贺海涛

(神东煤炭集团有限责任公司,陕西 神木 719300)

0 引 言

物联网、人工智能、大数据及新一代通信技术迅速发展,其在裁决系统、监控系统、运输系统等矿山系统深度应用,加快了矿山信息化、智能化的步伐。海量智能化仪器、设备、传感器也导致了智慧矿山网络数据传输的实时性和安全性面临巨大挑战。以数据加密、身份认证、访问控制、Switched Ethernet技术为代表的智慧矿山通信技术可以抵御数据恶意窃取、保障数据实时传输,是智慧矿山建设的关键与基础,对于矿山数据的安全性与实时性具有重要意义。智慧矿山通信技术也在矿山生产、调度、管理、救援等领域起到重要作用,实现矿山各设备之间的数据交互、智能化识别、定位、跟踪、监管等功能[1-2]。

当前许多工作聚焦于矿山通信协议研究,解决了不同场景下智慧矿山数据的实时、安全传输问题。然而,现有矿山通信协议仍存在局限,在协议开放性、实时性、安全性等方面有进一步的改进空间。以智慧矿山中常用的EtherNet/IP[3]、EtherCAT[4]、Modbus[5]工控通信协议为例,EtherNet/IP协议采用周期性轮询的方式,时间或事件触发,多波或简单的点对点连接的通信机制来适应矿山场景对实时性的要求,但无法满足矿山系统的硬实时性要求[6];EtherCAT协议具有较好的实时性能和拓扑的灵活性,但由于私有化定制以及企业盈利的目的,导致该协议在开放性方面有所欠缺[7];Modbus协议规定通过一般的差分电路传输数据,通信距离较远,但是不支持加密传送,传输数据的安全性无法得到有效保障[8]。……