煤矿井下有线宽带信息传输研究.pdf

第 3 9卷 第 1期 2 01 3年 1月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vo l _ 3 9 NO ． 1 J a n ． 2 0 1 3 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 3 0 1 0 0 0 1 0 5 孙继 平 ． 煤 矿井下 有线 宽带 信息 传输 研究 [ J ] 。 DOI 1 0 ． 7 5 2 6 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X． 2 0 1 3 ． 0 1 ． 0 0 1 工 矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 1 - 5 ． 煤矿井下有线宽带信息传输研究 孙 继 平 中 国矿 业大 学 J L 京 ， 北 京 1 0 0 0 8 3 摘 要 指 出要 实现煤矿 井下 固定 岗位 无人 值 守 、 综 采 和综 放 等采 煤 工作 面少人 作 业 ， 应 装 备具 有 地 面远 程 控制 功 能的煤 矿监 控 系统 、 监视 系统 、 矿 用调 度 通信 系统和 矿 井移 动 通信 系统 等 ； 提 出矿 井信 息传 输 系统 应 满足 传输 带 宽宽 、 有线 与无 线相 结合 、 抗故 障 能力 强 、 传 输 距 离远 、 可靠性 高、 标 准 化 、 安 全性 好 等要 求 ； 在 分析 星型 、 环型 、 树 型和 总线 型等煤 矿 井下有 线传 输 网络 结 构优 缺 点 的基础 上 ， 提 出了双巷 双 缆 、 单巷 双缆 、 单缆 双树 冗余 结构 ， 认 为理想 的煤 矿 井下有 线传 输 网络 应 采 用双巷 双缆 或单巷 双 缆双树 冗余 结 构 ； 提 出煤 矿 井下有 线 宽带传 输应 采 用基 于无 源光 网络 的矿 用 以太 网或基 于有 源光 网络 的矿 用 以 太 网的观 点 ， 并 提 出 了 这 两种 矿 用 以太 网的主要 性 能与技 术指 标要 求 。 关键 词 煤 矿有 线传 输 ；宽带传 输 ；以 太 网；网络 结 构 ；双树 冗余 ；无源光 网络 ；光缆埋 入 中图分 类号 T D6 5 5 文献 标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 2 1 2 2 8 1 6 O 0 网络 出版地址 www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 2 1 2 2 8 ． 1 6 0 0 ． 0 0 1 ． h t mI Re s e a r c h o f wi r e d b r o a db a nd i n f o r ma t i o n t r a ns mi s s i o n o f c o a l mi n e u n de r g r o u n d S UN j i p i n g Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y Be ij i n g ，Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e pa p e r p o i nt e d ou t t ha t r e a l i z a t i on o f u na t t e nd e d o pe r a t i o n of f i xe d wor kp l a c e of c oa l m i n e u nde r gr o und a n d l i m i t e d wor ke r op e r a t i on o f f ul l y me c ha ni z e d mi ni n g f a c e a n d f u l l y me c h a ni z e d c a vi n g f a c e n e e ds t o e s t a bl i s h c on t r ol s y s t e m o f c o a l mi ne wi t h r e mo t e c o nt r o I f u nc t i o n，v i d e o m o ni t or i n g s y s t e m ，m i n e u s e d s c h e du l i ng a nd c o mm u ni c a t i on s y s t e m ，mob i l e c omm u ni c a t i on s y s t e m ，e t c．