礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)以太環(huán)網(wǎng)建設(shè)探討

沈琛琛

摘要：隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，在礦井的實際生產(chǎn)中自動化控制技術(shù)和智能傳感技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，礦井安全控制系統(tǒng)的自動化和智能化程度都得到了有效提高，在實際的傳輸過程中數(shù)據(jù)變得更加復(fù)雜，安全監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)也更重。本文主要對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)建設(shè)進行了探討。

關(guān)鍵詞：礦井 安全監(jiān)控系統(tǒng) 以太網(wǎng) 建設(shè)

現(xiàn)在很多礦井在實際的生產(chǎn)中都配備了能夠滿足各種應(yīng)用場合和實際需要的監(jiān)測和監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)臅r候基本上都是通過系統(tǒng)自身的通信電纜傳輸?shù)降孛娴模@樣就可能在礦井中造成重復(fù)布線、資源浪費以及維護工作比較重等情況。而通信因為是采用傳統(tǒng)的窄帶主從式，當(dāng)通信設(shè)備數(shù)量不斷增加的時候，通信的技術(shù)缺陷就會凸現(xiàn)出來。面對這種情況的時候，如果用以太網(wǎng)來建設(shè)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的話就能夠有效的解決系統(tǒng)遇到的技術(shù)缺陷，同時也能夠讓安全監(jiān)控系統(tǒng)的運行可靠性、穩(wěn)定性、安全性、通信抗干擾性、環(huán)境適應(yīng)性以及實時性等都得到比較明顯的提高。在煤礦行業(yè)中采用以太網(wǎng)冗余技術(shù)和多主并發(fā)通信技術(shù)能夠讓礦井的各項監(jiān)控系統(tǒng)有效的實現(xiàn)集成。

1 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)建設(shè)的適用模型介紹

在工業(yè)現(xiàn)場運行的通信系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是其中價格比較低、性能比較可靠的一種，它能夠有效的實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點數(shù)字通信，在自動化的控制領(lǐng)域中現(xiàn)場總線是一種運用比較廣的技術(shù)。而對工業(yè)以太網(wǎng)的研究和分析則是最近幾年時間才開始的，隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢將會和現(xiàn)場總線相結(jié)合，對于礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)來說，也必將建成和工業(yè)現(xiàn)場總線相結(jié)合的工業(yè)以太網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)。本文主要根據(jù)礦井信息化和自動化發(fā)展的實際情況以及井下拓撲結(jié)構(gòu)的實際情況，設(shè)計出了采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的分布式混合模式，把各個現(xiàn)場總線的網(wǎng)段、智能傳感器、控制器以及DCS等通過以太網(wǎng)有效的集成在一起，在對比較復(fù)雜的工業(yè)控制任務(wù)進行完成的時候主要是利用各自的優(yōu)點來實現(xiàn)的，這樣構(gòu)成的安全控制系統(tǒng)就能夠很好的滿足煤礦的實際生產(chǎn)需要，在和煤礦信息網(wǎng)絡(luò)連接之后，就能夠形成一個集管理和控制為一體的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最終能夠很好的滿足建設(shè)煤礦綜合自動化和信息化的要求。網(wǎng)絡(luò)的模型如圖所示。

2 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)建設(shè)的設(shè)計分析

在對工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的礦用光纖傳輸平臺進行設(shè)計之前，需要先對礦井信息源以及工業(yè)以太網(wǎng)在礦井控制系統(tǒng)中的可行性進行研究，同時還需要對工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模型以及性能進行分析和研究。礦井主要是以1000Mbt工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，然后和各種現(xiàn)場總線結(jié)合，在井下傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性能夠得到很好滿足的基礎(chǔ)上，主要是通過TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)信息的集中傳輸，這樣也能夠為以后各個子系統(tǒng)提供兼容性比較良好的接口。在建好之后井下以及地面就具有可以對現(xiàn)有的多種系統(tǒng)進行有效集成、可以進行動態(tài)的定位以及能夠很好適應(yīng)以后新建的各種綜合化自動控制系統(tǒng)和單獨的安全監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制平臺，這樣就能夠?qū)Ω鞣N監(jiān)測和監(jiān)控信息進行綜合的利用，同時還能夠讓系統(tǒng)的監(jiān)督、監(jiān)管和監(jiān)控性能得到有效的提高，最終讓礦井生產(chǎn)的安全性得到有效的保證。而且這個系統(tǒng)還能夠在保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，節(jié)約總體的建設(shè)成本和實際的運行維護成本。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括了：信息的采集和控制結(jié)構(gòu)、信息的傳輸結(jié)構(gòu)以及信息的管理結(jié)構(gòu)。

3 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)建設(shè)的實現(xiàn)分析

工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)主要是由12芯礦用光纜中的2芯單模光纖鏈接井下和地面的以太網(wǎng)交換機的千兆光纖端口，這樣就有效的形成了一個主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，這個主干傳輸網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能、千兆帶寬以及環(huán)型結(jié)構(gòu)，當(dāng)主干傳輸網(wǎng)絡(luò)中的任何一處節(jié)點或者線路出現(xiàn)問題而斷開的時候，它都能夠在非常短的時間內(nèi)自動恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸，這樣系統(tǒng)在進行信息傳輸?shù)倪^程中，安全性和可靠性就能夠得到有效的提高。

以太網(wǎng)交換機主要設(shè)置在離采掘工作面比較近的變電所中，只需要把這些工作區(qū)域中的相關(guān)信息采集信號接入到變電所的以太網(wǎng)交換機中，然后再通過工業(yè)以太網(wǎng)就能夠讓這些信息傳輸?shù)降孛娴谋O(jiān)控中心，如果礦井的井下巷道距離很長的話，采用工業(yè)以太網(wǎng)就能夠節(jié)約很多的傳輸電纜。在安全監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)所占的帶寬比較大，但是對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率卻比較低，所以采用這種系統(tǒng)能夠有效滿足中型以及中大型礦井現(xiàn)在的實際生產(chǎn)需求，同時還能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進行比較合理的規(guī)劃和運行一些安全策略，從而讓安全監(jiān)控系統(tǒng)的運行變得更加的安全和可靠。

4 結(jié)束語

在礦井的實際生產(chǎn)中采用以太網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效的提高礦井的生產(chǎn)效率，保證礦井的安全生產(chǎn)，讓企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益都能夠得到有效提高，從而讓企業(yè)能夠得到更加快速和穩(wěn)定的發(fā)展。

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