煤礦工業以太環網裝置製造方法
2023-12-10 21:18:47
煤礦工業以太環網裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了煤礦工業以太環網裝置，屬於工業以太環網【技術領域】，本發明要解決煤礦井下各監控系統信息不能互通的問題。技術方案為：包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機。
【專利說明】煤礦工業以太環網裝置
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種工業以太環網【技術領域】，具體地說是煤礦工業以太環網裝置。
【背景技術】
[0003]煤礦井下安裝了不同廠家各種監控系統如安全監測監控系統、井下人員定位考勤系統、井下數字語音廣播系統、無線通訊系統、井下無人值守泵房系統、變電所集控系統、煤礦井下智能放炮系統以及對井下重要場所的視頻監控系統等。上述各種系統建於不同時期，使用不同的技術，各系統無法有效的集成，各自處於相互獨立的狀態。各個系統都需要從集控中心獨立的連接一條通至井下的通訊線路，造成通訊線路大量重複投資，維修、維護困難，信息不能互通，使各種監測監控信息和自動化系統信息不能很好的整合、利用。且通訊線路不統一，懸掛困難不美觀。
[0004]乙太網(煤礦工業以太環網裝置th煤礦工業以太環網裝置rn煤礦工業以太環網裝置t)指的是由X煤礦工業以太環網裝置rox公司創建並由X煤礦工業以太環網裝置rox.1nt煤礦工業以太環網裝置I和D煤礦工業以太環網裝置C公司聯合開發的基帶區域網規範，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標準。乙太網絡使用CSMA/CD(載波監聽多路訪問及衝突檢測)技術，並以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。
[0005]用在工業環境的 乙太網叫工業乙太網，目前很多公司都推出了自己定義應用層協議的工業乙太網，如西門子的PR0FINET，貝加萊的powerLINK等等。工業乙太網的拓撲結構可以是總線、星型、環型，組成環型的工業乙太網叫工業以太環網。
[0006]工業以太環網具有以下優點:
1、應用廣泛。乙太網應用是最廣泛的計算機網絡技術，幾乎所有的編程議事如VisualC++，Java, VisualBasic等都支持乙太網的應用開發，有巨大的網絡基礎和長期的經驗知識，以及目前所有流行的作業系統和應用也都與乙太網兼容；
2、通信速率高:千兆光纖環網，分支也達到100兆。而傳統的現場總線最高速率只有12Mbit/s，顯然乙太網速率要比傳統現場總線要快的多，完全可以滿足工業控制網絡不斷增長的帶寬要求；
3、資源共享能力強:隨著網絡的發展，乙太網已滲透到各個角落，網絡用戶已解除了資源地理位置上的束縛，在聯入網際網路的任何一臺計算上就能瀏覽工業控制現場的數據實現「管控一體化」，這是任何一種現場一都無法比擬的；
4、可持續發展潛力巨大:乙太網的擴展性好，容易安裝開通，並且可靠性較高。乙太網接入採用異步工作方式，很適合於處理IP突發數據流。目前乙太網從共享媒質轉向全雙工LAN交換後，在相當程度上實現了計算機間的信息隔離，消除了鏈路帶寬的競爭和潛在的碰撞機會，同時使乙太網的傳輸距離也大大地得到擴展。
[0007]若能將工業以太環網技術應用於煤礦井下各監控系統的通訊中，則會解決上述各種問題。
[0008]
【發明內容】
本發明的技術任務是針對以上不足之處，解決煤礦井下各監控系統信息不能互通，各自處於相互獨立狀態的問題；解決通訊線路複雜，重複投資的問題；解決了通訊線路不統一，懸掛困難不美觀的問題，提供一種將乙太網技術應用於煤礦井下各總線型監控系統的通訊中的煤礦工業以太環網裝置。
[0009]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
採用光纖通信、鏈路冗餘、快速自愈等技術，建立了開放性工業數字網絡系統，實時傳輸監測、監控、語音、視頻信息，為煤礦綜合自動化提供高速信息通道，實現了減人提效和科學管理。
[0010]煤礦工業以太環網裝置，包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機；地面監控中心通過光纖線纜及核心交換機、井下交換機與井下各總線型監控系統實現信號通訊，井下各總線型監控系統之間通過光纖線纜及井下交換機互相之間進行信號通訊。
[0011]所述的核心交換機為SIC0M6000型號冗餘交換機，井下交換機為SIC0M3024型號冗餘交換機。
[0012]所述的總線型監控系統為經數位化技術改造的安全監測監控系統、井下人員定位考勤系統、井下數字語音廣播系統、無線通訊系統、井下無人值守泵房系統、變電所集控系統、煤礦井下智能放炮系統、井下視頻監控系統。
[0013]所述的總線型監控系統通過的嵌入式接口通過光纖線纜連接至井下交換機。
[0014]所述的核心交換機與各井下交換機成環網，環網中的I段光纖電纜上設置有斷點。
[0015]所謂數位化技術改造，為現有技術，數位化就是將許多複雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數位化模型，把它們轉變為一系列二進位代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數位化的基本過程。數位化將任何連續變化的輸入如圖畫的線條或聲音信號轉化為一串分離的單元，在計算機中用O和I表示。
[0016]本發明的煤礦工業以太環網裝置和現有技術相比，具有以下優點:
1、將乙太網技術應用於煤礦井下各總線型監控系統的通訊中，各總線型監控系統實現信息互通，可實時傳輸監測、監控、語音、視頻信息；
2、採用了工業以太環網冗餘結構通過建立一個環狀的光纖乙太網結構來實現網絡冗餘，減少網絡單點故障，增強整個通信網絡在突發情況下的生存能力；
3、乙太網性能價格比好,初始成本和運營成本均較低；
4、其次乙太網通訊技術，避免了重新布線的成本；
5、採用自動化集控後，可減少崗位工； 6、由於基於工業乙太網建立的各系統安全性和可靠性增加，對於設備管理和企業管理帶來的間接經濟效益是無法估量的；因而，具有很好的推廣使用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0018]附圖1為煤礦工業以太環網裝置的結構框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0020]實施例1:
本發明的煤礦工業以太環網裝置，其結構包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機；地面監控中心通過光纖線纜及核心交換機、井下交換機與井下各總線型監控系統實現信號通訊，井下各總線型監控系統之間通過光纖線纜及井下交換機互相之間進行信號通訊。
[0021]實施例2:
本發明的煤礦工業以太環網裝置，其結構包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機；地面監控中心通過光纖線纜及核心交換機、井下交換機與井下各總線型監控系統實現信號通訊，井下各總線型監控系統之間通過光纖線纜及井下交換機互相之間進行信號通訊。
[0022]核心交換機為SIC0M6000型號冗餘交換機，井下交換機為SIC0M3024型號冗餘交換機。
[0023]核心交換機與各井下交換機成環網，環網中的I段光纖電纜上設置有斷點。
[0024]井下交換機為4臺SIC0M3024型號冗餘交換機，分別位與煤礦井下的中央變電所、2號變電所、三採區變電所及-550變電所。
[0025]使用時，1、交換機物理連接上成環型；
2、工作時整個網絡成環網鏈狀結構，設有斷點的一段光纖電纜是不傳輸數據，只傳輸硬體間的數據流，用來相互通知各自的狀態給其他設備。環型上的每一個設備都知道並隨時通知其他設備自己的狀態。
[0026]3、一旦有一段網絡發生故障，臨近交換機會馬上通知其他交換機，極短的時間內這一信息就會傳遍全網。
[0027]4、作為「根」的核心交換機就會實行切換，就是原來沒有數據通過的那段鏈路馬上進行數據傳輸。整個切換時間為30毫秒。整個網絡還是呈鏈狀工作狀態，實現冗餘。
[0028]5、當損壞的網絡修復後，網絡恢復到初始工作狀態。
[0029]實施例3:
