卡插槽，可以配置不同種類的網絡接口卡。

（14）環網交換機支持多光口、電口混合連接，支持Web管理，支持SNTP簡單網絡時間協議，準確記錄故障時間。

（15）交換機管理軟件要求能統一配置、管理、監視所有交換機，可監視所有具有SNMP（簡單網絡管理協議）功能的設備；支持通訊故障自診斷、定位、報警；在更改設備配置時只要在網管工作站對相關設備進行合適配置，通過網管工作站對網絡設備進行日常管理、流量統計、故障分析等。

（16）交換機支持流量控制功能，防止廣播風暴；支持端口的優先級劃分和VLAN劃分；支持端口和MAC地址的綁定，提高系統安全性。

6 結論

礦井千兆環網的建設，完成了礦井各項信息系統的寬帶高速傳輸，適合井下多系統的接入。是集井下安全、生產管理控制系統的可靠傳輸平臺，為礦井綜合自動化建設提供有力的保證。