I t p r o pos e d t ha t i n f o r m a t i o n t r a ns m i s s i on s ys t e m o f mi ne s h ou l d me e t r e qu i r e me n t s of wi de t r a ns mi s s i o n b a nd wi d t h， wi r e d t r a ns m i s s i on mo de c o m b i ne d wi t h wi r e l e s s mo de， s t r o ng a nt i f a u l t a bi l i t y， l on g t r a ns mi s s i o n di s t a n c e ， hi g h r e l i a bi l i t y， s t a n da r d i z a t i o n， pe r f e c t s a f e t y pe r f o r ma n c e， e t c． I t p r op o s e d d o ub l e t r e e r e du nd a nc y s t r u c t u r e s of do ub l e c a bl e s i n t wo t unn e l s s e p a r a t e l y，do u bl e c a bl e s i n a t un ne l a nd s i n gl e c a b l e ba s e d O n a na l y z i ng a d va n t a g e s a nd di s a d v a nt a ge s o f s t r u c t u r e s o f wi r e d t r a ns m i s s i on n e t wor k s o f c oa l mi n e u nd e r g r o un d i nc l ud i ng s t a r ，r i n g，t r e e a nd b us mo de，a nd c o ns i de r e d i d e a l wi r e d t r a ns mi s s i o n n e t wor k of c o a l mi ne un de r gr ou nd s ho ul d be t he d ou bl e t r e e r e du nda nc y s t r uc t ur e o f d ou bl e c a b l e s i n t wo t un ne l s 收 稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 2。 基金项 目 国家 自然 科 学 基 金 重 点 项 目 5 1 1 3 4 0 2 4 ； 国 家 自然科 学基 金 项 目 5 1 0 7 4 1 6 9 ； 国 家 高 技 术 研 究发 展 计 划 8 6 3计 划 项 目 2 0l 2 AA06 2 2 0 3 。 作者简介 孙继平 1 9 5 8 一 ， 男， 山西翼 城人 ， 教授 ， 博 士， 博士研究生导师 ， 中国矿业大学 北京 副校长 ； 作为第 1完成人 获国家科技进 步二等奖 2项 、 省部级科技进 步一等奖 6项 ； 作为第 1完成人主持制定中华人民共和国煤 炭行业和安全 生产行业标准 2 6项 ； 主持制 定 煤 矿安全规程 第 三章通 风安全监控 ； 作为第 1作者或独立完成著作 1 1 部 ， 发表文章 1 0 0余 篇 其中被 S C I 和 E I 检索的第 1作者文章 6 O余篇 ； 作为第 1发明人 获国家专利权 和软件著作权 2 5项 ， 其中授权发明专利 9 项 ， 作 为国务院煤矿事故调查专家组组长参加 了 1 o起煤矿特别重大事故调查工作 ； 联 系 电话 01 0 6 2 3 3 1 9 2 9， E- ma il s i r I c u mt b ． e du ． c n。 ． ◆ ； ～ 果 一 ～ 成 一 ～研 一 一 科 一 _．；● ． 2 工矿 自动化 2 0 1 3年 第 3 9卷 s e p a r a t e l y a n d d o u b l e c a b l e s i n a t u n n e 1 ．I t a l s o p u t f o r wa r d a v i e w t h a t wi r e d b r o a d b a n d i n f o r ma t i o n t r a ns m i s s i on of c o a l mi ne u nde r gr o un d s h ou l d us e mi ne us e d Et he r n e t b a s e d o n pa s s i v e op t i c a l ne t wor k o r a c t i ve op t i c a l n e t wo r k，a nd pr o po s e d ma i n pe r f o r m a n c e s a nd t e c h ni q ue r e q ui r e m e nt s o f t he t wO Et h e r ne t s ． Ke y wo r d s c o a l mi n e wi r e d t r a n s m i s s i on； br o a d ba nd t r a n s m i s s i on； Et he r ne t； ne t wo r k s t r u c t u r e； do ub l e t r e e r e du nd a nc y；pa s s i v e op t i c a l n e t wor k；o pt i c a l c a b l e e mbe dme n t 0 引 言 煤炭 是 中 国 的 主 要 能 源 ， 约 占 一 次 能 源 的 7 O ％ 。中国是 世界 第 一 产 煤 大 国和 消 费 大 国 ， 全 国 煤炭 产量 和 消费 量 约 占世 界 的 5 O 。2 0 1 1年 中 国 煤炭 产量 和消 费量 分别 占世界 煤炭 总产 量 和总消 费 量 的 4 9 ． 5 和 4 9 ． 4 。 中 国富煤 、 贫 油 、 少气 的能 源特 点 ， 决 定 了在未 来相 当长 的时期 内 ， 中 国仍 将 以 煤炭 为 主 要 能源 。因此 ， 煤 炭 工业 安 全 、 健 康 、 可持 续 发 展 十分重 要 。 煤炭 行业 是高 危 行业 ， 瓦 斯 、 水 、 火 、 顶 板 、 冲击 地 压 、 煤尘 等事 故 严 重 威胁 着 煤 矿 安 全 生产 。减 少 煤矿井下作业人员 ， 实现机械化、 自动化和信息化是 安 全 高效 现代 化矿井 的发展方 向和必然 选择 。 煤矿 井 下 有 瓦斯 等 易燃 易爆 气体 ， 顶板 冒落 和 瓦斯 爆 炸等事 故会 破 坏 有 线 电缆 和光 缆 ， 井 下 巷 道 无线传输不同于地 面传输 ， 煤矿环境的特殊性使地 面信息传输技术和设备无法直接应用在煤矿井下。 因此 ， 有必要针对煤矿井下特点 ， 研究煤矿井下有线 宽带信息传输技术和平台。 要求 1 传输带 宽 宽 ， 以满 足 监控 数据 、 语 音 和 图像 等多种 信息 实 时传输 的要求 。 2 有线 与无 线 相结 合 ， 以满 足 固定 和 移 动 监 控 、 监 视和语 音通 信 的要求 。 3 传输 距 离 远 。传 输 距 离 不 小 于 1 0 k m， 以 满足采掘工作面监控数据 、 语音和图像等信息传输 至地 面调度 控制 中心 的要求 。 4 抗故障能力强。