烟台矿业监测系统项目

发布时间:2015-12-28  点击数: 8

项目背景


      矿山资源的开发对人类赖以生存的环境造成了极大的破坏和污染。随着信息时代的到来,数字化矿上的建设必将成为实现煤炭企业高产、高效、绿色、安全开采的有效途径,是当今采矿科学、信息科学、人工智能、计算机技术和3S技术高的结合的产物,它将深刻改变传统的采矿生产活动和人们的生活方式,因此如何在有限资源条件下,在生态系统包容能力允许的条件下,探讨矿产资源的开发与环境保护,实现经济的可持续发展是21世纪人类面临的重大课题。再加上近年来矿难不断发生,加快了数字化矿山健身的步伐。矿山数字化系统是整个矿井安全生产监控系统信息的集成,是矿山企业信息化过程中的一项重要环节,通过实施矿山企业的数字化工程,可以提高矿山企业的生产效率,提升安全生产的可靠性,而前提是它需要一个快速、安全、稳定、可靠的网络平台为大量的信息流动提供支撑。


概述


      现在的大型生产监控管理系统中往往使用到多厂家提供的多种不同类型的设备和子系统,为了达到方便管理,保证系统运行稳定的目的,必须选择一个开放的通信平台,将各种设备和子系统的通信统一到标准的通信平台上。为保证良好的兼容性和可扩展性,本次方案中使用工业以太网 TCP/IP 技术作为整个系统的通信标准。其他的总线结构方式均通过总线端口转换为工业以太网信息包,在 IP 网络上进行传输。

采用工业以太网技术的优点:

1 整个宽带传输网彻底突破了低速总线下的技术瓶颈,系统节点容量大大增加,稳定性提高;

2 能在同一平台上运行不同的传输协议,从而建立企业的公共网络平台或者基础构架;

3 支持先进的多主并发通讯模式,系统监测速度快,实时性强,同时支持交互式和开放的数据存储技术。

 

       目前商用工业以太网的最佳运行利用带宽是其带宽的 50%左右,而通过评估计算,综合监控系统所需带宽流量大约在 200Mbps 左右(考虑最严酷情况下及设备的全矿井装备)。从而可以看出,若要真正实现"语音、图像、数据"三网合一,传统的 100Mbit/s 的主干网络难以满足需求,因此建议矿区矿区安全生产信息化系统工业以太网选择建设 1000Mbit/s 以太网作为传输平台。

       为了保证数据的实时性和可靠性,各子系统内部采用现场总线或TCP/IP方式通信。各子系统现场设备采集的数据经现场总线传输到控制站或基站,然后通过以太网接口上传到工业以太网进行传输。

 

 

矿山安全生产信息化系统监测需求


        整个矿山安全生产信息化系统数据传输平台采用工业以太网+现场总线方式,鉴于矿井的特殊条件,对井下现场总线有一些基本要求;

       1、 网络结构。网络结构以两级较为合适,即一级高速主干网下接一级中速(设备级)现场总线网,主干网采用光纤作媒体,能同时传输多媒体信息。对于矿区,从总调监控室到各个分控制室采用光纤传输,组建工业以太网。各个中段,可以根据需要,到井下铺设光缆,满足系统扩容要求。本方案对交换机的选择,考虑了以后系统的扩容需求。另外,考虑到矿井目前的现状,井下设备的拓扑架构以普通低速总线为宜。

      2、传输距离。根据矿井巷道要求,主干网传输距离应大于 10Km,设备级现场总线的传输距离能达100m以内。

      3、响应时间。对安全监控,考虑到矿井的要求,响应时间应在 1 秒以下,对生产监控应在数十毫秒数量级。

      4、供电。低速总线应能给被连接的现场设备直接供电或共缆供电,因此矿井低速现场总线的传输媒体一般不采用光纤,而采用普通的双绞线模式。

      5、矿井的电磁干扰较强,温湿度环境差,现场设备的抗干扰能力和对恶劣环境的适应能力应能满足要求。

      6、硬件软件支持。 选用的标准应有完善的硬软件支持,有开发工具,开发容易。

 

方案要求


实现工业以太网设计:

      工业以太环网平台硬件主要由总调监控室核心交换机、接入层环网交换机、光纤模块、传输光纤等组成,如需上联矿部网络系统或外网,还需防火墙、路由器等设备。

总调监控室的各种服务器、操作站等均直接接入核心交换机,其它设备通过环网交换机连接到核心交换机上,井下各监控控制主机、IP广播终端、带传输接口的人机定位基站等设备就近接入交换机,这种布局网络结构清晰,网络层次分明。数据采集服务器直接连到核心交换机上,链路路径最直接,采集数据快捷。

 

方案介绍


      此方案是本方案主要利用深圳三旺的网络交换机进行方案设计。其中骨干网络采用千兆网络,为矿区工业环网系统提供足够带宽的保障。

      核心部分由一台核心交换机IES5028M-4G组成,通过两根光缆,分别经过主竖井和斜井,至井下形成骨干环网连接方式。

      井下设备层交换机选用IES7110系列工业级导轨式千兆环网交换机,在充分考虑烟台天昊矿业有限公司井下生产扩展情况下,根据交换机的网络结构,环网交换机千兆光口做好充分预留。深圳三旺利用SW- Ring环网提供高可靠链路冗余机制,保证网络的自愈时间在5ms以内。

 

方案优势


     1、全网采用千兆网络为矿井各种综合信息提供足够带宽保障。

     2、调度中心核心交换机:采用IES5028M-4G千兆交换机,在提供了安全可靠性的同时,还提供了充足的千兆端口。

     3、 控制层采用IES7110系列导轨式交换机并入环网。为现场井上井下网络提供了良好、便捷的接入方式,同时,也提供了极为优越的可扩展性空间。深圳三旺交换机在提供千兆组环端口同时,提供了充足的现场设备接入网口。

     4、 井下环网交换机:在主井井口、主井-100米码头门信号室、-150米码头门信号室;在-200米中段码头门信号室、1号斜井口、67线井口、1采场入口、2号斜井口、3号斜井口;在车行斜井,井口、斜井炸药库、斜井7-8号车场间;12个节点配置12台工业级导轨式千兆环网可网管交换机,组成一期项目骨干相切环网。分别在斜井和-200米中段重要节点,做好交换机千兆端口预留,方便二期车行斜井和-200米中段盲井开拓扩容,搭建多个环形网络,提高整个网络的可靠性。

 

产品应用


      (1)MES5028M是一款高性能、高性价比的高端智能模组化管理型交换机。该产品是深圳市三旺通信技术有限公司自主开发的机架式模组型网管交换机。MES5028M交换机提供高级管理功能,如:SW-Ring、虚拟局域网、Trunking、服务质量 (Quality of Service)、速率控制、端口镜像,故障报警和固件在线升级。其独特的SW-Ring冗余环网技术为您的以太网络带来智能冗余。针对目前局域网中出现的安全问题,提供了 802.1x认证等安全功能,并且提供了可视化的 WEB 操作界面。该产品提供3个8口的模组化接口,光、电口数量可自行配备,光口接口类型可选。产品符合FCC、CE标准,满足工业4级设计要求,支持2路冗余电源输入和1路继电器告警输出,宽范围的工作温度能够满足各种工业现场的要求,可广泛应用于电力、水利、轨道交通等通信领域。

主要特性

支持IEEE802.3、802.3u/802.3x 、IEEE802.1Q、

IEEE802.1p、IEEE802.1D、IEEE802.1W 、IEEE802.1X

SW-Ring环网专利技术(故障恢复时间<20ms)

支持静态IGMP,GMRP

支持速率控制和广播风暴控制

支持SNMP V1/V2c/V3

支持2路电源100-240VAC/DC输入,电源冗余备份,1路继电

器告警输出

工业4级设计,无风扇设计

IP30防护等级

19英寸标准机架安装方式

 

      (2)IES7110-2GS是一款高性能、高性价比的中高端智能百兆网管型交换机。IES7110-2GS交换机提供8个10/100Base-T(X)和2个1000Base-FX(SFP插槽)。其采用了自主研发的SW-Ring环网技术(网络故障自愈时<20ms)用户可轻易设定冗余环网以增加网络可靠性,此外IES7110-2GS 还支持多种网络管理功能,如802.1Q VLAN、QoS功能、IGMP静态组播功能、端口汇聚、端口镜像等。该产品同时采用无风扇、低功耗、工业级设计,能够适应恶劣的工业环境,-40~75℃工作温度范围,能够满足各种工业现场的要求,提供经济的解决方案。

主要特性

支持8个10/100Base-T(X)和2个1000Base-FX(SFP插槽)

支持SW-Ring环网冗余专利技术,支持多种环网结构,网络故障自愈时间<20ms

支持IGMP侦听,RSTP,SNMP,802.1Q VLAN,QOS,端口汇聚,端口镜像等功能

支持Web、Telnet 管理功能

支持端口数据帧统计功能

支持异常状态告警功能

支持 MAC地址自动学习、自动老化

支持2路电源输入,1路告警输出

工作温度范围-40~75℃,存储温度范围-40~85℃

导轨式安装

 

      (3)IES7110-3GS是一款高性能、高性价比的中高端智能网管型交换机。IES7110-3GS交换机提供7个10/100Base-T(X)和3个1000Base-FX。其采用了自主研发的SW-Ring环网技术(网络故障自愈时<20ms)用户可轻易设定冗余环网以增加网络可靠性,此外IES7110-3GS还支持多种网络管理功能,如802.1Q VLAN、QoS功能、IGMP静态组播功能、端口汇聚、RSTP、SNMP、端口镜像等。该产品同时采用无风扇、低功耗、工业级设计,能够适应恶劣的工业环境,-40~75℃工作温度范围,能够满足各种工业现场的要求,提供经济的解决方案。

主要特性

支持7个10/100Base-T(X)和3个1000Base-FX(SFP插槽)

支持SW-Ring环网冗余专利技术,支持多种环网结构,网络故障自愈时间<20ms

支持IGMP侦听,RSTP,SNMP,802.1Q VLAN,QOS,端口汇聚,端口镜像等功能

支持Web、Telnet 管理功能

支持端口数据帧统计功能

支持异常状态告警功能

支持 MAC地址自动学习、自动老化

支持2路电源输入,1路告警输出

工作温度范围-40~75℃,存储温度范围-40~85℃

导轨式安装

 

       (4)IES7120-4GS该产品是一款高性能,高性价比工业级网管型工业以太网交换机。该产品提供有16个10Base-T/100Base-TX以太网电口和4个SFP插槽接口的千兆光口。该产品所有电口均支持自动流速控制,全/半双工模式和MDI/MDI-X自适应。该产品具有标准的工业级设计,其所有器件均选用工业级器件,同时采用无风扇,低功耗设计,能够满足各种工业现场的要求,实现了较高的可靠性。

主要特性

支持16 个 10Base-T/100Base以太网电口和4个1000Base-FX光口

支持 MAC地址自动学习、自动老化

支持8K MAC地址表

支持端口设置

支持带宽管理

支持WEB页面配置,配置文件的导入导出以及系统在线升级

支持基于端口的 VLAN和 IEEE 802.1Q VLAN,有效隔离广播域

支持GMRP、IGMP Snooping和静态多播过滤

支持RSTP,环网恢复时间小于50ms

SW-Ring环网专利技术,支持单环、双环、耦合环,链路环等环网功能(网络故障自恢复时间<20ms)