矿井千兆环网设计与应用

摘 要：随着数字信息自动化管理技术的不断深入，综合自动化网络、控制与传输应用都已经深层次的应用到各厂、矿企业的生产、管理。但是，由于煤矿生产环境影响。需要我们加大力度分析、有效的做好综合自动化网络、控制与传输。

关键词：矿井 信息 通信 环网 交换机

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0036-02

满足矿井数字信息系统传输，需要建设1000M工业以太环网做为各子系统传输平台，保证各系统的安全稳定的运行。系统传输平台设计为工业以太环网+现场总线的方式，主干传输光缆使用8芯单膜光缆。

建设传输平台作为一个整体进行监控与管理，使矿井在“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节全面实现信息化，实时掌握全矿井安全、生产、人员、经营等所有方面的信息，形成统一、完整的有机整体，以实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，建立起矿井数字信息系统集中监测监控管理系统。

1 传输平台拓扑结构

为了保证多环网通信的故障切换时间，可以布置支持三层动态路由功能的核心交换机两台在中心机房，可以缩短切换时间。传输介质可以使用单模光缆。

接入综合自动化平台的各种设备：如采集服务器、数据服务器、各子系统上位机、工程师站、操作员站、客户端等设备均直接接入中心机房的核心交换机上，井下各监控设备就近接入环网交换机。

全网建成后的性能可以保证达到以下水平：全网交换机连接基于单模光纤传输；光纤网络中的任何位置发生一个断点事故均可在瞬间内完成链路通信的恢复；全网基于统一、简洁的网络管理。

2 环网交换机选型

环网交换机采用台湾MOXA工业级交换机（图1）。

3 环网交换机布置设计

3.1 核心交换机

监控中心布置2台IKS-G6824-4GTXSFP-HV-HV核心交换机。配置参数：三层交换机，4个千兆单模光口，24个1000M电口。

3.2 井下环网交换机布置设计

井下环网交换机采用KJJ137隔爆兼本安型环网交换机。

端口配置：2个千兆单模光口，3个100M光口，13个百兆电口，8路以太网转485总线。

4 平台网管功能

4.1 诊断

自动生成网络拓扑图，方便安装、维护，便于网络设备管理与维护；所有事件信息都实现颜色状态显示，提醒用户及时维护网络。

诊断功能。

（1）监控ICMP和SNMP设备。

（2）更为细致的了解设备状态。

（3）支持报警和事件，同时可预先定义事件发生时所采取的动作如消息窗口， email，SMS或启动某个程序。

（4）状态配置。

（5）多端口分析器帮助全网的端口诊断和优化控制。

（6）MAC地址到IP地址的分配，搜索MAC。

（7）通过SNMP实现长时间的监控并计入日志。

4.2 配置

基于LLDP的拓扑发现（链路协议发现IEEE802.1AB），提供交换机、无线局域网和终端设备发现网络示意图，设备状态，链路和连接状态，电源和风扇状态……，ICMP（ping）和SNMP的可用性，MAC/TP地址分配，LION，BAT54 Rvail支持SNMP的交换机所设有支持ICMP的设备，支持轮训和SNMP V1 trap报警和时间日志，包括消息窗口，e-mail，SMS和程序启动等方式的报警动作。

配置功能。

（1）自动发现所有的ICMP和SNMP设备。

（2）保存并生成设备列表。

（3）输出列表到ACSII文件。

（4）导入特定产品模块，这样，用户可以为未知设备定制自己的模块。

（5）额外支持：Competence Center增值产品。

（6）多设备配置：同时配置多个设备，如：firmware固件升级。

（7）多端口管理器：同时配置来自不同设备的多个端口。

（8）整个网络或单个设备的陷阱日志。

（9）可单独为每个设备，端口，电源，风扇/机箱等设定各自状态发送的方式。

（10）配置RMON报警和事件集成的SNMP MIB浏览器。

4.3 报警分类

端口报警、电源报警、网络流向分析、网络流量分析。

可单独为每个设备，端口，电源，风扇/机箱等设定各自状态发送的方式配置IP参数和陷阱目标。提供端口，设备和VLAN管理功能，配置工具可以配置单独的任何设备和存货清单。

4.4 文档

文档可导出网络结构图。

导出网络拓扑图，方便用户检查核对实时网结构是否与历史差异；对所有历史事件都具有保存、查询功能便于分析问题。

4.5 节点数

配置50个节点。

4.6 流量控制

环网交换机支持VLAN、QOS功能，可实现流量控制。

5 安装应用及实现的功能

（1）整个自动化综合控制网采用台湾MOXA工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行。

（2）系统支持光纤冗余环网工作模式，接节故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短（50 ms），通信更加可靠；所有交换机采用高性能的台湾摩莎模块化千兆交换机，避免网络中部分节点故障，同时满足以后的扩容和升级。

（3）矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台运行稳定、可靠性好、线路机械强度高，矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台通讯协议采用标准的TCP/IP网络协议；

（4）平台传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力加强。为数据、视频、语音三网合一提供了足够的带宽。

（5）整个网管系统可对所有的综合自动化网的网络设备进行实时监控，出现故障实时报警。

（6）在矿办公网与监控网（工业网）中采用网闸连接，实现监控网的安全隔离。

（7）采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强。核心交换机提供OPC协议，支持监控软件的集成。

（8）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。

（9）由于以Internet/Intranet/Infranet为整体构架，具有开放的传输接入平台，系统集成能力显著提高，今后矿井各种自动化监测监控系统均可方便就近接入，易于扩展，无须重复布线，节约投资。

（10）平台同时支持光纤多模、单模、超五类双绞线传输介质，结构灵活；可方便与局域网企业综合管理信息系统连接，实现信息共享。

（11）井下交换机经过防爆认证，具有MA，同时增加UPS电源保护，在市电停电后，可运行4个小时以上。

（12）支持多种网络拓扑结构和多重冗余方式，如（单）环网冗余、单环双节点冗余、双总线冗余、双环网冗余和环间冗余，本次投标方案采用单环单节点双冗余环网。

（13）环网核心交换机具有路由功能的卡轨式模块交换机。核心交换机有相对独立的模块插槽，每个模块插槽能够配置一块引擎模块，引擎模块上的子卡插槽，可以配置不同种类的网络接口卡。

（14）环网交换机支持多光口、电口混合连接，支持Web管理，支持SNTP简单网络时间协议，准确记录故障时间。

（15）交换机管理软件要求能统一配置、管理、监视所有交换机，可监视所有具有SNMP（简单网络管理协议）功能的设备；支持通讯故障自诊断、定位、报警；在更改设备配置时只要在网管工作站对相关设备进行合适配置，通过网管工作站对网络设备进行日常管理、流量统计、故障分析等。

（16）交换机支持流量控制功能，防止广播风暴；支持端口的优先级划分和VLAN划分；支持端口和MAC地址的绑定，提高系统安全性。

6 结论

矿井千兆环网的建设，完成了矿井各项信息系统的宽带高速传输，适合井下多系统的接入。是集井下安全、生产管理控制系统的可靠传输平台，为矿井综合自动化建设提供有力的保证。