煤礦工業以太環網裝置，包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機；地面監控中心通過光纖線纜及核心交換機、井下交換機與井下各總線型監控系統實現信號通訊，井下各總線型監控系統之間通過光纖線纜及井下交換機互相之間進行信號通訊。
[0030]核心交換機為SIC0M6000型號冗餘交換機，井下交換機為SIC0M3024型號冗餘交換機。
[0031]總線型監控系統為經數位化技術改造的安全監測監控系統、井下人員定位考勤系統、井下數字語音廣播系統、無線通訊系統、井下無人值守泵房系統、變電所集控系統、煤礦井下智能放炮系統、井下視頻監控系統。
[0032]總線型監控系統通過的嵌入式接口通過光纖線纜連接至井下交換機。
[0033]核心交換機與各井下交換機成環網，環網中的I段光纖電纜上設置有斷點。
[0034]井下交換機為4臺SIC0M3024型號冗餘交換機，分別位與煤礦井下的中央變電所、2號變電所、三採區變電所及-550變電所。
[0035]地面監控中心利用光纖通信技術和工業以太環網技術傳輸煤礦井上、井下各主要環節總線型監控系統的實時數據信息及控制命令，並通過嵌入式接口連接各種總線型監控系統，可處理數據、語音、視頻、圖形等各種多媒體信息；地面監控中心不僅可以看到總線型監控系統傳上來的各種參數和圖表、圖形等還可以交互式任意觀察相應的井下設備的工業電視畫面。以信息集成平臺為核心，基於分面式實時資料庫、OPC技術、工業組態技術，自主開發了組態軟體，實現了各井下總線型監控系統的無縫集成和安全生產實時數據的WEB瀏覽和顯示。
[0036]對井下原有的安全監測監控系統、井下人員定位考勤系統、井下數字語音廣播系統、無線通訊系統、井下無人值守泵房系統、變電所集控系統、煤礦井下智能放炮系統、井下視頻監控系統進行數位化技術改造，降低了各總線型監控系統運營成本，提高了各總線型監控系統安全性和可靠性，通過接口和協議的標準化，實現各總線型監控系統的互連，保證了原總線型監控系統的穩定、安全運行，通過光纖環網實現了遙信、遙控、遙測的功能，實現了信息共享。
[0037]通過上面【具體實施方式】，所述【技術領域】的技術人員可容易的實現本發明。但是應當理解，本發明並不限於上述的三種【具體實施方式】。在公開的實施方式的基礎上，所述【技術領域】的技術人員可任意組合不同的技術特徵，從而實現不同的技術方案。
【權利要求】
1.煤礦工業以太環網裝置，其特徵在於包括管控地面乙太網模塊、工業以太環網模塊和子系統現場總線監控網模塊，位於煤礦井上的管控地面乙太網模塊包括地面監控中心、核心交換機，地面監控中心實現對整個煤礦工業以太環網裝置集中控制和監視；工業以太環網模塊包括位於煤礦井下的井下交換機；子系統現場總線監控網模塊包括位於煤礦井下的各總線型監控系統；地面監控中心通過光纖線纜連接至核心交換機，核心交換機與各井下交換機的千兆光口採用光纖線纜依次相連，使核心交換機與各井下交換機成環網，總線型監控系統通過光纖線纜連接至井下交換機；地面監控中心通過光纖線纜及核心交換機、井下交換機與井下各總線型監控系統實現信號通訊，井下各總線型監控系統之間通過光纖線纜及井下交換機互相之間進行信號通訊。
2.根據權利要求1所述的煤礦工業以太環網裝置，其特徵在於核心交換機為SIC0M6000型號冗餘交換機，井下交換機為SIC0M3024型號冗餘交換機。
3.根據權利要求1所述的煤礦工業以太環網裝置，其特徵在於總線型監控系統為經數位化技術改造的安全監測監控系統、井下人員定位考勤系統、井下數字語音廣播系統、無線通訊系統、井下無人值守泵房系統、變電所集控系統、煤礦井下智能放炮系統、井下視頻監控系統。
4.根據權利要求1所述的煤礦工業以太環網裝置，其特徵在於總線型監控系統通過的嵌入式接口通過光纖線纜連接至井下交換機。
5.根據權利要求1所述的煤礦工業以太環網裝置，其特徵在於核心交換機與各井下交換機成環網，環網中的I段光纖電纜上設置有斷點。
【文檔編號】E21F17/18GK103726878SQ201310635667
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】郝桂明, 李棟, 鹿令才, 郝建營 申請人:山東金陽礦業集團有限公司