基于多网融合技术的矿山控制系统设计

摘要：煤矿企业综合自动化系统往往包含多个子系统，且各个子系统光纤网络的带宽资源并没有充分利用，其存在相互之间数据无法进行共享的问题。本文根据矿山综合自动化系统未来发展的需求，基于多网融合技术将矿山人员定位系统、地下矿山监测监控系统、地下矿山通信联络系统与地下矿山自动化控制系统的数据上传至地面控制中心进行统一管理，设计了新型的矿山控制系统。

关键词：多网融合技术 控制系统 矿山

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0003-01

1 引言

随着我国煤炭事业的不断发展，煤矿生产工艺不断的提高，煤矿企业对于生产过程的监控与生产过程信息的综合利用等多个方面的需要日益增长，网络化、自动化与智能化成为了煤矿企业提高生产效率与保障生产安全的重要手段。目前在很多煤矿企业中陆续建立了矿山人员定位、矿山监控与矿山通信联络等网络系统。但是很多企业的地下矿山三大系统是相互独立的，缺乏必要的总体设计与规划。在这种情况下，不同的子系统需要建立各自的通信传输平台，数据格式也缺乏必要的统一。极有可能出现重复性投资，对于后续施工、操作以及修理也会存在很多不良的影响。而通风机、水泵、空气压缩机等矿山主要的生产设备往往采用人工操作与管理的方式，并没有相应的独立自动化系统进行控制。针对以上问题，本文基于多网融合技术，建立了满足矿山人员定位系统、地下矿山监测监控系统、地下矿山通信联络系统的自动化集成要求的矿山控制通信传输系统。

2 矿山综合通信传输平台

矿山综合通信传输平台的建立是基于多网融合技术的矿山数字化系统建设的重要基石。矿山综合通信传输平台主要由地面核心交换机、以太网交换机以及综合分站等设备所构成。其中矿山综合通信传输平台中的主干前兆通信网络主要由地面核心汇聚层交换机与矿用以太网交换机所构成。矿山综合通信传输平台的主干光纤来自于地面核心汇聚层的交换机。由一个矿山从上至下将不同位置的矿用以太网交换机全部连接起来，并使用矿山底部的交换机引出，经过另外一个矿山口连回地面核心汇聚交换机，最终形成光纤环网。这一光纤环网能够提供充足的线路冗余，如果其他线路出现问题时，可以将其切换至冗余链路以保障通信畅通。在矿井企业设置矿用电话端口，通过矿用电话线路将终端数据上传至中级语音网关，并采用5种类型的中继网关接入至综合通信传输系统，从而实现IP程控电话调度。

3 地下矿山监测监控系统

地下矿山监测监控系统主要划分为矿山环境监测系统与视频监控系统两大部分。第一个部分，矿山环境监测系统的职能主要是用于监测矿山内部是否有毒有害气体超标，并对矿山内部的风速、风压、温度、通风设备的运行状态进行监控。矿山环境监测系统能够在危险发展阶段就能够发现危险的源头，从而能够指导相关技术工作人员及时排除安全隐患，避免事故发生以及减少事故发生所造成的损失。地下矿山监测监控系统的建设应该按照我国《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》的要求，从而按照相关要求建立监测控制站，在经过监测控制站处理之后，将所监测得到的数据进行处理之后再传送至地面控制中心。第二个部分为矿山视频监控系统，使用IP网络摄像机。在矿山信号房，提升机房，以及井口、紧急避险设施、井下爆破器材库等位置安置摄像机，通过综合信息传输平台，将人员进出状况等视频信息传输至地面控制中心。

4 矿山工作人员定位系统

一旦矿山出现矿难事故，通过矿山工作人员定位系统，可以及时、准确地将相关人员的位置信息传送出去，从而节省大量的人员搜救时间。矿山工作人员定位系统主要通过在各个出入井口等地点安装人员定位读卡器，读卡器通过无线技术接受工作人员的身份信息并将所在地点、身份、时间传输至地面控制中心。地面控制中心人员则通过GIS矿山低通实施观测矿山人员分布，并将无线信号工作区域中的工作人员精确定位，也可以完成相关工作人员的工作活动路线演示，对相关工作人员进行工作状况监控。

5 自动化控制系统的虚拟局域网的划分

自动化控制系统的虚拟局域网能够将一个物理网段从逻辑上划分为若干个子网络，从而摆脱了物理区域的限制。在基于多网融合的矿山控制设计过程中为了避免网络风暴，可以使用虚拟局域网来进行矿山工作人员的定位与检测，并保障视频监控与通信联络互相不干扰。可以由地面的核心汇聚交换机创建不同的虚拟局域网，并在每一个虚拟局域网下创建私网地址。并在矿井中各个交换机上创建相同的虚拟局域网，从而实现上线端口的通信功能。将不同的子系统接入其自己的交换机端口，将同一个系统所在的端口中加入虚拟局域网，以实现局域网内部的通信。

6 结语

我国很多国有煤矿的矿山自动化控制工作经过多年的建设，成功的运行了多套独立的自动化控制系统，为矿山安全生产工作提供了有力的支持。但是，由于各个自动化控制系统的独立运行，形成了信息孤岛，对信息利用的最大化造成了一定的阻碍。伴随着煤矿企业的不断发展，各种新型的信息系统的不断引进，如何将新型系统有效地整合起来成为当前矿山控制系统设计的一大难题。本文认为最有效的解决办法就是使用系统集成的思想实现矿山综合信息化，需要通过采用多网融合的技术，建立满足不同矿山企业需要的大型开放式分布控制系统。从而将已经建设的自动化子系统有效地融合在一个综合自动化平台上，最终实现矿山生产环境的自动化协调工作。

参考文献

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