工业以太网交换机在煤矿开采领域的应用实例
矿用本安型千兆以太网交换机的设计
科技信息0.引言煤矿安全生产是煤矿企业实现稳定发展的重要保证，同时也是实现社会和谐稳定的重要保证。
及时了解和处理煤矿生产过程中的各个环节的参数，是实现煤矿安全生产的重要保障。
在过去传统的煤矿监测监控系统中，信息的传输方式主要是RS-485总线、CAN总线或通过电话线的调制传输，这些系统基本上都是采用集散系统的结构，存在传输速率慢，传输距离受限和传输协议标准不统一等缺点，影响了系统的可扩展性和监控系统所要求的实时性，这些系统会随着煤矿生产的发展和自动化程度的不断提高而被淘汰。
现代化的煤矿必须建立一个统一的数字化网络信息平台，实现矿井和全矿区的信息化和自动化。
工业以太网是基于TCP/IP协议的开放式通信网络，是现代工业信息化和自动化的主要通信网络，现代煤矿的信息化平台也应当以以太网为基础发展起来。
而且，现在许多新建矿井已经着手建立以以太网为基础的信息化平台。
传统的矿用以太网交换机设计在10M/100M的传输速率[1]，已经不适应煤矿大信息量的传输，快速的千兆级的工业以太网交换机才能满足现代煤矿信息化平台的要求。
本文提出了一种快速千兆矿用工业以太网交换机的设计。
1.工作原理以太网交换机工作在OSI模型中的第二层,类似于一台专用的特殊计算机,主要包括中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)和操作系统。
它利用专门设计的芯片使交换机以线路速率在所有的端口并行转发数据包,而且采用星型拓扑结构的以太网的标准技术，为所连接的两台设备之间提供一条独享的点到点的虚电路，避免冲突，因此,它比同在二层利用软件进行转发的网桥速度快的多[2]。
以太网交换机通过如下功能实现数据包的交换：地址学习：以太网交换机能够学习所有连接到其端口的MAC地址，通过监听所有流入的数据帧，对其源MAC地址进行检验，形成一个MAC地址到其相应端口号的映射，并且将这一映射关系存储在其MAC 地址表中。
帧的转发和过滤：当一个帧到达交换机后，交换机通过查询MAC 地址表来决定如何转发数据帧。
KJ82基于工业以太网的煤矿综合自动化系统
煤
炭
工
程
该系 统 曾 获 得 国 家 科 技 部 “ 技 型 中 小 企 业 技 术 创 新 基 金 ” 无 偿 资 助 ，立 项 代 码 ： 科 ０ Ｃ ６ １２ ０５ ，获中国煤炭工业科学技术一等奖 ，获 国家专利产品 ４项。 ２ ２２ ３０ ０ ６ Ｋ８ Ｊ２系统 已在江苏 、河南 、山东、山西等地 ５ ０多个煤矿 运行 ，现场反 映 ：使 用效果 良好 ，对煤
矿 安 全 生产 、减 人 提 效 和 科 学 管 理 具 有 重 要 意 义 。
基 于 Ｇ Ｓ的 矿 山信 息 系 统 及 数 字 矿 山 系 列 Ｉ
基于 Ｖ Ｒ— Ｉ ＧＳ的煤矿安全与生产调度信息 系统设 计与开发基 于地理信 息系统 （ Ｉ） ＧＳ 、虚拟现实
（ Ｒ） Ｖ 、计算机 网络等技术 ，开发 出三维 、动态 的典型矿井 井上下空 间环境 ，设计 开发 出新一 代 的煤 矿安全与生产调度信息管理 系统。该 系统集矿 山安全 、工况监测 、生产调度 、规划设 计、管理决策等
煤
炭
工
程
２１ 第 ｌ ００年 ２期
Ｄ ＷＸ型 （ 塞 悬 浮 式 ） 体 液 压 支 柱 柱 单
Ｄ ＷＸ型 （ 柱塞悬浮式 ） 单体液压支柱是 中国矿业大学研制的一种新一代 工作面单体支护产 品 （ 获 国家发 明和实用新 型专利 ，专利号为 ： ７０ ０３ ６等 １ 国家专利 ） ９ １７ ６ ． ０项 。该产 品已通过 了由国家煤矿支
