矿井数字化网络建设

煤矿数字化网络建设煤矿数字化网络建设 摘要：摘要：矿井数字化网络建设是煤炭高产高效安全生产的重要保障。而数字化建设的重点是 矿井网络监控和矿井移动通信的建设。煤矿综合业务数字化、网络化、集成化管理是发展 的一个必然趋势。 关键字关键字：数字化 网络 通信 监测 1 1 引言引言 矿井数字化通信网络系统采用光纤为主干网，以矿井移动通信为补充，并以计算机网 络为基础和依托，是基于数字交换技术、计算机网络技术、开放式、数据库技术的各种信 息的有机集成新型网络，该网络将语言通信、生产监控、安全检测三者综合为一体，还可 以实现与外部程控交换机的互联。 1、 矿井数字通信网络设计矿井数字通信网络设计 矿井数字通信网络主要用于监测、监控和语音通信。监控终端传送的数据及图像信息 可以采用数字光纤网进行传送，然而要实现更灵活、高效的语音信息的传递，使用传统的 井下防爆电话远远不能满足需要。理想的随时随地实时通话业务可以用井卜移动通信技术 来实现。因此井下数字通信网络需要采用有线数字光纤网和移动通信技术相结合的方式来 实现。矿井主干网以光纤光缆为传输通信，采用 CAN(conlml area network)总线结构，是一 种全分散、智能化、多点互联的双向串行数字通信网络。 1.1 网络监控部分网络监控部分 矿井数据信号主要分为低速率数据信号和监视图像信息。井下低速率数据信号是指煤 矿安全生产监测监控信号，主要包括:各采掘工作面的气体（CH4.CO 等） 、温度、风压等与 安全密切相关的模拟量的监测;矿井各种设备的自动监测监控和大型设备的故障诊断信息。 主要包括:开采工作面工况监测，井下数十条原煤胶带的监控，井下轨道运输监控，电力电 网监测，束管监测，提升机状态监测，通、压、排设备监测，原煤贮、装、运自动化，对 这些信号的井卜统一传输可采用低速率复接光纤传输光端机进行复接调制、光纤传输。井 下主要生产环节、设备的图像实时监视采用煤矿光纤工业电视系统，主要山矿用光纤摄像 仪(CCD 摄像头)、矿用视频光端机、矿用阻嫩光缆、光缆分线盒、地面视频光接收机、工 业电视矩阵切换器等组成，以满足煤矿一并下恶劣环境的特殊要求。为了提高光纤通道的 宽频带特性及井卜防爆的特有特点，并考虑环境、复用技术和性能价格比等囚素，对于采 用光纤传输宽频带的井下工业电视图像信号，目前煤矿中基带传输的方式较为实用。在距 离较远的情况下，可以采用二波分复用或四波分复用技术。在不需要实时监视或不太重要 的场合.可以采用时分复用(TDM)技术。 1.2 网络系统布局网络系统布局 矿井数字网络主干网以光纤光缆为传输信道，考虑并下的特殊情况，宜选择多模光 纤，利于井下光纤的接续。光缆主要铺设于副井筒、井下大巷和主要的联络巷道、主于网 考虑到矿井的特点，网络拓扑采用总线型加分支器可构成树型网络。井下防爆网络交换机 之间的传输采用 100 MB 的光纤以太网通信方式，防爆网络交换机与其他关联设备接人光 纤主干网有光纤接人、同轴电缆接入、漏泄电缆无线接人等 3 种方式. 矿井光纤网络采用 CAN 总线结构，井下网络为二级,即一级高速主干控制网，下接一级设备级总线网。 （1）调度室。负责整个生产监测监控系统数据、图像的分析和处理。 (2)监测监控。监测监控节点山摄像头，传感器等部分组成，包括瓦 斯监测节点、给排水节点、通风机钱点和电网供配电节点，实时监测井下生产、安全系统 运行。 (3)总线监听节点。主要负责总线上各类功能节点与总线联系正常与否的巡回监测，并 形成监测报告随时向总线公布。 4)控制中心、交换机、基站节点。在交换中心和基站之间采用光纤有线连接，基站和 移动台之间是无线连接。 