CN103726878A - 煤矿工业以太环网装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了煤矿工业以太环网装置，属于工业以太环网技术领域，本发明要解决煤矿井下各监控***信息不能互通的问题。技术方案为：包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机。

Description

煤矿工业以太环网装置
  
技术领域
本发明涉及一种工业以太环网技术领域，具体地说是煤矿工业以太环网装置。 
背景技术
煤矿井下安装了不同厂家各种监控***如安全监测监控***、井下人员定位考勤***、井下数字语音广播***、无线通讯***、井下无人值守泵房***、变电所集控***、煤矿井下智能放炮***以及对井下重要场所的视频监控***等。上述各种***建于不同时期，使用不同的技术，各***无法有效的集成，各自处于相互独立的状态。各个***都需要从集控中心独立的连接一条通至井下的通讯线路，造成通讯线路大量重复投资，维修、维护困难，信息不能互通，使各种监测监控信息和自动化***信息不能很好的整合、利用。且通讯线路不统一，悬挂困难不美观。 
以太网(煤矿工业以太环网装置th煤矿工业以太环网装置rn煤矿工业以太环网装置t)指的是由X煤矿工业以太环网装置rox公司创建并由X煤矿工业以太环网装置rox、Int煤矿工业以太环网装置l和D煤矿工业以太环网装置C公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。 
用在工业环境的以太网叫工业以太网，目前很多公司都推出了自己定义应用层协议的工业以太网，如西门子的PROFINET，贝加莱的powerLINK等等。工业以太网的拓扑结构可以是总线、星型、环型，组成环型的工业以太网叫工业以太环网。 
工业以太环网具有以下优点： 
1、应用广泛。以太网应用是最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程议事如Visual C++,Java,VisualBasic等都支持以太网的应用开发，有巨大的网络基础和长期的经验知识，以及目前所有流行的操作***和应用也都与以太网兼容；
2、通信速率高：千兆光纤环网，分支也达到100兆。而传统的现场总线最高速率只有12Mbit/s，显然以太网速率要比传统现场总线要快的多，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求；
3、资源共享能力强：随着网络的发展，以太网已渗透到各个角落，网络用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联入互联网的任何一台计算上就能浏览工业控制现场的数据实现“管控一体化”，这是任何一种现场一都无法比拟的；
4、可持续发展潜力巨大：以太网的扩展性好，容易安装开通，并且可靠性较高。以太网接入采用异步工作方式，很适合于处理IP突发数据流。目前以太网从共享媒质转向全双工LAN交换后，在相当程度上实现了计算机间的信息隔离，消除了链路带宽的竞争和潜在的碰撞机会，同时使以太网的传输距离也大大地得到扩展。
若能将工业以太环网技术应用于煤矿井下各监控***的通讯中，则会解决上述各种问题。 
发明内容　　
本发明的技术任务是针对以上不足之处，解决煤矿井下各监控***信息不能互通，各自处于相互独立状态的问题；解决通讯线路复杂，重复投资的问题；解决了通讯线路不统一，悬挂困难不美观的问题，提供一种将以太网技术应用于煤矿井下各总线型监控***的通讯中的煤矿工业以太环网装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 
采用光纤通信、链路冗余、快速自愈等技术，建立了开放性工业数字网络***，实时传输监测、监控、语音、视频信息，为煤矿综合自动化提供高速信息通道，实现了减人提效和科学管理。
煤矿工业以太环网装置，包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机；地面监控中心通过光纤线缆及核心交换机、井下交换机与井下各总线型监控***实现信号通讯，井下各总线型监控***之间通过光纤线缆及井下交换机互相之间进行信号通讯。 
所述的核心交换机为SICOM6000型号冗余交换机，井下交换机为SICOM3024型号冗余交换机。 
所述的总线型监控***为经数字化技术改造的安全监测监控***、井下人员定位考勤***、井下数字语音广播***、无线通讯***、井下无人值守泵房***、变电所集控***、煤矿井下智能放炮***、井下视频监控***。 
所述的总线型监控***通过的嵌入式接口通过光纤线缆连接至井下交换机。 
所述的核心交换机与各井下交换机成环网，环网中的1段光纤电缆上设置有断点。 
所谓数字化技术改造，为现有技术，数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。数字化将任何连续变化的输入如图画的线条或声音信号转化为一串分离的单元，在计算机中用0和1表示。 
本发明的煤矿工业以太环网装置和现有技术相比，具有以下优点： 
1、将以太网技术应用于煤矿井下各总线型监控***的通讯中，各总线型监控***实现信息互通，可实时传输监测、监控、语音、视频信息；
2、采用了工业以太环网冗余结构通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余，减少网络单点故障，增强整个通信网络在突发情况下的生存能力；
3、以太网性能价格比好，初始成本和运营成本均较低；
4、其次以太网通讯技术，避免了重新布线的成本；
5、采用自动化集控后，可减少岗位工；
6、由于基于工业以太网建立的各***安全性和可靠性增加，对于设备管理和企业管理带来的间接经济效益是无法估量的；因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。 
附图1为煤矿工业以太环网装置的结构框图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 
实施例1： 
本发明的煤矿工业以太环网装置，其结构包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机；地面监控中心通过光纤线缆及核心交换机、井下交换机与井下各总线型监控***实现信号通讯，井下各总线型监控***之间通过光纤线缆及井下交换机互相之间进行信号通讯。
实施例2： 
本发明的煤矿工业以太环网装置，其结构包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机；地面监控中心通过光纤线缆及核心交换机、井下交换机与井下各总线型监控***实现信号通讯，井下各总线型监控***之间通过光纤线缆及井下交换机互相之间进行信号通讯。
核心交换机为SICOM6000型号冗余交换机，井下交换机为SICOM3024型号冗余交换机。 
核心交换机与各井下交换机成环网，环网中的1段光纤电缆上设置有断点。 
井下交换机为4台SICOM3024型号冗余交换机，分别位与煤矿井下的中央变电所、2号变电所、三采区变电所及-550变电所。 
使用时，1、交换机物理连接上成环型； 
2、工作时整个网络成环网链状结构，设有断点的一段光纤电缆是不传输数据，只传输硬件间的数据流，用来相互通知各自的状态给其他设备。环型上的每一个设备都知道并随时通知其他设备自己的状态。
3、一旦有一段网络发生故障，临近交换机会马上通知其他交换机，极短的时间内这一信息就会传遍全网。 
4、作为“根”的核心交换机就会实行切换，就是原来没有数据通过的那段链路马上进行数据传输。整个切换时间为30毫秒。整个网络还是呈链状工作状态，实现冗余。 
5、当损坏的网络修复后，网络恢复到初始工作状态。 
实施例3： 
煤矿工业以太环网装置，包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机；地面监控中心通过光纤线缆及核心交换机、井下交换机与井下各总线型监控***实现信号通讯，井下各总线型监控***之间通过光纤线缆及井下交换机互相之间进行信号通讯。
核心交换机为SICOM6000型号冗余交换机，井下交换机为SICOM3024型号冗余交换机。 
总线型监控***为经数字化技术改造的安全监测监控***、井下人员定位考勤***、井下数字语音广播***、无线通讯***、井下无人值守泵房***、变电所集控***、煤矿井下智能放炮***、井下视频监控***。 
总线型监控***通过的嵌入式接口通过光纤线缆连接至井下交换机。 
核心交换机与各井下交换机成环网，环网中的1段光纤电缆上设置有断点。 
井下交换机为4台SICOM3024型号冗余交换机，分别位与煤矿井下的中央变电所、2号变电所、三采区变电所及-550变电所。 
地面监控中心利用光纤通信技术和工业以太环网技术传输煤矿井上、井下各主要环节总线型监控***的实时数据信息及控制命令，并通过嵌入式接口连接各种总线型监控***，可处理数据、语音、视频、图形等各种多媒体信息；地面监控中心不仅可以看到总线型监控***传上来的各种参数和图表、图形等还可以交互式任意观察相应的井下设备的工业电视画面。以信息集成平台为核心，基于分面式实时数据库、OPC技术、工业组态技术，自主开发了组态软件，实现 了各井下总线型监控***的无缝集成和安全生产实时数据的WEB浏览和显示。 
对井下原有的安全监测监控***、井下人员定位考勤***、井下数字语音广播***、无线通讯***、井下无人值守泵房***、变电所集控***、煤矿井下智能放炮***、井下视频监控***进行数字化技术改造，降低了各总线型监控***运营成本，提高了各总线型监控***安全性和可靠性，通过接口和协议的标准化，实现各总线型监控***的互连，保证了原总线型监控***的稳定、安全运行，通过光纤环网实现了遥信、遥控、遥测的功能，实现了信息共享。 
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的三种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。 

