贵州xx煤矿辅助系统智能化升级改造项目设计方案

贵州xx煤矿辅助系统智能化升级改造项目设计方案2018年3月

目录第一章项目背景 61.1项目说明 61.2项目建设背景 61.3项目建设的必要性 71.4项目效益分析 8第二章项目设计概述 92.1矿井基本情况 92.2设计依据 92.3设计思路 10第三章项目总体设计 103.1总体设计目标 103.2总体设计原则 113.3总体设计架构 133.3.1物理架构 143.3.2逻辑架构 15第四章总体设计方案（一张网络二个中心二个平台多个子系统） 164.1工业传输网络 164.1.1工业传输网络设计原则 164.1.2工业传输网络概述及特点 174.1.3工业传输网络建设要求 184.1.4工业以太网安全 194.1.5工业以太网拓扑结构设计 214.1.6网络管理系统设计 224.1.7网络交换设备选型 224.2数据中心 284.2.1设计概述 284.2.2设计内容 284.2.3机房系统设计 294.2.4数据中心主要设备选型 334.3调度监控中心 374.4煤矿监控及自动化平台 374.4.1概述 374.4.2建设目标 384.4.3建设原则 384.4.4信息化标准体系建设 404.4.5平台架构设计 424.4.6基于数据融合分析的智能管控系统 514.4.7软件平台界面 534.5煤矿信息管理平台 574.5.1系统概述 574.5.2软件平台 584.5.3硬件设计 624.5.4系统设计 634.5.5功能设计 644.5.6安全设计 684.6子系统融合接入 714.6.1融合接入的子系统 714.6.2子系统融合接入要求 714.6.3子系统硬件接入 714.6.4子系统软件接入 72第五章详细设计方案 735.1通风子系统 735.1.1系统目前现状 735.1.2系统升级改造目标与要求 735.1.3系统升级改造方案 745.1.4系统改造实现功能 765.1.5系统拓扑结构设计 775.1.6系统升级改造设备选型 775.2瓦斯抽采子系统 825.2.1系统目前现状 825.2.2系统升级改造目标与要求 825.2.3系统升级改造方案 835.2.4系统改造实现功能 845.2.5系统拓扑结构设计 855.2.6系统升级改造设备选型 855.3压风子系统 905.3.1系统目前现状 905.3.2系统升级改造目标与要求 905.3.3系统升级改造方案 915.3.4系统改造实现功能 915.3.5系统拓扑结构设计 955.3.6系统升级改造设备选型 955.4井下排水子系统 965.4.1系统目前现状 965.4.2系统升级改造目标与要求 975.4.3系统升级改造方案 975.4.4系统改造实现功能 985.4.5系统拓扑结构设计 1005.4.6系统升级改造设备选型 1005.5运输子系统 1035.5.1系统目前现状 1035.5.2系统升级改造目标与要求 1035.5.3系统升级改造方案 1045.5.4系统改造实现功能 1045.5.5系统拓扑结构设计 1085.5.6系统升级改造设备选型 1145.6供配电子系统 1185.6.1系统目前现状 1185.6.2系统升级改造目标与要求 1195.6.3系统升级改造方案 1215.6.4系统改造实现功能 1225.6.5系统拓扑结构设计 1295.6.6系统升级改造设备选型 1295.7煤矿安全监控子系统 1345.7.1系统目前现状 1345.7.2系统升级改造目标与要求 1345.7.3系统升级改造方案 1345.8井下作业人员管理子系统 1345.8.1系统目前现状 1345.8.2系统升级改造目标与要求 1345.8.3系统升级改造方案 1355.9工业视频监控子系统 1355.9.1系统目前现状 1355.9.2系统升级改造目标与要求 1355.9.3系统升级改造方案 1365.9.4系统改造实现功能 1365.9.5系统拓扑结构设计 1395.9.6系统升级改造设备选型 1405.10信息导引及发布子系统 1455.10.1系统目前现状 1455.10.2系统升级改造目标与要求 1455.10.3系统升级改造方案 1455.10.4系统改造实现功能 1465.10.5系统拓扑结构设计 1465.10.6系统升级改造设备选型 1465.11光纤测温子系统 1485.11.1系统目前现状 1485.11.2系统改造目标与要求 1495.11.3系统升级改造方案 