1.3 监测监控系统管理监测监控系统管理 监测监控系统管理作为矿井安全生产的重要环节，其管理对系统设备的可靠运行及作用的 有效发挥起着至关重要的作用，从矿井现场来看，应该从以下几个方面加强管理监督： 1、 地面主控室主、副机，UPS 电源、服务器、通信设备的日常巡检、维护，数据的维护、 瓦斯数据保存、报表定期打印 2、 主通信线路的定期检查、测试。 3、 井下现场分站、分站电源、各种传感器的管理检修维护 除此之外，矿井应严格执行以瓦斯涌出量定风、以风定产的规定，杜绝瓦斯超限作业， 定期对矿井瓦斯数据、瓦斯发展变化趋势进行分析，掌握全矿瓦斯变化规律，对全矿采掘 子网 调度室总线监控瓦斯监控 1温度监控风压监控 交换机基站 1控制中心中继器 1 中继器 2变电所 基站 3 基站 2瓦斯监控 2 CAN 总线 衔接、安全生产等决策提供可靠的理论依据。 2、矿井移动通信部分、矿井移动通信部分 矿井移动通信部分主要是为了实现随时随地的语音通信而设计的，是有线光纤数字网 络的补充。由于矿井万巷道众多，造成电磁波传输衰减很大，仅使用电磁波进行无线通信 是很难实现，因此要想实现井下无线通信必须在巷道口设置基站，在基站与移动台之问采 用无线信道进行通信凶为光纤频带很宽，基站与基站之间、基站与交换机之间的信息传输 都可以利用已有的光纤数字网。 2.1 移动通信网络系统布局移动通信网络系统布局 因为巷道分布复杂，特别是巷道中有很多拐弯，巷道内的电磁波损耗严重。对于一个 直角拐弯来说，电磁波的传输距离几乎缩短一半，因此，对矿井移动通信系统组网方式而 言，采用多基站组网方式实现全矿通信，必须在巷道交义处设置基站，以消除通信盲区， 达到系统的最大覆盖。鉴于以上分析，提出了采用移动台、基站和程控交换机的二级网络 结构，组成单区多基站系统。采用该种组网方式可以使各基站的移动用户接续速度快、时 间短。系统由系统控制中心、交换机、基站、移动台组成 见图 2.2 移动通信网络主要功能移动通信网络主要功能 (1)基站单元。主要有无线收发装置,DSL 传输模块和反馈系统。其功能主要完成移动 台和移动台之间以及移动台与有线用户之问的话音通道控制和接续，负责小区内话音接续 控制以及完成越区移动台间通话信息的转发等。 (2)交换机单元。主要由系统控制管理模块、转发器接口电路、电话互联器、程控交换 单元及电源组成。其功能主要是管理和控制整个系统的运行，包括选择和分配信道、监视 话音信道状态、监视系统运行和故障报警等 (3)系统控制中心。主要由 1 台公控机及系统管理软件组成，并与系统控制器连接。山 于所有的交换和控制是由系统管理终端完成的，系统控制器和系统管理终端的数据交换极 为频繁，所以，系统控制器和系统管理终端之间的连接必须用高速数据总线。 CAN 总线 控制中心交换机 心 基站 1 交换机 基站 2 基站 n移动台 (4)移动台。主要是车载台和手持机。车载台和手持机都工作在双工方式，移动台由收 发信机、天线、电源和控制单元组成。 3、计算机网络邵分、计算机网络邵分 计算机网络是综合调度信息通信系统地面部分实现的基础和依托，该网络系统采用 Intranet 技术，由各种服务器和 WWW 浏览器组成实现安全生产监测及调度数据信息、 WWW 浏览功能以及监视图像的网络传输和控制。 该网络通过对煤矿安全、生产监测系统进行数据的再采集和处理，存入相应数据库， 并和生产、营销、调度、管理各类数据库子系统形成综合数据库系统，实现各种信息资源 共享。应用 Inlranet 技术，经过对该综合数据库文件的格式转换，形成网络数据库，实现 网上 W WR浏览功能。数据经网络传输存储进人 Microsoft SQL Server 网络数据库中，利 用 Asp 和 Active: