[p]引言

引言：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。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。近年来，随着信息技术在煤炭企业的不断应用和深化，矿山自动化已成为矿山企业发展的热门话题。

随着信息时代的到来，数字化正随着IT技术的迅猛发展,快速地渗透到生产、生活的方方面面。数字化工厂、数字化交通、数字化安防等数字化概念随之出现，而随着IT技术在煤炭企业的不断应用和深化，数字化矿山也应运而生。数字化矿山是建立在数字化、智能化、虚拟化、自动化基础上的，由计算机网络的管控一体化系统，它综合考虑生产，经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，为矿山整体规划、安全生产、决策管理提供有效的支撑平台，在保障矿区持续发展的前提下，优化其资源配置，提高经济效益和市场竞争力。

数字矿山的最终目标是实现矿山综合自动化

随着煤矿生产环节的自动化、集成化、信息化、智能化的发展，特别是矿井高速网络的快速推广应用，使得煤矿安全生产的自动化水平、监测监控能力、信息化程度在不断提高，整体效益也在不断显现。数字矿山的迅速发展，其最终目标就是实现矿山综合自动化。数字化矿山的建设已成为实现煤矿企业高产、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 S技术高的结合的产物，它将深刻改变传统的采矿生产活动方式。

近年来矿难的不断发生，也加快了数字化矿山建设的步伐。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。

矿井高速传输网络的选择

由于煤矿生产包含采掘、运输、提升、供电、通风和排水等多个环节，就决定了矿井监测、控制子系统多元异构的特征，因此，集成和整合矿山各子系统就必须要一个统一可靠的传输网络平台。

要实现对井上、井下生产、安全等各环节和主要设备的有序运行，就必须将所有子系统通过联网，并采用计算机网络技术，对全矿井生产和安全各子系统进行综合控制、监测和监视的智能化管理。而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，同时由于技术标准的不统一各子系统内部采用的现场总线或TCP/IP方式通信也不尽相同。所以为了达到方便管理，保证系统的稳定运行，必须选择一个开放的网络通信平台，将各种设备和子系统的通信统一到标准的网络通信平台上。

工业以太网具备良好的兼容性和可扩展性，其他的总线结构方式均可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。因此，工业以太网成为了矿井高速传输网络的首选，使用工业以太网 TCP/IP 技术作为整个系统的通信标准，可为数字化矿山的建设提供了一个快速、安全、稳定、可靠的网络通信支撑平台。

作为全球领先的工业互联网解决方案提供商，三旺通信专注工业通信领域十余年，在工业以太网网络通信方面有着丰富的经验积累，并凭借先进的技术和高品质的产品为数字化矿山系统提供着可靠的通信解决方案。

工业以太网在数字化矿山系统中的应用

以烟台天昊矿业的矿山安全生产信息化系统解决方案为例。

为保证系统良好的兼容性和可扩展性，该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。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信息传输。

系统基本要求

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，对井下现场总线的有以下基本要求：

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。

、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

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。

▲三旺通信矿山安全生产信息化系统解决方案示意图

三旺方案介绍

此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。

三旺方案优势

1、交换机设备-40～75℃的工作温度，无风扇、工业4级设计等坚固工业特性，可适应矿井恶劣的现场环境。

2、全网采用千兆网络作为骨干网络，为矿井各种综合信息提供足够带宽保障。

、调度中心核心采用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。

4、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。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。

5、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，用户可轻易设定管理冗余环网以增加网络可靠性。

6、分别在重要节点，做好交换机千兆端口预留，方便二期开拓扩容，搭建多个环形网络，提高整个网络的拓展性。

现今，工业以太网技术因具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近年来,随着网络技术的发展,以太网在工业通信控制领域的应用也越来越广泛。作为工业通信提供商的三旺通信，也在积极推动工业以太网在各行业领域的应用，并为各行业的通信传输提供可靠的通信设备及解决方案，促进行业自动化、信息化、智能化的发展。