1495.11.4系统拓扑结构设计 1535.11.5系统改造功能实现 1535.11.6系统设备选型 1555.12局扇风机控制子系统 1575.12.1系统目前现状 1575.12.2系统改造目标与要求 1575.12.3系统升级改造方案 1585.12.4系统拓扑结构设计 1585.12.5系统改造功能实现 1585.12.6系统设备选型 159第六章系统安全与可靠性设计 1606.1系统可靠性设计 1606.1.1设备可靠性设计 1606.1.2链路可靠性设计 1616.1.3供电可靠性设计 1616.1.4数据存储可靠性设计 1616.2系统安全性设计 1626.2.1子系统接入安全设计 1626.2.2网间隔离安全设计 1626.2.2信息网络安全设计 165第七章质保、技术服务及培训 166第八章项目实施方案规划及售后 167第九章项目业绩 168第十章系统设备配置清单 172第一章项目背景1.1项目说明根据贵州省能源局文件黔能源科技〔2017〕158号与黔能源科技〔2017〕159号相关内容与规定：智能化升级定义是指以安全、高效、环保、健康为目标，运用先进的测控、信息和通信技术，建设包括煤矿监控及自动化平台、煤矿信息管理平台在内的煤矿综合信息化管控平台，对煤矿安全生产和经营管理信息进行采集、分析和处理，实现智能感知、信息融合、数据挖掘和决策支持，全面提升管理水平，改善工人劳动环境，实现减员增效。依据煤矿生产及相关配套设施的需求，将煤矿划分为工作面系统和辅助系统。工作面系统包括采煤工作面子系统、掘进工作面子系统，辅助系统指除工作面以外的其余子系统。含以下内容：1．工作面系统智能化升级：掘进工作面子系统智能化，采煤工作面子系统智能化等。其中，采煤工作面支架配备电液控制系统，实现支架成组自动控制功能，完成采面支护智能化升级。2．辅助系统智能化升级：综合信息化管控平台建设，通风子系统智能化，瓦斯抽采子系统智能化，压风子系统智能化，井下排水系统智能化，运输子系统智能化，供配电子系统智能化，工业视频监控子系统智能化，信息导引及发布子系统智能化等。1.2项目建设背景煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤炭由于储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。由于大部分矿层均远离地表，需采用地下开采的方式，而煤矿就是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间。为认真贯彻落实国家能源战略和煤炭产业政策，深化煤炭供给侧结构性改革，坚定不移淘汰落后产能，加快培育释放先进产能，实现安全高效智能机械化开采，全力推进贵州省煤矿机械化改造、智能化升级，加快建成国家级重要能源基地。贵州省人民政府出台《省人民政府关于煤炭工业淘汰落后产能加快转型升级的意见》（黔府发[2017]9号）文件，鼓励应用新技术、新工艺、新装备，提升煤矿安全生产水平，全力推动贵州煤炭工业转型升级发展。辅助系统智能化升级改造通过计算机技术、网络技术、测控技术、自动技术、信息技术等先进技术实现煤矿相关系统的网络化、自动化、信息化，达到煤矿安全生产管控一体化、智能化，全面提高安全生产管理水平，改善工人劳动环境，减员增效具有重要作用。1.3项目建设的必要性煤矿实现智能化的必要性：1、煤矿生产是一个复杂的大系统工作面、运输提升、供电、供水、排水、通风、供压等矿山压力，瓦斯、一氧化碳、煤尘等洗煤、泵房、地面供电、生产调度、营销等煤矿生产战线长，范围广，各生产与保障环节之间既相互独立，又紧密联系。煤矿生产环境比较恶劣，存在冒顶、瓦斯和煤尘爆炸、腐蚀性气体、水患等灾害的可能，而且灾害发生的随机性强，对安全生产威胁很大。煤矿生产中各种大小事故随时可能发生，有些是局部的，有些则会影响全局。2、生产自动化系统的现状目前生产自动化监测监控系统处于相互独立的状态，各系统自成体系，信息不能互通，形成“信息孤岛”现象。通讯线路重复投资建设，费用过高，不仅系统维护量大，且整体可靠性差，维修、维护困难。各个自动化系统都用自已的组态软件，互不相通，重复投资。目前各生产自动化子系统无法实现网络共享，无法统一监测，无法统一调度，严重影响了生产力水平的提高。由于各自动化子系统采集信息不能综合利用，所以很难从系统工程的角度来整体对企业进行统一的自动化管理，难以有效的整合各种资源和发挥自动化的最大效益。企业业务管理各子系统没有统一数据标准、业务规范，不能有效整合底层自动化数据及企业管理数据为领导决策提供合理的依据。3、智能信息化是保证复杂大系统正常高效运行的保障对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测与控制是煤矿正常、安全生产的重要保障。只有实现全矿井乃至全矿区的信息化，才能确保煤矿安全、高效地生产。4、智能化是煤矿必然发展趋势煤矿从人工现场检测发展到煤矿瓦斯安全监控系统的普遍应用以及六大避险系统的推广应用，随着技术的发展及煤矿对安全、生产以及效益的需求日渐提高，智能化系统建设的迫切需求变得越来越强烈。1.4项目效益分析1、投资效益节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资费用和维护费用；节省数据库、组态软件、软件开发等重复投资费用；搭建传输平台、数据平台和监控平台，一次投资，长期受益；2、安全效益在地面集中监测监控，井下减员，减少井下人员伤亡的可能性；改善工作环境，提高安全系数，保障职工人身安全；数据共享，报警联动，减少由于矿井灾难所造成的损失；3、人员效益实现无人值守和定期巡检，有效降低人员成本；实现设备自动控制，减少工人劳动强度；减少岗位用工，提高全员效率；4、生产效益减少人工操作失误，延长设备使用寿命；提高对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故；加强对运输的调度和管理，提高运输能力；5、管理效益为矿井自动化系统提供一个高速、安全、可靠的管理平台；提高整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益；实现煤矿管控一体化，提高煤矿的安全生产管理调度水平。第二章项目设计概述2.1矿井基本情况2.2设计依据贵州省能源局文件黔能源科技〔2017〕158号《贵州省煤矿智能机械化建设与验收暂行办法》《煤矿安全规程》相关系统标准规范煤矿提供的相关资料与图纸2.3设计思路根据贵州省煤矿辅助系统智能化升级改造的建议与相关要求，本方案设计按“一张网络+二个平台+二个中心+多个子系统”的设计思路进行方案设计。一张网络：是指一张工业以太环网，包括地面以太环网与井下以太环网。网络是实现智能化系统的基础设施。另外煤矿办公信息网络不在本方案设计范围内。二个平台：指煤矿监控及自动化平台与煤矿信息管理平台二个平台，二个平台也统称为煤矿综合信息化管控平台。二个中心：是指数据中心与调度监控中心。多个子系统：子系统建设升级与改造包括通风子系统、瓦斯抽采子系统、压风子系统、井下排水子系统、运输子系统、供配电子系统、工业视频监控子系统、信息引导及发布子系统、安全监控子系统、井下作业人员管理子系统等。第三章项目总体设计3.1总体设计目标此次煤矿辅助系统智能化升级改造主要是建设统一的网络传输平台，将矿井的各个监测控制系统及各工业现场的视频监控汇聚到煤矿综合信息化管控平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿办公信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，管控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。建立工业以太环网，统一为透明的光纤传输方式，整合传输通道，并无缝整合各控制子系统，实现音频、视频、数据三网合一的传输模式。实现对全矿安全、生产的远程集中监测与控制；实现真正做到井下无人值守。通过高速多媒体宽带自动控制及综合信息平台建立数字化煤矿，构建全数字化智能化管理矿山的样板。总之：煤矿辅助系统智能化升级改造项目建成后，设备稳定，传输可靠，系统安全，实现三网合一，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成矿井综合信息网络化、生产过程自动化、安全监控数字化、生产管理信息化的总体目标。3.2总体设计原则本系统设计遵循架构合理、安全可靠、低成本、易维护为出发点，以高水准、高质量、高性能价格比为目标，并坚持技术可行、安全可靠、经济合理、有序推进、因地制宜、实事求是、积极稳妥的原则，依据煤矿辅助系统智能化升级改造项目建设的实际应用要求和发展趋势进行设计，保护用户投资。总体方案设计遵循以下设计原则：统一规划、分步实施智能化系统升级改造项目涉及多个子系统的接入，并要求今后能平稳升级、易于扩展及新系统的加入，整个项目方案应按总体规划、分步实施原则来设计。可靠性、可控性可靠性是煤矿智能化系统具有实用性前提。针对煤炭安全生产的特殊要求，设计高可靠性系统。对于系统中涉及到的硬件设备必须能适应井下特殊的工作环境并具备防爆标准；同时系统必须制定数据保护安全策略。以确保系统稳定。可控性是煤矿智能化系统提高实用性的前提。针对煤炭生产过程中各监测监控子系统，为了降低井下安全事故、提高生产效率，可远程控制子系统必须依据严格的操作权限进行控制。实用、准确性煤矿智能化系统的实用性体现为功能实用、数据实用、业务实用、操作实用。准确性体现为实时数据采集准确、管理数据有理可依。先进性先进性是指选用的软、硬设备是经过实践检验的成熟产品及先进技术。选用先进、可靠的软件和硬件，以提升系统的技术性能，延长使用寿命，提高系统的可扩展性，目标在未来的相当一段时间内不会被淘汰；安全性煤矿智能化系统的安全性即指煤矿设备安全、网络安全、及权限安全等。设备安全指井下用设备必须要符合煤矿安全标准；网络安全必须配备完善的安全保密措施（如防火墙、防病毒等），以保证系统安全稳定地运行；权限安全必须制定统一的身份认证体系，以保证越权操作导致的不安全性。互联性和可扩展性煤矿智能化系统数据整合，满足系统之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性。煤矿智能化系统在总体结构、系统容量、数据传输、业务扩展、接口设计等方面提供良好的可扩展性和灵活性。平台数据存储结构的设计在充分考虑其合理、规范性要求的同时，考虑其可维护性和可扩展性，对数据库的修改维护可以很方便地在短时间内完成。系统设计中采用各业务系统功能划分，各业务系统流程化业务统一调用工作流引擎机制，在各业系统设计中采用功能模块划分的方式，实现各业务系统可维护性和可移植性，即可以根据需要修改某个模块、增加新的功能以及重组系统的结构以达到程序可以重新使用的目的。易操作性针对煤矿工作人员的技术特点，提供先进且易于维护的人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等快速工具。面向应用的原则系统体制必须反映业务对计算机的需要。单一功能的系统难以满足需求．需要全面考虑这种需求，使它具有生命力、真正成为规划系统、设计与建立系统的基础，而不是一些毫无用处的概念或数据的堆砌。人机协同工作的原则要利用技术进步和信息处理的方式方法来建设本项目，系统全部能自动完成数据采集、报警等功能，网络故障时要求在管控中心能实现声光报警、短信提醒等功能。信息资源综合管理的原则系统的体系结构要从整个组织的信息资源综合管理着眼，对于共用的信息不能各部门各自为政，互不沟通，互不衔接。要做到信息既丰富、全面、又不至于产生冗余和无用的信息。既要使组织内部人员很容易得到他所需的信息，又要做到安全保密，这都是在系统体系结构中要考虑的。广义信息网络的原则利用计算机网络技术的发展，使煤矿智能化系统不是建在一个单一的计算机上，而是建在网络上。兼容并蓄原则对于所有的各类子系统，它们的功能都应融入到这个系统体系之中，并充分发挥各系统的功能。适应变化的原则技术发展日益更新，系统随时会扩展和改造，基础设施不可能一次全面完整建成，但尽量做到规划充分，力求在系统的生命周期内稳定使用，不要频繁变动。3.3总体设计架构总体架构的规划设计是否合理对于煤矿智能化系统的建设至关重要，所以在设计时，我们必须要理清思路，从全局考虑，结合建设的实际需求整体规划好总体架构，包括物理和逻辑架构。3.3.1物理架构3.3.1物理架构3.3.2逻辑架构第四章总体设计方案（一张网络二个中心二个平台多个子系统）4.1工业传输网络实现煤矿辅助系统智能化首先必须实现煤矿管理的信息化和生产过程的自动化，煤矿管理信息化和生产过程的自动化建设是煤矿辅助系统智能化建设的重要组成部分，且生产过程的自动化涉及到多个子系统的有机融合，要想将多个子系统融合成一个有机整体，实现统一的管控及数据交换共享与数据分析处理，达到煤矿管理的信息化，必须建设一张可靠及统一管理的网络，概括来说，智能化必须先搞信息化，信息化先搞自动化，自动化必须先搞网络化。4.1.1工业传输网络设计原则考虑到煤矿智能化系统工程的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使系统正常、高效地运转，工业网络整体方案设计遵循以下设计原则：