当井下部分设备停 电或 出 现故 障时 ， 不 影 响其他 设备 和系 统正 常工作 ； 因顶 板 冒落 等造成 断 缆时 ， 不 会造 成整 个 系统瘫痪 。 5 可靠性 高 。系统 及设 备 具有 良好 的 电磁兼 容性 ； 设备具有 良好的防护性能 ； 系统及设备故障率 低 ； 误 码率 低等 。 6 标准 化 ， 以方便 不同 类 别 、 不 同 生产 厂家 的 监控、 监视、 语音通信等设备共用传输平台， 互通互联。 7 安 全性好 。系统 中的设备 除 电源外 应 为 安全 性最 好 的本质 安 全 型 防爆 电气 设 备 ， 电源 应 为 隔爆兼本质安全型、 浇封兼本质安全 型等本质安全 与其 他 防爆型 式 的复合 型式 防爆 电气设 备 。 1 矿 井信息传 输 系统 总体 要求 2 煤矿 井下 有线传 输 网络结构 要减 少煤 矿 井 下 作 业 人 员 ， 必 须 实 现 供 电 、 排 水 、 通 风 、 压 风 、 运 输 、 提 升 、 瓦 斯 抽采 等 固定 岗位无 人值 守 、 地 面远程 控 制 ； 综 采 、 综 放 等 采 煤工 作 面 少 人作 业 、 地 面远 程 控 制 等 。这 就 要 求煤 矿监 控 系 统 除应 具 有 模 拟 量 、 开 关 量 、 累计 量 等 监 测 、 显 示 、 报 警 、 存 储 、 打 印等功 能外 ， 还应 具有 地 面远程 控制 、 灾 害 和故 障预警 等功 能 。 要 实 现煤 矿 井 下 固定 岗位无 人 值守 、 综采 和 综 放等采煤工作面少人作业 ， 除要求煤矿监控 系统具 有地 面 远程控 制 功 能外 ， 还 应 在 关 键 部 位设 置 工 业 摄像 机 ， 实时监 视 煤矿井 下 环境 和设备 运行 情况 等 ； 不但 要装 备矿 用调 度 通 信 系 统 ， 还 应装 备 矿 井 移 动 通信 系统 ， 及 时调 度煤矿 井 下巡检 人员 。 安全高效 现代化 矿井 信 息传 输平 台应 能 同 时传 输监控数 据、 语 音和 图像 等多种信息 ， 并符合 以下 煤矿 井下 巷道 呈树状 结构 立井 、 斜 井 、 平 硐一 大 巷一 上下 山一 顺 槽一 工 作 面 。煤 矿井 下 电缆 或 光 缆 需 沿巷道吊挂。为减少顶板 冒落、 瓦斯爆炸等对电缆 和光 缆 的影 响 ， 煤矿 井下 电缆 或光 缆可埋 人底 板 ， 但 要做 好 防水处 理 ， 矿压 和 底 鼓 比较 严 重 的矿 井 不 宜 采用 埋人 方式 。因此 ， 理 想 的煤 矿井 下有 线 传 输 网 络应 为双 树冗余 结构 。 现有煤矿井下有线传输 网络结构 主要有 星型 星形 、 环型 环形 、 树型 树形 和总线型等 。 星型网络结构具有故障点对系统影 响小、 抗故 障能力 强等 优 点 ， 但 存 在 电缆 和 光 缆 用 量 大 、 投 资 大、 接点多、 故障率高、 安装与维护工作量大等缺点。 环 型 网络 结 构具 有 使 用 电缆 或 光 缆少 等 优点 ， 但存 在 以下 问题 1 无 自愈 功 能 的环 网 ， 串接 在 环 网上 的设备停 电和设备故 障均 会影 响系统正 常工 2 0 1 3年 第 1 期 孙 继 平 煤矿 井下有 线 宽带信 息传 输研 究 3 作 ； 2 无 自愈 功能 的环 网 ， 系统光 缆 和 电缆 断 缆 等 故 障均会 影 响 系统 正 常 工 作 ； 3 有 自愈 功 能 的 环 网 ， 系统 中 2点及 2点 以上 停 电或 出现 故 障 会 造 成 故 障点 间 的设 备 无法 与 系统 通 信 ， 即使 是 双 环 系 统 也无 法解 决 该类 问题 ； 4 环 网串接 的设 备 越 多 ， 传 输 时延 越大 。 总 线 型 网 络结 构 分 支 长度 受 限 ， 不适 用 于 煤 矿 井 下长 分支 环境 。若 串接 有 源 设 备 ， 这 些 有 源 设 备 停 电或 出现 故 障将 会 影 响系统 正常 工作 。 