煤炭行业的技术创新与应用案例分享探索前沿技术引领行业发展
煤炭行业的技术创新与应用案例分享探索前沿技术引领行业发展近年来，煤炭行业的技术创新与应用取得了巨大的突破与进展。
本文将从几个案例出发，探讨煤炭行业中的前沿技术应用以及其对行业发展的引领作用。
案例一：智能采矿系统智能采矿系统是煤炭行业中的一项重要技术创新，通过与现代化信息技术的结合，实现对矿井生产过程的全面监控和管控。
该系统通过布局在矿井各个关键位置的传感器，实时采集数据并进行分析，提供了全面的矿井生产环境监测、设备状态监控、瓦斯浓度及风速监测等功能。
同时，结合人工智能技术，智能采矿系统能够根据实时数据进行智能决策和风险预警，提高生产效率和安全性。
案例二：煤炭清洁利用技术煤炭清洁利用技术是煤炭行业发展的重要方向之一。
以煤气化技术为代表的清洁利用技术，可以将煤炭转化为合成气和化学品，通过高效利用煤炭资源，减少对环境的污染。
此外，煤炭燃气化技术、粉煤气化技术等也逐渐得到应用，并在煤炭行业的能源转型中发挥了积极作用。
案例三：绿色矿山建设随着环境保护意识的不断提高，煤炭行业也加大了对绿色矿山建设的重视。
绿色矿山建设包括水土保持、生态修复、资源综合利用等方面的技术创新与应用。
通过采取合理的矿山规划、科学的资源开采方式以及先进的环境治理技术，可以减少对土地、水资源的破坏，促进煤炭行业的可持续发展。
案例四：互联网+煤炭行业互联网+煤炭行业是近年来煤炭行业中的新兴技术应用。
通过互联网技术，可以实现煤炭行业的信息化、数据化和智能化。
例如，通过建立电子商务平台，煤炭生产企业可以直接与用户进行交流和合作，提高销售效率和市场竞争力。
同时，互联网技术还可以应用于煤炭物流管理、安全监测等方面，提升整个行业的运营效率和管理水平。
通过以上案例的分享，可以看出煤炭行业的技术创新与应用已经取得了显著的成效，并且对行业发展起到了积极的推动作用。
然而，在前沿技术引领行业发展的道路上，煤炭行业仍然面临挑战和机遇。
未来，煤炭行业需要加大对技术创新的投入力度，积极引进和推广新技术，不断提升行业的竞争力和可持续发展能力。
工业以太环网在煤矿信息化中的应用与研究
工业以太环网在煤矿信息化中的应用与研究在新时期下，煤矿开采工作有了新的变化，特别是在安全生产管理方面，提高煤矿开采综合自动化网络平台的建设逐渐成为了煤矿工业发展的重点内容之一。
构建完整的煤矿大型设备实时监测系统，把煤矿安全生产中的各类实时信息进行及时的整合，已经成为了一种发展趋势。
标签：工业以太网；煤矿；自动化网络由于矿山目前存在许多不符合系统发展的问题，需要引起重视并逐步改正，就目前来说，我国许多煤矿资源处于没有进行完善的管理和合理开发阶段。
[1]这是对相应的资源的浪费，也是我们目前能源紧张急需解决的问题之一，对此，需要进行多方面的综合考虑。
我国的矿产资源需要进行科学统一的管理，使现阶段的现存资源得到很好的应用和加工，对现有的所有信息进行资源聚焦于有效整合。
1 工业以太网的基本信息和发展趋势1.1 工业以太网的定义和现状以太网是一门具有较高的技术含量的网络技术，这种技术是近几年才广泛出现在大众生活中的，但是因为互联网技术的支持，这门特殊的技术目前已经是一种在我国具有很高成熟特点的网络技术。
[2]工业以太网有自身的技术特点，同时也对相关的数据进行了合理的规划和利用，比如哦工业以太网主要采目前存在的客观技术对当下非常具有效应的多媒体技术进行探索。
工业以太网主要被用于工业发展，就目前来说，我国许多技术人员在相应的工作中对设备和材质进行了较为严格的检查和选用，在此基础上完成对产品的强度和适用性的鉴定。