可靠性

高效稳定的系统，能提供全年365天，一天24小时的不停顿运作。对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定。实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。因此，在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。同时，采用先进的防火墙+网闸技术保证系统的安全。

安全性

网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密措施，来保证网络的性能。安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。

先进性、成熟性

使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展。

实用性

由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高。因此，在设计上应保证网络的处理能力和带宽。

实时性

设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。

完整性

提供与各种外界系统的通信功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统的运作上

互联性和可扩展性

把各子系统有机结合起来，满足信息层结构中各层之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充项目的需求，以避免将来重复的投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。

经济性

在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的、完善的网络系统。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。4.1.2工业传输网络概述及特点工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但是实际产品和应用却又完全不同。这主要表现普通商用以太网的产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要，故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展，开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显，工业以太网有其独特的优势和特点：以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如VisualC++、Java、VisualBasic等都支持以太网的应用开发。以太网是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。以太网的速率要比传统现场总线要快的多，特别对于需要语音、视频、数据传输的，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。随着Internet/Intranet的发展，以太网已渗透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联入互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据，实现“控管一体化”，这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性，用户在技术升级方面无需独自的研究投入，对于这一点，任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。同时，机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能，通信协议有更高的灵活性，这些要求以太网都能很好地满足。工业以太网是开放的传输接入平台，系统集成能力高，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。4.1.3工业传输网络建设要求煤矿监控及自动化网络、煤矿信息管理网络按一体化原则进行统筹建设。工业以太网应用于煤矿监控及自动化网络，主要设计要求如下：煤矿监控及自动化网络主干网络采用工业以太网或兼容以太网协议的有线网络，并采用工业级设备，支持多种网络拓扑结构和冗余方式，网络故障重构时间不大于50ms，主干传输网络传输速率不应低于1000Mbps。主干传输网络中接入煤矿安全监控系统的，严禁安全监控系统与图像监视系统公用同一芯光纤。主干传输网络中各独立子系统应单独划分VLAN进行通信；支线网络可采用工业以太网、现场总线或无线网络等方式。网络传输核心层设备应采用具有扩展能力的三层工业以太网交换机或光线路终端设备，核心层设备应采用冗余配置；接入设备宜采用模块化的工业以太网交换机或光网络单元设备，应具有RS-485/232等接口，宜具有CAN、PROFIBUS接口；设备应支持EtherNet/IP或Profinet或ModbusTCP等协议；支持VLAN，支持SNMP网络管理协议，支持远程维护与管理。整个工业网络采用工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行。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，可运行四个小时以上。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。网络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。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。煤矿信息管理网络本方案不做具体设计，其主要要求如下：煤矿信息管理网络宜采用以太网技术的网络，煤矿信息管理网主干网络传输速率不应低于1000Mbps，出口带宽不宜低于100Mbps。煤矿信息管理网络传输核心层设备宜采用具有扩展能力的三层以太网交换机或光线路终端设备，数量不少于2台，应进行双机热备或负载均衡等配置；接入层设备应采用10/100/1000Mbps自适应的以太网交换机或光网络单元；支持VLAN，支持SNMP网络管理协议，支持远程维护与管理。设备之间接口应采用基于标准TCP/IP协议的以太网接口联网；交换机、服务器和存储设备之间接口宜采用1000Mbps及以上接口互联；煤矿信息管理平台核心交换机与路由设备之间接口宜根据接入外部网络情况选择接口；4.1.4工业以太网安全工业以太网是以太网技术为基础，脱胎于Intranet、Internet等类型的信息网络，但是工业以太网是面向生产过程，对实时性、可靠性、安全性和数据完整性有很高的要求。既有与信息网络相同的特点和安全要求，也有自己不同于信息网络的显著特点和安全要求：工业以太网是一个网络控制系统，实时性要求高，网络传输要有确定性。