王丽霞

（山西焦煤西山煤电（集团）有限责任公司大数据中心，山西 太原 030053）

0 引言

在新时期工业发展背景下，我国的煤矿工业出现了新的改变，建设工业以太环网已经成为现阶段煤矿工业发展的重点内容之一。在煤矿行业生产的过程中建设以太环网，既可以借助现代化自动控制技术、信息技术、计算机技术等先进技术构建一个安全可靠的信息网络平台，以高速的千兆工业以太网络平台为基础构建完整的煤矿大型设备实时监控系统，实现对煤矿生产活动及资源配置的统一规划、统一分配，使得矿井的各个系统能够在异构条件下实现互动与资源的共享。通过对工业生产资源的统一管理和调度，既可以有效地提升煤矿工业的生产效率，还能够提升资源的利用率，所以现阶段深度研究煤矿工业以太环网的建设及应用具有极强的现实意义[2]。

1 煤矿工业以太环网概述

煤矿工业以太环网系统是指利用计算机技术、光纤通信等现代化技术对复杂多变、人员装备分散、应用特殊设备的煤 矿中构建一个符合防爆需求的高速互联网，整个系统的核心是在煤矿中建立具有冗余控制的工业数字化网络系统，以网络的方式对矿井中的各种类型信息进行传输，实现矿井生产环节的自动化与信息化系统相连接，形成一个统一完整的生产有机整体，这对于推动煤矿工业自动化、信息化、智能化建设具有重要的意义。

2 以太网在煤矿工业中应用的问题

2.1 接口数量不足

从以太网在煤矿工业生产中的应用来看，因为现阶段接入系统的数量在增长，原有的非模块工业环网交换机的接口数量明显存在不足，这就难以满足现阶段相应端口的种类及数量需求[3]。所以说，在 未来的系统设计 过程中，要想办法增加接口数量，以保证相关设备高质量运行。

2.2 网络宽带不足

从原系统所采用的宽带来看，其已经难以满足实时监控视频等大流量的数据传输，导致网络宽带成为环网建设及应用的瓶颈。如果不能解决宽带问题，那么即便是成功建设了以太网系统，依然无法有效发挥作用，导致煤矿工业的诸多工作发展受阻。

2.3 技术功能不足

从煤矿工业以太环网最初选用的网络交换机来看，其是一种低端产品，尚不具备VLAN划分功能，不可以对带宽、流量等方面进行实时地监控。同时传统的以太网主要用于办公自动化领域，却难以满足工业现场恶劣环境的要求。基于这样的原因，对以太网工业系统的相关技术进行优化就显得极为有必要了，其可以更好的发挥技术的作用与价值，使得相关工作朝着更好的方向推进，优化整体质量效果[4]。

2.4 缺乏应用协议

从以太网标准的定义 来 看，仅是涉及ISO/ OSI参考模型的物理层与数据链路层，就算是加上TCP/IP协议，也仅仅是增加了网络层、传输层的功能，其中所包含的协议不能符合现代化煤矿工业控制现场设备之间的实时通信需求。

3 煤矿工业以太环网的关键技术设计

从煤矿工业以太环网建设的角度分析来看，其需要以工业以太网为基础构建统一的自动化控制网络平台，在实现信息高度共享的基础上提升指挥效率与生产效率。

3.1 环网冗余技术

从煤矿工业生产环境来看，由于煤矿生产环境比较恶劣，很容易导致网络出现意外断裂的情况，所以为了煤矿的安全生产对网络的可靠性有了更高的要求，这就需要数据传输网络能够提供链路冗余[5]。从以太网传输的角度分析来看，冗余的管理既可以提升网络的可用性，还能够在链路断裂后短时间内重新启用，从物理、逻辑等方面涉及传输通道、监控主机、供电电源、容错服务器的冗余，有效地提升了矿井自动化系统的稳定性。

3.2 嵌入式应用技术

从嵌入式系统 来看，其属于 一种或者多种特定功能的计算机系统，具有软件代码小、自动化水平高、响应快速等优势，比较适用于多任务应用环境。所以，在煤矿工业以太环网设计阶段，最好选择实时性高的嵌入式操作系统及处理芯片，以此来确保网络信息传输信号的稳定性、实时性[2]。