树型网络的优点 1 使用电缆或光缆最少， 适 合 在煤 矿井 下 巷道 布 置 ； 2 系 统 中不 串接 任 何 有 源设 备 ， 系统 中任 何 设 备 停 电或 故 障均 不 会 影 响 系 统 正常 工作 ； 3 系 统 中不 串接任 何 有 源设 备 ， 传 输 时 延小 ； 4 分 支 电缆 或 光 缆 断 缆 等 故 障 只影 响 该 分支等 。树型网络的缺点是主干电缆或光缆出现故 障会 影 响整个 系统 正 常工作 。 为 避免 或减 少主 干 电缆或 光缆 断缆 故障对 整个 树 型 网络 的影 响 ， 本文 提 出 了双树冗余 结 构 。 1 双巷双 缆 双 树 冗 余 结 构 使 用 2根 电 缆 或 光 缆 ， 布置 在 不 同 的巷 道 中 ， 系 统 中 的设 备 均 通 过 2根 电缆或 光缆 与 系统相 连 ， 系 统 的抗 故 障 能 力 和 可靠 性最 高 。 2 单 巷双 缆 双 树 冗 余 结 构 使 用 2根 电 缆 或 光缆 ， 布 置在 同一巷 道 的不 同位 置 ， 系统 中的设 备均 通过 2 根 电缆或 光缆 与 系统 相 连 ， 系统 的 抗故 障 能 力 和可靠 性 较高 。 3 单缆双树冗余结构 使用 1根电缆或光缆 ， 布 置在 巷道 中， 系 统 中的设 备 均 通 过 同一 电缆 或光 缆 中 的 2根及 以上 不 同芯 线 与 系 统 相 连 ， 系统 的抗 故 障能力 和 可靠性 低 于双巷 双 缆双树 冗余 结构 和单 巷 双缆 双树 冗余结 构 ， 但高 于单 树结 构 。 3煤矿 井 下有线 宽 带信息传 输 技术 煤 矿井 下 有 线传 输 介 质 包括 矿 用 光 缆 、 矿 用 电 缆等。矿用信息传输技术 主要有工业以太 网、 工业 现 场总线 、 X D S L、 RS 4 8 5 、 动力 线 载波 等 。为满 足监 控 、 监 视 、 语 音 通 信 等 综 合 信 息 远 距 离 不 小 于 1 0 k m 传 输需 求 ， 煤 矿 井 下 主干 传 输平 台应 采 用具 有冗余功能的基于无源光网络的矿用 以太网和基于 有 源光 网络 的矿 用 以太 网 。 4矿 用以太 网 4 ． 1主要 功 能要 求 1 矿用 以太 网应符 合 I E E E 8 0 2 ． 3协 议 ； 矿 用 以太 网设备 应具 有 以 太 网光 端 口 ， 宜具 有 以太 网 电 端 口， 支持全双工／ 半双工通信方式 。 2 矿用 以太 网设 备宜 具 有 wi F i 、 Z i g B e e等无 线 接 口。 3 矿 用 以太 网 设 备 宜 具 有 C AN、 P r o f i b u s 、 L o n wo r k s 、 F F等 矿用 现场 总线 接 口。 4 矿 用 以太 网设 备 宜 具 有 R S 4 8 5和 RS 2 3 2 等 数据 接 口。 5 基 于有 源光 网络 的矿 用 以太 网宜采 用 环形 或双环冗余结构 ； 基于无源光网络 的矿用 以太网宜 采 用双 树或 双环 冗余 结构 。 6 矿 用 以 太 网 设 备 宜 具 有 虚 拟 局 域 网 Vi r t u a l L o c a l Ar e a Ne t wo r k ， VL AN 功 能 。 7 矿 用 以太 网设备 宜具 有流 量控 制功 能 。 8 矿用以太网设备应具有初始化参数设置和 掉 电保 护功 能 。 9 矿 用 以太 网设 备 宜 可 网管 ， 宜支 持 简 单 网 络 管 理 协 议S i mp l e N e t wo r k Ma n a g e me n t P r o t o c a l ， S NMP 等管 理功 能 。 1 0 矿用 以 太 网设 备 宜具 有 故 障诊 断 和故 障 指示 功 能 。 1 1 矿用以太网设 备宜具 有电源监测与指示 功 能 。 1 2 矿 用 以 太 网 络 设 备 宜 具 有 服 务 质 量 Qu a l i t y o f S e r v i c e ， Qo S 功 能 。 4 ． 2主要性 能要 求 1 抗 干扰 性能 ① 矿 用 以 太 网 系 统 应 能 通 过 G B ／ T 1 7 6 2 6 ． 