Claims (5)

1.煤矿工业以太环网装置，其特征在于包括管控地面以太网模块、工业以太环网模块和子***现场总线监控网模块，位于煤矿井上的管控地面以太网模块包括地面监控中心、核心交换机，地面监控中心实现对整个煤矿工业以太环网装置集中控制和监视；工业以太环网模块包括位于煤矿井下的井下交换机；子***现场总线监控网模块包括位于煤矿井下的各总线型监控***；地面监控中心通过光纤线缆连接至核心交换机，核心交换机与各井下交换机的千兆光口采用光纤线缆依次相连，使核心交换机与各井下交换机成环网，总线型监控***通过光纤线缆连接至井下交换机；地面监控中心通过光纤线缆及核心交换机、井下交换机与井下各总线型监控***实现信号通讯，井下各总线型监控***之间通过光纤线缆及井下交换机互相之间进行信号通讯。
2.根据权利要求1所述的煤矿工业以太环网装置，其特征在于核心交换机为SICOM6000型号冗余交换机，井下交换机为SICOM3024型号冗余交换机。
3.根据权利要求1所述的煤矿工业以太环网装置，其特征在于总线型监控***为经数字化技术改造的安全监测监控***、井下人员定位考勤***、井下数字语音广播***、无线通讯***、井下无人值守泵房***、变电所集控***、煤矿井下智能放炮***、井下视频监控***。
4.根据权利要求1所述的煤矿工业以太环网装置，其特征在于总线型监控***通过的嵌入式接口通过光纤线缆连接至井下交换机。
5.根据权利要求1所述的煤矿工业以太环网装置，其特征在于核心交换机与各井下交换机成环网，环网中的1段光纤电缆上设置有断点。
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