整个矿区网络按功能可分为处于信息层的通用以太网和处于监控层的工业以太网以及现场设备层（如现场总线）。信息层通用以太网可以与监控层的工业以太网交换数据，上下网段采用相同协议自由通信。工业以太网中周期与非周期信息同时存在，各自有不同的要求。周期信息的传输通常具有顺序性要求，而非周期信息有优先级要求，如报警信息是需要立即响应的。工业以太网要为紧要任务提供最低限度的性能保证服务，同时也要为非紧要任务提供尽力服务，所以工业以太网同时具有实时协议也具有非实时协议。工业以太网应该保证实时性不会被破坏，在商业应用中，对实时性的要求基本不涉及安全，而在工业以太网中过程控制对实时性的要求是硬性的，常常涉及生产设备和人员安全。开放互联是工业以太网的优势，远程的监视、控制、调试、诊断等极大的增强了控制的分布性、灵活性，打破了时空的限制，但是对于这些应用必须保证经过授权的合法性和可审查性。为确保工业网络平台的安全性，拟采用以下网络安全措施来构建网络安全体系：采用常规的网络安全手段VLAN划分。在信息层通用以太网（矿区办公网）与监控层工业以太网之间采用网络安全设备进行隔离和防护，如防火墙、网闸等。采用防火墙进行网络隔离，防止不可预测的具有潜在破坏性的侵入，外网用户访问由防火墙进行控制，有授权的用户才可以访问监控层工业以太网。在矿区办公网和上级集团公司或管理机关之间通过防火墙和路由器，实现矿与上级集团公司或管理机关之间的生产与管理信息安全交互。4.1.5工业以太网拓扑结构设计XX煤矿工业环网交换机及设计布置点序号设计布置点交换机数量备注1调度机房核心2地面2中央变电所节点1井下310KV变电所节点1地面4瓦斯抽采站节点1地面（防爆）拓扑说明：本项目工业以太网设计为单环单节点双冗余环网网络结构。地面和井下部分分别设计一个工业以太环网。主干网络传输线路采用单模光纤，分支网络传输采用单模光纤和双绞线。网络主干带宽设计为1000M。煤矿安全监控系统已建有专用环网，将其专用环网接入本项目建设的工业环网核心交换机即可，实现安全监控系统的数据采集。网络核心交换机采用二台三层工业以太网交换机，双机冗余热备。工业以太环网与矿办公网络边界采用防火墙+网闸方案进行网间安全隔离。工业以太环网采用专用的网络管理软件实现全网设备监控管理。4.1.6网络管理系统设计本方案采用MOXA专用网络管理软件对整个网络的所有网络设备进行统一的管理。网络管理是计算机网络系统可靠、安全、高效运行的保障。支持相应的网络管理国际标准，使网络管理系统能够相互兼容和互连。网管是对整个管理信息网进行规划、配置的工具，它可以实现对所有支持SNMP协议的网络设备进行管理、配置，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。设备控制网中所有光纤环网交换机均支持Web管理。在网管工作站上使设备用浏览器，通过光纤环网交换机的管理IP地址即可在图形化界面上实现对交换机管理、配置和状态的观测。而通过光纤环网交换机配套的网络管理软件可以实现对整个通信网络更加全面的管理。4.1.7网络交换设备选型核心交换机型号：IKS-G6824A-8GSFP-4GTXSFP-HV-HV核心交换机性能指标：工业级：应符合工业级产品标准；模块化：环网核心交换机具有路由功能的千兆网模块化交换机；交换功能：设备应具有三层交换功能，实现整个网络各子系统间的三层路由及安全策略控制；端口：机架式三层以太网交换机，4个千兆光电复用口，8个千兆单模光，传输距离10KM，12个千兆电口，供电电源为冗余220伏；3层路由互连多个局域网段（IKS-G6824A系列）；3层全千兆网管型以太网交换机；IKS-G6824A全千兆通讯功能增加了带宽，其高性能确保在网络上快速传输大量的视频、音频和数据信息。该系列交换机支持TurboRing，TurboChainRSTP/STP冗余协议，无风扇设计，隔离冗余电源，增强了系统可靠性和骨干网络的可用性；3层交换功能将大型网络划分成不同的子网，允许数据信息在网络上进行通讯（IKS-G6824A系列）；命令行界面（CLI），可快速配置主要网管功能；软件基于IEEE1588PTPV2（精密时间协议），支持精确的网络时间同步；DHCPOpition82，用于以不同策略分配IP地址；支持EtherNet/IP*和Modbus/TCP工业以太网协议；兼容EtherNet/IP和PROFINET协议，进行透明数据传输；千兆冗余，支持TurboRing和TurboChain(自愈时间<50ms@250台交换机)，RSTP/STP和MSTP网络冗余技术；支持链路聚合，优化网络带宽；支持SNMPv1/v2c/v3不同等级的网络管理协议；支持带宽管理，确保网络稳定性；支持基于MAC地址的端口锁定，防止非法入侵；支持端口镜像功能，便于在线调试；通过E-mail和继电器输出自动报告意外事件；DI接口可完成传感器、报警器和IP网络的整合；冗余，双AC电源输入；多可达24个光纤接口（SFP插槽）；无风扇设计，支持-40~75℃工作温度（T型号）；支持TurboRing和TurboChain（自愈时间<50ms@250台交换机），RSTP/STP和MSTP网络冗余；隔离冗余电源输入，通用110/220VAC供电范围；机械特性：外壳：IP30防护等级尺寸：440x44x386.9mm（17.32x1.73x15.23in）重量：5.1kg安装方式：19”机架式安装工作环境：工作温度：标准型号：-10~60℃(14~140°F)宽温型号：-40~75℃(-40~167°F)储存温度：-40~85℃(-40~185°F)相对湿度：5~95%(无凝露)地面交换机型号：IKS-6728A-4GTXSFP-HV-HV-T地面环网交换机性能指标：IKS-6728A系列工业级机架型交换机专为工业应用而设计，IKS-6728A支持千兆和快速以太网骨干网络、双冗余环网和隔离的两路电源输入（24/48VDC或110/220VDC/VAC），可以提高通信稳定性，节省布线成本；IKS-6728A采用模块化设计，网络规划配置更加灵活，最多可以安装4个千兆网口和24个快速以太网口；命令行界面（CLI），可快速配置主要网管功能IEEE1588PTPV2（精密时间协议），支持精确的网络时间同步DHCPOpition82，用于以不同策略分配IP地址；支持用于设备管理和监控的Ethernet/IP和Modbus协议；兼容EtherNet/IP和PROFINET协议，进行透明数据传输；支持TurboRing，TurboChain（自愈时间＜20ms@250台交换机），RSTP/STP和MSTP网络冗余；IGMPSnooping和GMRP过滤组播封包；支持Port-basedVLAN，IEEE802.1QVLAN和GVRP协议，简易网络规划；支持QoS（IEEE802.1p/1Q）和TOS/DiffServ，增加网络稳定性；采用IEEE802.3ad，LACP优化网络带宽；支持SNMPv1/v2c/v3不同等级的网络管理协议；支持基于MAC地址的端口锁定，防止非法入侵；支持端口镜像功能，便于在线调试；通过E-mail和继电器输出自动报告意外事件；自动恢复在线设备的IP地址；自动快速线路恢复；可通过网页浏览器，Telnet/Serialconsole，CLI和Windowsutility及ABC-02-USB进行配置；技术参标标准