3 2 O 0 6电磁兼 容 试 验和 测量 技术 射频 电磁场 辐 射抗扰 度试 验 规定 的 、 试 验 等级不 低 于 1 级 的射 频 电磁场 辐 射抗 扰度 试 验 ， 在 该 试 验 中矿 用 以太 网 系 统应 能正 常工作 。 ② 矿 用 以 太 网 系 统 应 能 通 过 GB ／ T 1 7 6 2 6 ． 4 2 O 0 8电磁兼 容 试 验和 测量 技术 电快 速 瞬变 脉冲群抗扰度试验 规定的、 试验等级不低于 1级的 电快速 瞬变 脉 冲群抗 扰度 试 验 ， 在 该 试 验 中矿 用 以 太 网系统 应 能正 常工作 。 ③ 矿 用 以 太 网 系 统 应 能 通 过 G B ／ T 1 7 6 2 6 ． 5 2 0 O 8电磁兼 容试验 和测 量技 术 浪涌 冲击 抗 扰度 试验 规 定 的 、 试 验 等 级 不 低 于 1级 的 浪 涌 冲击 抗 扰 度试 验 ， 在 该 试 验 中矿 用 以太 网系 统应 能 正常 工作 。 2 电源 波动适 应 能力 供 电 电压 在规 定 的 电压 波 动 范 围 内变 化 时 ， 矿 4 工矿 自动 化 2 0 1 3年 第 3 9卷 用 以太 网 的主要 功能 和主要 技术 指标 应符合 要求 。 3 工 作稳 定性 矿 用 以 太 网应 进行 工 作 稳定 性 试 验 ， 通 电试 验 时 间不 小 于 7 d ， 其 主 要功 能和 主要技 术指标 应 符合 要 求 。 4 可靠性 矿用以太 网系统平 均无故 障工作 时间 Me a n Ti me Be t we e n Fa i l u r e ， MTBF 应不 小于 8 0 0 h。 5 防爆性 能 矿 用 以太 网 防爆 型 设 备 应 符 合 G B 3 8 3 6 ． I m 2 0 1 0爆 炸性 环 境 设 备 通 用 要 求 、 GB 3 8 3 6 ． 2 m 2 0 1 0爆 炸 性 环 境 由 隔 爆 外 壳 “ d ” 保 护 的 设 备 、 G B 3 8 3 6 ． 3 2 0 1 O爆炸 性 环 境 由增 安 型 “ e ” 保 护 的设 备 、 G B 3 8 3 6 ． 4 2 O 1 O爆 炸性 环境 由本 质安 全 型“ i ” 保 护 的设 备 的规 定 。其 输 入 、 输 出信 号应 为本质 安全 型 。 6 矿用 一般 性能 矿用 以 太 网 矿 用 一 般 型 设 备 应 符 合 G B ／ T 1 2 1 7 3矿 用一 般型 电气设 备 的规 定 。 4 ． 3 主要 技 术指标 要 求 1 传输 距离 ① 有源 光 网络 的最大 传输距 离 1 0 0 Mb i t ／ s 光端 口 多 模 光纤 最 大传 输 距 离 不 小 于 2 k m， 单模 光 纤 最 大传 输 距 离 不 小 于 2 0 k m， 并根 据发 射 功率 、 接 收灵 敏度 、 光纤 规格 参数 及最 大 接续 数量 确定 。 1 0 0 0 Mb i t ／ s 光 端 口 多 模 光 纤最 大 传 输 距 离 不小 于 5 0 0 m， 单 模 光 纤 最 大 传 输 距 离 不 小 于 1 0 k m， 并 根 据 发 射 功 率 、 接 收灵 敏度 、 光 纤 规 格 参 数及 最大 接续 数量 确定 。 电端 口 矿 用 阻 燃 电缆 最 大 传 输 距 离 不 小 于 1 0 0 m 。 ② 无 源光 网络 的最大 传输 距离 光 线 路 终 端 O ’ p t i c a l L i n e T e r mi n a l ， OI T 和 光 网络单 元 O ’ p t i c a l Ne t wo r k Un i t ， ONU 之 间 的 最 大传输 距 离不 小 于 1 0 k m， 支持 的最 大 分 路 比至 少 为 13 2。 OI T 和 ONU 之 间 的最 大 传 输 距 离不 小 于 2 0 k m， 支 持 的最大 分路 比至 少为 1 1 6 。 2 主 干 网传 输 速率 网络传 输 速 率 应 达 到 1 0 0 Mb i t ／ s 、 1 0 0 0 Mb i t ／ s 或更 高 。 3 网络重构 自愈时 间 最大 网络 重构 自愈 时 间不 大 于 3 0 0 ms 。 