工业以太网对工业材料和其他工业工具的实时性的鉴定具有很高的精准性。
1.2 我国以太网在具体的实践应用中存在的问题分析一是存在通信不稳定现象，这种现象间接导致通讯条件的不确定性，在一些偏远地区，这一不稳定现象也导致了以太网的实时性差。
这样Ethernet技术一般采用会对其他的CD进行学习和引用，在此基础上形成自己的科学机制。
但在此过程中，依然存在有通信延迟等现象，这类现存问题带来的不确定和其他技术的缺陷导致以太网在发展壮大的过程中成为工业环境和其他一些实验基地的现场漏洞，这样缺陷忠厚会形成一系列的衍生问题，进一步对实时环境进行破坏。
KORENIX JETNET 工业以太网交换机 产品应用手册
Industrial PoE Switch IP67/68 Ethernet Switch Rackmount Managed SwitchGigabit Switch Redundant Switch Entry-Level Switch Networking Computer Communication Computer Ethernet I/O ServerSerial Device Server Media Converter Multiport Serial Card SFP Module Din RailPower Supply工业以太网交换机煤矿是一种有效的能源，许多电厂采用这种低成本，高效的燃料来发电。
采矿作业正在配备先进的工业控制和传感设备来保障作业安全和高效生产。
在矿业应用中，可靠的网络对于广泛分布在各处的高带宽设备通讯是非常必要的。
一个位于波兰西里西亚地区的著名的煤矿，选用芯惠通JetNet 5010G 千兆网管型交换机用于数据传输，满足该项目可靠性和有效性要求。
JetNet 5010G 支持RSR(Rapid Super Ring)冗余网管功能，以及其它许多融合了尖端技术的软硬件功能，使其更加符合煤矿应用的严格要求。
最终确定选用JetNet 5010G 有多方面的原因，其一是它的灵活性。
JetNet 5010G 配备3个RJ-45/SFP combo 可选端口，可灵活的搭配不同的网络传输距离，支持从Cat-5线缆的100米到单模光口的70KM 。
JetNet 5010G 还支持RSR(Rapid Super Ring)快速冗余环网，自愈时间小于5ms ，以及千兆网络保障网络质量。
此外，他们还选用了Korenix 的串口设备联网服务器JetPort 5604i ，用于连接矿区各类串口设备(例如，传输带)。
使用Korenix 以太网产品搭建煤矿通讯网络，保障了煤矿开采操作的安全性和高效性。
工业交换机在煤矿矿井综合自动化系统中的应用
CCOM工业交换机在煤矿矿井综合自动化系统中的应用项目描述随着矿井开采规模的不断扩大，作业范围的不断延伸，以及矿井开采工艺和装备的信息化、智能化程度不断的创新与提升，与之相配套的各个控制子系统、监测子系统、安全子系统营运而生，数据从采集、传输、分类、加工、挖掘等都需要统一的网络传输平台安全、快速、可靠的承载，为整个煤矿的调度指挥、安全生产、经营管理形成一个高效的管控一体化综合业务系统平台。
系统需求•采用工业以太网整合井上/井下各子系统间的通讯•系统必须具备高可靠性，支持各种冗余和网络管理功能•二层千兆骨干通讯网络，可支持所有数据、语音和视频信息的通讯传输•稳定可靠，可适用于恶劣的矿井环境•实时的报警和事件管理CCOM解决方案此次共有四个煤矿需要进行矿井综合自动化系统的构建，通过构建千兆地面骨干网络和井下骨干网络，将各个子系统接入各煤矿的调度中心，从而实现整个煤矿的高效调度和指挥监控中心。