•IEEE802.3适用于10BaseT

•IEEE802.3u适用于100BaseT(X)and100BaseFX

•IEEE802.3ab适用于1000BaseT(X)

•IEEE802.3z适用于1000BaseX

•IEEE802.3x适用于FlowControl

•IEEE802.1D-2004适用于SpanningTreeProtocol

•IEEE802.1w适用于RapidSTP

•IEEE802.1s适用于MultipleSpanningTreeProtocol•IEEE802.1Q适用于VLANTagging•IEEE802.1p适用于ClassofService流量控制：IEEE802.3x流量控制，背压式流控；交换机属性优先级队列：4；最多可用的VLAN数：64；接口快速以太网口：8口10/100BaseT(X)和2个模块插槽。报警触电：1路继电器输出报警，输出电流3A@30VDC或3A@240VAC；电源需求输入电压：24VDC(18~36VDC)，48VDC(36~72VDC)，或110/220VAC(85~264VAC）输入电流：(没有安装IM-6700模块时)

•最大0.42A@24VDC

•最大0.22A@48VDC

•最大0.32/0.16A@110/220VAC过流保护：提供反接保护：提供

机械特性外壳：IP30防护等级尺寸：440x44x280mm(17.32x1.37x11.02in)重量：4100g安装方式：19”机架式安装工作环境工作温度：-40~75℃(-40~167°F)储存温度：-40~85℃(-40~185°F)相对湿度：5~95%(无凝露)井下矿用隔爆兼本安型交换机型号：KJJ660（内置MOXA交换机型号：EDS-528E-4GTXSFP-LV）地面环网交换机性能指标：EDS-518E为18端口千兆网管型以太网交换机。它配备4个combo千兆以太网络端口，可使用内置的RJ45电口或选用的SFP端口作为千兆光纤以太网络连接应用。EDS-518E提供TurboRing和TurboChain，RSTP/STP及MSTP冗余以太环网，提高您的骨干网络的可靠性，并且支持各项智能化网络管理功能，EDS-518E还支持先进的管理和安全特性。此外，EDS-518E系列专为严苛工业环境而设计，用于有限安装空间和高保护水平要求。命令行界面（CLI），可快速配置主要网管功能IEEE1588PTPV2（精密时间协议），支持精确的网络时间同步DHCPOpition82，用于以不同策略分配IP地址支持EtherNet/IP，PROFITNET和Modbus/TCP工业以太网协议兼容PROFINET协议，进行透明数据传输支持TurboRing，TurboChain（自愈时间＜20ms@250台交换机），RSTP/STP和MSTP网络冗余IGMPSnooping和GMRP过滤组播封包支持Port-basedVLAN，IEEE802.1QVLAN和GVRP协议，简易网络规划支持QoS（IEEE802.1p/1Q）和TOS/DiffServ，增加网络稳定性支持链路聚合，最大化利用带宽支持SNMPv1/v2c/v3不同等级的网络管理协议支持带宽管理，确保网络稳定支持基于MAC地址的端口锁定，防止非法入侵支持端口镜像功能，便于在线调试通过E-mail和继电器输出自动报告意外事件4个千兆端口、14个快速以太网端口支持TurboRing，TurboChain(自愈时间<20毫秒@250交换机)，RSTP/STP和MSTP用于以太网冗余通过网页浏览器，Telnet/Serialconsole，CLI，Windowsutility和ABC-02轻松管理网络支持EtherNet/IP，PROFITNET,及Modbus/TCP协议为设备提供管理及监控FiberCheck™--综合的光传输状态监控，及MST/MSC/SSC/SFP光口告警优先级队列：4VLAN最大可用数量：64、MAC地址表大小：8KRJ45端口：10/100BaseT(X)或10/100/1000BaseT(X)自动侦测率光纤端口：100BaseFX(SC/STconnector)和100/1000BaseSFP插槽储存口：USB储存口(A类型接口)报警触点：报警输出：1路继电器输出，电流负载能力1A@24VDC数字输入：电气隔离、共地状态“1”：+13~+30V状态“0”：-30~+3V最大输入电流：8mA按钮：重置按钮输入电压：12/24/48/-48VDC，双冗余输入过载保护：提供接口：2个可插拔的4针接线端子反接保护：提供外壳：金属外壳，IP30防护等级尺寸：94x135x137mm(3.7x5.31x5.39in)重量：1,518g4.2数据中心4.2.1设计概述数据中心是煤矿辅助系统智能化平台的核心，担负着煤矿智能化系统平台的数据处理业务，实现数据融合、数据分析、数据分类功能，实现煤矿监控及自动化平台与煤矿信息管理平台的信息交互、共享与物理隔离。数据中心运行着网络设备、核心交换机、服务器、存储设备等系统关键设备，因此数据中心建设是煤矿辅助系统智能化升级改造项目的重要组成部分。数据中心机房内的各种服务器、网络设备、电子、电气设备的正常运行及其操作和维护，都对机房的环境提出了更专业化的要求。机房环境必须达到防静电、防电磁泄漏、抗干扰、洁净度、温湿度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等要求，同样对地面、吊顶、墙面工艺和材料有着特殊的要求。