4 吞 吐率 在 不 丢 帧和 双工 情 况 下 ， 不 同帧 长 的吞 吐率应 符 合表 1的规定 。 表 1 矿用 以太 网的吞吐率要求 5 时延 1 5 1 8 B y t e以太 网帧传输 时延 不大 于 1 ms 。 6 丢包 率 在 7 O 9 ／ 6 网络 流量负 载条 件 下 ， 矿 用 以太 网不 同 帧长 的丢 包率均 不 大于 0 ． 1 ％ 。 7 备用 电源 连续工 作 时间 电网停 电后 ， 备用 电源 连续 工 作 时 间应 不小 于 2 h。 5基于 无源 光网络 的矿 用 以太 网 5 ． 1 矿 用 无源分 光 器要 求 矿 用 无 源 分 光 器 宜 具 有1 2 均 分 、 5 9 5 、 2 5 ＆7 5 、 4 0 9 ／ 6 6 O 9 ／ 5 ， 1 4 均 分 ， 1 8 均 分 ， 11 6 均分 ， 1 3 2 均分 等规 格 。附 加 损耗 、 插 入 损 耗 等技 术 指 标应 符 合 YD ／ T 8 9 3 1 9 9 7光 纤耦 合器 技术 条件 的有关 规定 。 5 ． 2 oNU 要 求 1 应 支持 I E E E 8 0 2 ． 3 a h标 准 。 2 无 源光 网络 口宜不 少 于 2个 。 3 具 有 以太 网光端 口、 以太 网 电端 口、 矿 用 现 场 总线接 口 、 R S 4 8 5和 RS 2 3 2接 口等 。 4 宜 具有 Wi F i 、 Z i g B e e等无线 接 口。 5 无 源光 网络掉 电通 知 ， 支 持上 电 自动 注 册 、 运 营 管 理 维 护 Op e r a t i o n Ad mi n i s t r a t i o n a n d Ma i n t e n a n c e ， O AM 、 S NMP网管功能 ， 支持故 障监 测 功能 。 5 ． 3 oI T要 求 1 应 支持 I E E E 8 0 2 ． 3 a h标 准 。 2 应具有 1 0 0 0 Mb i t ／ s 以太网接 口， 接 口数量 宜不少 于 4个 ， 接 口类 型应符合 I E E E 8 0 2 ． 3的规定 。 2 0 1 3年 第 1 期 孙 继 平 煤 矿 井下有 线 宽带信 息传 输研 究 5 3 宜具有设 备冗余 功能， 电源宜支持双路冗 余供 电、 主控板宜支持冗余热备份等 。 4 应 具 有 ONU 自动 发现 、 自动 注 册 、 用 户 线 路 保护 及远 端 ONU 断纤 和 断 电 自动告 警 功能 。 5 宜具 有动态 带 宽分 配 D y n a mi c B a n d w i d t h Al l o c a t i o n ， D B A 、 OAM 功 能 。 6 宜具 有终 端远 程诊 断 、 故 障定 位功 能 。 7 宜具 有 3 层 路 由交换 功 能 。 6矿 用 网络 交换机 6 ． 1主 要 功 能 1 应符 合 I E E E 8 0 2 ． 3协 议 ， 应 具有 以太 网光 端 口 ， 宜具 有 以太 网电端 口， 支 持全 双工 ／ 半 双工 。 2 宜具 有 Wi F i 、 Z i g B e e 等 无线 接 口。 3 宜 具 有 C AN、 P r o f i b u s 、 L o n wo r k s 、 F F等 工 业现 场 总线接 口。 4 宜具 有 R S 4 8 5和 R S 2 3 2等 数据接 口 。 5 宜支 持环 型等 冗余 网络 结构 。 6 应具 有 初 始 化 参 数 设 置 和 掉 电保 护 功 能 。 初始化 参 数可通 过 网络或 编 程接 口输入 和修 改 。 7 宜可 网管 ， 宜支 持 S NMP等管 理功 能 。 8 应具 有 VL AN 功能 。 9 宜具 有流 量控 制功 能 。 1 0 应具 有 自诊 断和 故 障指 示 功能 。 1 1 应 具 有 电 源 、 工 作 状 态 、 通 信 状 态 指 示 功能 。 1 2 用 于爆 炸性环 境 的交 换 机应 是 防爆 型 宜 是本质安全型 ， 其输入 、 输出信号应是本质安全型。 6 ． 