3.3 网管和安全技术

在煤矿工业以太环网设计中，环网网管软件属于一种对整个信息网络进行规划配置的工具，既可以实现对所有支持SNMP协议的网络设备进行管理，还能够自动识别网络架构和终端设备形成网络拓扑图，并能够在拓扑图上进行手动调整、优化设备等操作，尤其是还有着超强的保密机制，具有高度的安全性。

4 煤矿工业以太环网的建设及应用

4.1 结构模式

从煤矿工业以太环网系统建设的角度来看，其结构模式主要由管理层、控制层、设备层构成[6]。

4.2 技术线路

从煤矿工业以太环网建设的角度来看，为了有效地满足各种数据传输的通畅性，普遍采用单环冗余网络设计，在地面、井下形成一个大的光纤环网并直接接入交换机来到达各个应用系统。在技术线路设计的过程中，需要考虑到系统的安全性，最好在以太环网与局域网之间设置防火墙，通过网络隔离来增强生产控制网的安全性。而对于配置管控服务器、数据库服务器、Web服务器、工程师站、操作员站等自动化子系统均可以通过以太网接口与工业以太环网级联，借助智能网关等设备来实现井下各种地层设备、监控系统等便利地接入主干网络，构建一个完整的综合业务数字网络。

4.3 网络模型

目前，科技的发展推动煤矿工业的转型发展，建设煤矿工业以太环网已经成为煤矿行业发展的重要趋势。从煤矿井下拓扑结构的建设来看，其主要采用煤矿以太环网+现场总线的分布式混合模式，既可以将各个现场的总线网段、DCS、智能传感器等设备通过以太网集成到一起，还能够完成煤矿工业控制任务，构建一个符合煤矿生产环境与防爆需求的全矿井综合控制网络平台，以此来满足煤矿综合自动化、信息化建设的需求。

4.4 设备选型

从设备的选型和布置来看，由于煤矿以太环网的建设涉及多种设备，所以这就需要结合煤矿工程的而具体情况来确定设备的型号。首先，核心交换机的选择，需要考虑路由的品牌、性能、模式，最好选择以万兆网为基础的交换机，以此来保证核心交换机具备三层交换功能，实现对网络分层控制。其次，从矿用防爆型交换机的选择来看，最好选择符合井下防爆要求，还需具备两层交换功能，以便于接入子系统的安全策略部署的设备。此外，在设备选型过程中还需要加强成本控制，如果设备成本过高，那么将会增加煤矿企业的运维压力，所以说在设备选型时还需要考虑成本方面的问题，要综合多种类型的设备，从中选择价格最低，质量最优的设备[7]。

4.5 应用管理

从煤矿工业以太环网系统的具体应用情况来看，对系统进行相应的维护及管理十分的关键，若是后期维护工作不到位必然会影响整个系统的运行效果，所以这就需要定期对煤矿工业以太环网系统进维护管理，全面发挥高带宽网络的传输优势为煤矿的安全生产提供优质的服务。为了保证系统高效应用，减少各类突发性情况，在设备日常应用过程中，还需要加强监督管理，负责设备管理的工作人员要定时查看设备是否存在缺陷和故障，如果设备运行存在有安全隐患，需要及时采取措施排除隐患，以保证设备高质量的运行。同时，要加强设备管理人员以及操作人员的技能培训，保证他们对于设备的操作方法以及故障类型、故障解决措施等均有重复的了解和认识，否则的话设备问题难以有效解决，必将会影响设备应用质量效果，导致煤矿开采的一系列工作难以高效、优质推行。

5 结束语

总而言之，经济与科技的发展为煤矿工业的推进创造了来能更好的环境及条件，尤其是信息技术、网络技术、自动化技术等现代化技术在煤矿工业中的应用推动了煤矿自动化建设的步伐，现阶段煤矿工业信息化、自动化发展已经成为社会广为关注的热点话题。煤矿工业以太环网具有操作便利、安全性高、成本低等优势，不仅可以在一定程度上降低工作人员的劳动强度，还能够在提升煤矿生产水平的基础上推动煤矿企业的健康发展。从现阶段煤矿工业以太环网的建设及应用现状来看，还需要对工业以太环网系统进行进一步的开发和完善，在智能化、自动化、信息化、快捷化等方面进行改革和创新，以此来为煤矿工业的发展提供优质的服务。