根据相关标准，结合现场的实际情况及相关设计要求，提出数据中心机房设计方案。4.2.2设计内容结合工业生产安全性、信息保密、数据安全、机房管理、机房供配电、综合布线的便利性以及机房投资的经济性原则，最终将数据中心机房的位置确定在煤矿调度监控中心大屏后面，。将数据中心机房整体布局划分为：配电区、主机区、辅助区、支持区、。配电区：主要布置配电柜或配电箱、UPS电源主机、电池。主机区：主要布置综合布线配线机柜、网络设备机柜、服务器机柜等。辅助区：主要布置空调、新风系统设备。支持区：主要提供技术维护、管理功能。数据中心机房建设是一个综合性的专业技术场地工程，一方面机房建设要满足计算机系统网络设备，安全可靠，正常运行，延长设备的使用寿命，提供一个符合国家各项有关标准及规范的优秀的技术场地。另一方面，机房建设给机房工作人员提供了一个舒适典雅的工作环境。数据中心机房设计主要包括以下系统：机房装修系统机房综合布线系统机房供配电系统机房UPS不间断电源系统机房防雷接地系统机房照明系统机房KVM管理系统机房安防系统机房空调系统机房新风系统机房消防系统机房智能监控系统（建议）以上机房系统的建设根据用户单位情况来取舍，我方建议按标准来建设数据中心机房，特别指出机房的供配电系统、UPS不间断电源系统、防雷接地系统、安防系统、消防灭火设施特别重要！4.2.3机房系统设计◆机房装修机房装修包括天花板安装工程、抗静电地板安装工程、墙面装饰工程、门窗改造等工程。机房顶棚及地面全部抹灰处理，粉刷防尘漆；地面用保温材料进行保温处理；天花板采用600×600微孔铝板装饰；机房地面用保温材料进行保温处理；铺设全钢防静电地板，离地高度为：150mm；玻璃门全部采用12mm（6mm+6mm中间加胶）夹胶玻璃；墙面铝塑板（厚度4MM，铝箔18丝）装饰；进入机房的主门为钢制防盗门；进入配电间的门采用玻璃；窗户全部采用环保装饰材料（防火、防水石膏板加轻钢龙骨）双面（内填充50mm隔音隔热棉）封堵。◆机房综合布线系统采用六类双绞线和附件，建立一套先进、完善的机房综合布线系统，为机房管理各种应用，包括数据、语音、控制等应用系统提供接入方式、配线方案，实现系统配置灵活、易于管理、易于维护、易于扩充的目的。根据机房各区域需求的信息点数进行规范布置。◆机房供配电系统本系统的供电采用三相五线制和单相三线制供电，TN－S供电系统，电380/220V。从矿区低压配电室引入二个回路至数据中心机房，一回路经过配电箱后引出电源用于空调、照明动力供电，一回路经过配电箱后引出电源进入UPS用于网络设备、服务器供电。经估算，设计机房总配电功率约为30KW，其中网络设备服务器功率约为8KW。◆机房UPS不间断电源系统设计采用在线式UPS不间断电源，保证在市电停电后UPS能继续给系统提供8小时供电，设计采用30KVA主机。UPS主机、电池柜放置在机房配电区，建议采用山特、APC、艾默生品牌。电池和UPS主机都加装承载体，以减轻对楼板的压力。◆机房防雷接地系统机房必须建设标准的防雷接地系统，防止机房设备受到雷电流的冲击损坏。若建筑物无良好的综合接地体，需进行独立接地，接地电阻不大于1欧姆。机房需做等电位处理，活动地板及设备机柜及设备都就近接入等电位网。等电位网采用多股接地铜线接入接地地网。计算机供电系统零地电压差≤1V。机房防雷主要是防止感应雷沿电缆进入机房损坏机房的重要设备，因此安装浪涌防雷器分流保护设备受到感应雷电流冲击。在机房每路电源的进线配电柜内，安装符合实际需要的电源浪涌防雷器，UPS输出后安装电源浪涌防雷器，形成二级防雷；UPS不间断电源系统自身也必须具备防雷功能，当市电出现较长时间的脉冲电压或瞬间大电流脉冲电压时，应能够立即把市电短路到地线，并保护负载和设备。设备取电通过PDU插座取电。防雷保护器必须通过接地端以尽可能短的路径接地。防雷产品具备快速反应时间，能承受高电流冲击能力。若机房有信号电缆进入也需安装信号防雷器。◆机房照明系统照明配电系统由照明配电箱供电。机房采用3×36W嵌入式三管格栅荧光灯，与吊顶搭配协调。机房设计照度不低于500Lx。应急照明采用节能筒灯，可维持机房区的正常工作。应急照明灯箱电源采用市电电源和UPS电源互投的供电方式，应急照明灯箱在正常情况下由市电供，当市电断后自动由UPS供，照度50LX。所有灯盘采用飞利浦优质电子镇流器和飞利浦品牌灯管，防止高次谐波污染机房供电系统。由于电子整流器输出端为高频电压，既避免一般单相荧光管产生的交流频闪效应，也可避免普通镇流器起动时跳闪的现象。◆机房KVM管理系统KVM切换管理系统是方便对机房服务器、平台系统、网络设备进行管理与维护。根据机房服务器及相关设备的数量选择相应的接口数量接入KVM系统。◆机房安防系统为了保证机房内人员、设备及数据的安全，建议用户在注重人防、物防的基础上，必须辅助以先进的技防手段。也就是在机房的核心区域及主要出入口安装适当的报警、监控及门禁设备。安防系统由闭路电视监控、防盗报警、门禁控制系统，整体工程实现全方位防护，重要出入口应处于报警系统的监控范围内，安装电视监控，并能不间断录像。◆机房空调系统机房的主要热量来自于计算机设备的散热、太阳辐射热、人工照明、人体体热等，其中计算机设备运行中产生的热量非常大，是机房中的主要热源。机房温度过高过低都不利于设备的运行。为保证设备的正常运行，机房内应保持一个适当并相对恒定的室温。机房处于长时间连续运行状态，设备的安全运行十分重要，为了给数据中心机房提供一个良好的工作环境，机房按照实际热负荷计算（约3