2主 要 技 术 指 标 1 传输 距离 1 0 0 Mb i t ／ s 光端 口 多 模 光 纤 传输 距 离 不 小 于 2 k m， 单 模 光纤传 输距 离不 小 于 2 0 k m， 根 据发 射功 率 、 接收灵敏度 、 光缆规格参数 、 光纤接续方法及最 大接续 数 量确定 。 1 0 0 0 Mb i t ／ s 光 端 口 多 模 光 纤传 输 距 离 不 小 于 5 0 0 m， 单 模 光纤传 输 距离 不 小于 1 0 k m， 并 根 据 发射 功率 、 接 收灵 敏 度 、 光 缆 规 格参 数 、 光纤 接 续 方 法及 最大 接续 数量 确定 。 电端 口 矿用 阻燃双绞线传 输距离 不小于1 0 0 m。 2 主 干 网传 输速 率 主干 网传 输 速 率 应 达 到 1 0 0 Mb i t ／ s 、 1 0 0 0 Mb i t ／ s 或更 高 。 3 以太 网端 口数量 光端 口宜不 少于 2个 。 4 最大 网络 重构 自愈 时 间 最 大 网络重 构 自愈 时间≤ 3 0 0 ms 。 5 备用 电源 连续 工作 时 间 电网停 电后 ， 备用电源连续工作时间应不小于2 h 。 7 结 语 煤 矿 安 全 高效 生 产 的 根本 出路 是机 械 化 、 自动 化 和信 息化 。地 面 远 程 控制 、 监 视 和调 度 是 实 现 煤 矿 井下 固定 岗位 无 人 值 守 、 综 采 和综 放 等 采 煤 工 作 面少人 作业 的关 键措 施 。这 就要求 煤 矿井下 主 干传 输 网络 应 能满 足传输 带宽 宽 ， 有线 与无线 相结 合 ， 传 输 距离 远 ， 抗故 障 能力强 ， 可靠 性高 ， 标 准化 ， 安全 性 好 ， 可 同 时传输监 控 、 监视 、 语 音等 多种 信息 的要求 。 采用双巷双缆或单巷双缆双树冗余结构、 基于无源 光 网络 的矿用 以太 网可满 足 上述要 求 。该 网络是 安 全 高效 现代 化矿 井 主干传 输 网络之 一 。 参 考 文 献 [ 1 2 ] E 1 3 ] [ 1 4 ] 国家 安 全 生 产 监 督 管 理 总局 ．MT／ T 1 1 3 1 2 O 1 1矿 用 以太 网[ s ] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 O l 1 ． 国家安 全生产监 督管理 总局．MT ／ T 1 0 8 1 --2 0 0 8矿 用 网络交换 机E s ] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 孙 继平 ． 安全高效煤矿监控关键技术研 究[ J ] ． 工矿 自 动 化 ， 2 0 1 2， 3 8 1 2 卜5 ． 孙 继平． 煤矿物联 网特点与关键技术 研究 C J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 1 6 7 1 7 1 ． 孙 继平． 煤矿井 下紧急 避险 关键技 术[ J ] ． 煤 炭学 报 ， 201 1， 3 61 1 18 9 0 1 89 4． 孙继平 ． 煤矿安全生产理念研究 [ J ] ． 煤 炭学报 ， 2 0 1 1 ， 36 2 31 3 - 3 16 ． 孙继平 ． 煤 矿 安全 生产监 控 与通 信技 术 E J ] ． 煤 炭学 报 ， 2 O 1 0， 3 5 1 1 1 9 2 5 1 9 2 9 ． 孙 继平 ． 煤 矿 安全监 控技 术 与系 统[ J ] ． 煤 炭科 学技 术 ， 2 0 1 0， 3 8 1 0 1 4 ． 孙继平． 煤矿安全监控 系统联 网技术 研究E J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 0 9 ， 3 4 1 1 1 5 4 6 1 5 4 9 ． 孙 继平． 煤矿井下人员位置监测技 术与系统 [ J ] ． 煤 炭 科 学技术 ， 2 0 1 0 ， 3 8 1 1 1 - 5 ． 孙 继平． 煤矿井下人员位置监测 系统联 网[ J ] ． 煤炭科 学 技 术 ， 2 0 0 9 ， 3 7 1 1 7 7 7 9 ． 孙 继平． 煤炭产