CCOM交换机在该系统中提供了完整解决方案，包括调度室的千兆骨干核心交换机、地面/井下骨干交换机，以及地面/井下分支交换机等，其高性能、高可靠的特点完全满足现场的需求。
调度室：为了确保与控制中心进行数据传输，在调度中心采用ISW-624G-P220-250W交换机组建一个高效灵活的冗余网络，可传输来自井下的数据、语音和视频监控信息ISW-624G-P220-250W是一台具有24个千兆端口的二层机架式工业交换机，此外，采用双机备份可以更好地确保骨干网络的稳定可靠。
地面网络：为了构建千兆冗余的地面通讯网络，在选煤楼、变电所等区域选用了CCOMISW-616G-P220-250W模块化千兆二层交换机，同样采用CCOM冗余协议构建环网，实现高可靠的网络冗余。
PT-7828具有模块化设计，可选配4个千兆网口和16个千兆端口，千兆端口向上接入调度室的核心交换机，百兆端口向下接入地面分支交换机ISW-624G-P220-250W，从而构建一个完整的地面通讯网络。
煤矿井下电力监测监控系统的设计与实践
Ｏ 引言
随着社会 的发展与科 学技术 的进 步 ， 计算机 技术 、 自动 化技术和网络传输技 术也迅速 的运用于煤 矿的生产及 安全 管理。任何煤矿 的安全问题都是重 中之重 ， 必须将其 放在首
接， 直接进入 Ｋ ３２ Ｆ矿用 隔爆兼本安型分站。 Ｊ９ 一 井下电力监 控站 ： 中心主站 和 电力监 测单 元之 间 的桥 梁， 主要用于与井下高压开关 内的综合 保护装置 的通讯 ， 完 成配电室／ 变电所的当地监控 ， 同时完成 综合保 护与地 面 中
位。煤矿井下供 电系统的安全更是不容 忽视 ， 因此遵循可靠 性、 实用性和经济性的原则 ， 参照国内最先进 的设计 准则 ， 在
标准化的平 台上 开发 出一套功能实用 、 使用简单 、 护方便 、 维 易于扩展 的煤矿井下电力 自动化远程监测监控系统 ， 显得很
有 必要 。
心主站之 间的数据上传及命令下达 ， 其可靠性对整个 系统的
电力监测单 元（ 保 ） 负 责变 电所设 备 的数据 采集 与 综 ： 转发 ， 并下发执行 中心发出的遥控命令 。
通过调研确 定原有矿 用隔爆 型高压开关 内均有 智能 型 综 合保 护装置 ， 但大部分都 不具备远程控制及上传接 口。现
更换为具有智能通讯接 口的华鑫公司的 Ｚ １ Ｂ１３系列综合保
摘 要： 对现在 阳煤 集团开元煤矿在矿井开采 中， 针 井下供电 系统发 生事故 时 ， 法对其 进行 及 时的判 断和 处 无
理 ， 容 易影 响 矿 井 安 全 生产 的 问题 ， 出 引入 煤 矿 井 下 电 力 自动 化 远 程 监 测 监 控 系统 。介 绍 了 此 系统 的 开 发 背 很 提 景 、 际应 用 中的 系统 软硬 件 结构 、 实 系统 能 够 实现 的 功 能 、 系统 主要 技 术指 标 以及 系统 运 行后 的 实 用价 值 。 关键 词 ： 力监 控 ；Ｗｉｃ ；实 时数 据 库 ； 井下 监控 分站 电 ｎｅ 中 图分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３ 文献 标 识 码 ： Ａ
煤矿开采的井下通讯技术应用
AI技术在井下通讯的应用
AI技术可以用于语音 识别和图像识别，提 高井下通讯的效率和 准确性。
AI技术可以用于优化 井下作业流程，提高 生产效率和降低成本 。
