【正文】 煤 礦 工 業(yè) 以 太 環(huán) 網(wǎng) 系 統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院徐州珂爾瑪科技有限公司2020年 11月 27日目 錄1 總述 ..............................................................................................................................................................3 指導(dǎo)思想 ..............................................................................................................................................5 設(shè)計(jì)原則 ..............................................................................................................................................5 設(shè)計(jì)依據(jù) ..............................................................................................................................................62 工業(yè)以太網(wǎng) ..................................................................................................................................................73 煤礦以太網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) ....................................................................................................................................10 概況 ....................................................................................................................................................10 礦井綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與發(fā)展 ................................................................................................11 煤礦用現(xiàn)場(chǎng)總線 ........................................................................................................................11 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) ........................................................................................................................14 以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................15 當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展 ............................................................................................................18 工業(yè)以太網(wǎng)是礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的最佳選擇 ....................................................19 煤礦礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)建設(shè)方案 ....................................................................................................21 系統(tǒng)構(gòu)架 ....................................................................................................................................21 關(guān)鍵技術(shù) ....................................................................................................................................22 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ............................................................................................................................24 核心設(shè)備技術(shù)選型 ....................................................................................................................26 主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo) ....................................................................................................................26 系統(tǒng)特點(diǎn) ....................................................................................................................................271 總述能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，我國(guó)一次性能源 70%以上來(lái)自于煤炭，95%以上的煤炭產(chǎn)量來(lái)自于井工開(kāi)采礦井，井工開(kāi)采礦井平均深度 500 米左右，煤礦井下采、掘工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，環(huán)境惡劣，自然災(zāi)害多，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)和人身安全。對(duì)煤礦生產(chǎn)中的各個(gè)生產(chǎn)與保障環(huán)節(jié)的主要參數(shù)進(jìn)行各種各樣的監(jiān)測(cè)與控制是煤礦正常、安全生產(chǎn)的重要保障。在我國(guó)，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主要有 KJ4 系統(tǒng)、KJ90 系統(tǒng)、KJ95 系統(tǒng)等，這些監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)基本上都采用集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站和控制中心主站組成。雖然這些監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)煤炭安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控領(lǐng)域曾經(jīng)發(fā)揮了巨大作用，但隨著煤礦生產(chǎn)的發(fā)展，這些系統(tǒng)固有的缺陷已嚴(yán)重制約了煤礦生產(chǎn)的發(fā)展，這些缺陷主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1） 缺乏統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)多為封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)中使用的通信協(xié)議和信息交換標(biāo)準(zhǔn)都是由廠商自己制定的，嚴(yán)格保密，互不兼容，與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)很困難，難以做到數(shù)據(jù)共享。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信模式多樣，極不規(guī)范。每種系統(tǒng)都需要建立自己的通信網(wǎng)絡(luò)，造成重復(fù)投資，通信資源利用低下。2） 傳輸速率低，一般監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率都在 4800bps 以下，不僅不能用于傳輸多路信息，甚至原有系統(tǒng)的擴(kuò)容也很難實(shí)現(xiàn)。較為先進(jìn)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其井下的設(shè)備層速率也僅僅為 125kbps。這樣的傳輸網(wǎng)絡(luò)不能同時(shí)傳輸圖像和話音信號(hào)，也無(wú)法形成一個(gè)真正的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。建設(shè)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井是當(dāng)今世界煤炭生產(chǎn)發(fā)展的主流，并以一礦一面或一礦兩面的生產(chǎn)模式實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。我國(guó)要建設(shè) 100 對(duì)高產(chǎn)高效礦井，20 對(duì)特級(jí)高產(chǎn)高效礦井，走集約化生產(chǎn)道路，在效率、單產(chǎn)、技術(shù)水平、科學(xué)管理、安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)調(diào)度等方面趕上世界先進(jìn)水平，以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)、通訊技術(shù)、軟件技術(shù)等采集、處理生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)等信息。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委提出，用信息化改造包括煤炭在內(nèi)的 18 個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)是我國(guó)信息化的重點(diǎn)。而煤炭行業(yè)正是最具傳統(tǒng)色彩的行業(yè)之一。煤炭行業(yè)的信息化改造就是用信息技術(shù)改造煤炭行業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)從礦山勘探、礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)、礦山開(kāi)拓建設(shè)、煤礦生產(chǎn)過(guò)程、礦山經(jīng)營(yíng)決策的數(shù)字化、信息化。即以下六個(gè)方面：1） 礦產(chǎn)資源信息和礦山設(shè)計(jì)、礦井建設(shè)及開(kāi)采過(guò)程的數(shù)字化、可視化。2） 煤礦生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、全