AI技术可以用于预测 和预警，及时发现潜 在的安全隐患和故障 。
云计算技术在井下通讯的应用
云计算技术可以为井下通讯提供 强大的数据处理和分析能力，支
实时监控与反馈
矿工可以通过井下通讯系统实时反馈生产进度和现场情况，便于调度中心及时 调整生产计划。
设备控制通讯
远程控制
井下通讯系统可以实现设备的远程控制，提高生产效率。
设备状态监测
通过井下通讯系统实时监测设备运行状态，及时发现并处理 设备故障。
应急救援通讯
紧急撤离通知
在发生紧急情况时，调度中心可以通过井下通讯系统发布紧急撤离通知，确保矿 工安全撤离。
语音识别与合成技术
在井下通讯中，语音是一种重要的信 息传递方式。
常见的语音识别与合成技术包括基于 规则的语音识别、基于统计的语音识 别、语音合成等。
语音识别与合成技术能够将语音转换 为数字信号，方便传输和处理；同时 ，也能够将数字信号还原为语音，实 现信息的传递。
数据加密与解密技术
01
在井下通讯中，数据的安全性至关重要。
救援指挥
井下通讯系统为应急救援提供通讯支持，确保救援人员与调度中心之间的信息畅 通，提高救援效率。
03
井下通讯技术的关键技术
信号传输技术
信号传输技术是井下通讯技术的 核心，负责将语音、数据等信息
从发送端传输到接收端。
井下环境复杂，存在各种干扰因 素，因此需要采用高效的信号传 输算法和调制解调技术，以保证
信号的稳定传输。
常见的信号传输技术包括无线传 输、有线传输和光纤传输等。
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工业以太网交换机在煤矿开采领域
的应用实例
[矿山视频监控系统/煤矿电力监控系统/矿井安全监测监控系统/露天
矿监测定位系统]
目录
一、矿山视频监控系统 (3)
解决方案 (3)
系统结构图 (3)
二、煤矿电力监控系统 (4)
解决方案 (4)
系统结构图 (4)
三、矿井安全监测监控系统 (5)
解决方案 (5)
系统结构图 (5)
四、露天矿监测定位系统 (6)
解决方案 (6)
系统结构图 (6)
近年来煤矿行业得到国家的充分重视，取得迅速稳健发展的良好势头。
Maiwe专为煤矿行业研发设计嵌入式低功耗产品，大大减少设备在工作中产生的热量、启动电流及满载工作电流。
Maiwe产品不仅可稳定工作在高温环境中，更可提供多节点数据采集和处理，并搭建冗余网络，确保数据传输实时可靠。
一、矿山视频监控系统
矿山视频监控系统应用于矿井，露天煤矿等场所，通过该系统不仅可以直观、全面地掌控整个矿区的运营生产情况，远端监控人员还可以通过实施监控，及时提醒操作人员的违规操作，防止险情发生。
尤其是当发生安全生产事故时，可以从服务器上获取视频资料，从而完整的再现问题发生时的场景，快速高效地定位事故发生原因。
解决方案
根据矿山视频监控系统应用需求，迈威提出了简单、可靠地解决方案，采用MISCOM7026千兆工业以太网交换机构筑核心网络，井下和井上采用MIEN5108、MIEN3105百兆嵌入式交换机组网，核心网络及井下、井上网络均采用MW-Ring技术组建冗余环网，保证光缆故障时，数据正常传输，系统正常运行。
根据现场环境，可选择利用Mport1101 单路嵌入式网络延长器通过原有双绞线、电话线、同轴电缆等普通电缆进行数据长距离传输，在保证数据传输速率及质量的情况下大大降低系统成本和工程施工难度。
在系统末端，底层设备可通过RS-232/RS-485/CAN总线直接连接至MIEN3105百兆嵌入式交换机，完成视频、广播通信等业务数据的传输。
系统结构图
二、煤矿电力监控系统
煤矿综合电力监控系统是在充分利用地面电网综合自动化成熟技术的基础上，专门对井下供电系统、电力保护装置、调度自动化等集成一体进行监测监控的电力自动化平台。
该平台集井上、井下高（低）压开关的保护、测控、通信于一体，实现了井下变电所无人值守，全矿电力系统运行情况监控，运行参数超限报警，实现与矿井调度系统、瓦斯安全监测监控系统、视频图像监控系统真正的联网，真正的实现矿井综合自动化。
解决方案
矿用电力监控系统共有三个部门组成：地面主站调度监控系统、矿用隔爆兼本安型电力监控分站和高压综合保护器组成。
每个变电所的综合保护器与该变电所的监控分站采用双绞线相连，构成现场总线网；每个监控分站与地面调度监控系统间采用光纤环网相连，构成光纤以太网。
采用MW-Ring环形拓扑结构，井下各分站通过MIGE7110低功耗嵌入式工业以太网模块千兆光口和监控中心的主机组建成千兆冗余环网。
各个电力分站采用工业以太网交换机模块MIEN3105就近接入高低压站点，将前端采集到的信息通过冗余环网上行至监控中心。
底层设备通过RS-485或CAN总线连接至分站中的MIEN3105产品，完成对电力设备的保护盒测量。
采用MW-Ring环网技术的电力监控系统的应用，提高了矿井合理的综合布线能力，保证了用电及电量统计数据分析效率，解决了矿井高低压电网漏电快速检测数据及时上报，及矿井电网实时监控及故障预警等诸多难题，为建设本质安全型矿井奠定了坚实的基础。
系统结构图
三、矿井安全监测监控系统
矿井安全监测监控在煤矿安全生产、提高生产率和设备利用率等方面起着极其重要的作用。
矿井现代化安全监测监控系统主要包含瓦斯抽采（放）监控系统、轨道运输监控系统、胶带运输监控系统、供电监控系统、排水监控系统、火灾监控系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯突出监测、人员位置监测系统等。
在传输上通过成熟可靠的以太网光纤冗余环网将地面和井下各个子系统连接起来。
解决方案
武汉迈威针对矿用安全监测监控系统专项研发了系列矿用低功耗工业以太网交换机系统，井上骨干光纤以太网络采用Mwring快速环网技术冗余，保证了光缆故障的时候，安全监测监控网络也能正常运行。
在井下采用MIEN5108组成百兆光纤冗余环网，采用环间耦合方式将地面和井下环网衔接一起。
MIEN2105A低功耗交换机能够在井下分支为视频监控系统、人员定位系统等提供以太网光口或电口，将视频数据或定位信息采用级联的方式汇聚到核心环网上。
核心模块交换机在应用上能够满足接口的光电口灵活配置，满足了嵌入式的应用需求。
MIGE7110和MIEN5108以太网交换机提供了RS-485总线接口及CAN总线接口，为客户在以太网传输的高度集成性应用提供了有力的保障。
系统结构图
四、露天矿监测定位系统
露天矿检测定位系统是在矿区采场、办公区、生活区建立完整的无线网络通讯覆盖。
能使使用者通过无线的方式在任何地方任何时候接入网络，即使在行驶的汽车里也可以轻松解决宽带的接入，使移动的车变成了移动的办公室。
车载检测定位终端将采集到的数据通过MESH终端传输到整个无线MESH网络中，实现了移动终端数据的高效稳定上传。
解决方案
迈威针对露天矿检测定位系统提出了简单易用的系统解决方案，该方案主要采用迈威生产的MIEN3105B产品，通过百兆电口将矿车车载定位终端和监控终端与无线MESH终端连接起来，使信号稳定高效的在整个无线MESH网络中传输。
工作人员在调度室即可对整个矿区的矿车与驾驶人员进行有效的监控与定位，对生产采装设备、移动运输设备、卸载点及生产现场进行实时监控和优化管理。
系统结构图。