核子计量系统在煤矿GEPON综合信息化网络传输平台上的实现

汪彦峰

摘要：近年来，随着科学技术的进步、装备水平的提高、管理需求的提升，煤炭生产、管理各主要环节均已实现了自动控制，并在此基础上，从系统工程的角度，通过构建统一的井上下网络传输平台，有效地整合各种资源和发挥综合信息化集成的最大效益。

关键词：核子计量系统信息化网络传输平台

1GEPON综合信息化网络传输平台功能介绍

目前，我国煤矿综合信息化网络传输平台基本采用百兆或千兆冗余工业控制以太网技术。近几年，一种源于宽带通讯和宽带接入的新技术GEPON，即千兆无源以太网，以其成本低、宽带且带宽可动态分配、系统稳定、易于安装维护、故障率低、组网灵活、易于扩展等特点,经矿用化处理后逐步应用于全矿井综合信息化系统的高速网络主干传输平台。

GEPON是PON技术中最新而实用的一种技术，由IEEE802.3EFM提出。它采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM（TimepisionMultiplexing）时分MAC（MediaAccessControl）媒体访问控制方式，并能提供多种综合业务的宽带接入技术。

GEPON系统一般由光纤网络终端OLT、光纤网元适配器ONU(矿用化终端ONT)和无源光纤分配器POS(矿用化KL5001光缆分线器)三部分组成，在全矿井综合信息化系统中作为高速主干传输通道，综合传输视频、数据、语音等信息。

1.1矿用GEPON系统功能

1.1.1采用一芯光纤实现了多路工业电视信号、生产现场监控系统信号、IP调度通讯信号的同时传输。

1.1.2具有丰富的软件接口(OPC、DDE、ODBEC、FTP)，无缝整合各子系统，从而实现全矿井的管控一体化。

1.1.3具有完整的网络管理功能，实现对OLT、ONT的参数配置、实时通讯状态管理及故障报警等功能，同时实现网络系统的双总线及环形结构的冗余功能。

1.2矿用GEPON系统特点

1.2.1采用下行广播、上行TDM通信方式，每台网络终端ONT动态分配的流量最大可达100M带宽，保证了信息交换的实时性及传输质量，实现了视频、数据、语音等信息的综合传输，而且传输多路视频信号不影响生产现场监控数据信号的传输。

1.2.2具有双总线、环形两种冗余方式，既保证了系统的可靠性，又增加了系统组网的灵活性。

1.2.3光网络终端即接即用，使用方便，易维护。

1.2.4OLT有4个1000M以太网口，每个1000M以太网口可接32台ONT，每台ONT有多个10/100M以太网口。

1.2.5具有本安型高速RS-485接口，易于已有监控设备联网。

1.2.6具有网管功能、网络设备故障报警功能、端口带宽分配功能。

1.2.7采用光无源分支技术，单一ONT故障不影响整个系统的运行，防爆性能优，抗干扰能力强，运行稳定。

1.2.8千兆无源以太网树状的网络结构与煤矿巷道的树状分布匹配相宜。

2KFCK核子秤计量管理系统功能介绍

KFCK核子秤计量管理系统是矿井综合信息化现场监控子系统的一部分，是以先进的计算机技术、电子技术与核检测技术相结合而产生的一种非接触式散装固态物料实时在线计量与控制设备。在提高矿井经济效益、完善管理与计量方面起着越来越大的作用。

技术特点

2.1动态非接触式测量不受皮带厚度、张力、震动、冲击、惯性的影响。

2.2气体电离室、放射源自然寿命长，稳定性好。

2.3系统各部分电路使用优秀的全浮空技术设计，增加了系统的可靠性。

2.4二总线：现场所有秤体的各种信号均能连到两根通讯总线上。

2.5智能型：现场秤体由智能下位机系统实现数据的采集，并计算出物料的负荷、流量、累计量，实现与上位机组态系统的数据双向传输；通信线路或上位机系统出现故障不影响秤体处累计量的计量。

2.6数据断电保存：现场秤体断电后能实现关键数据的保存，包括静态参数、累计量，断电后数据可以永久保存。

2.7全面数据统计：上位机采集到各个现场的秤体信号后，进行显示、记录和统计处理。实现当日、当班产量报表和运行时间报表的显示、查询和打印；实现历史各班的数据查询和打印；实现实时流量的记录、流量曲线的查阅。

2.8完备的报警功能：系统具有空转超时报警、流量超限超时报警、恒流量超时报警等管理和防止作弊功能。

3祁南煤矿GEPON网络传输平台架构

祁南煤矿GEPON网络传输平台物理链路描述：光纤线路终端（OLT）-主机冗余控制器-线路冗余控制器-现场光纤接线盒（光分支器）-环网交换机-现场设备（485、以太网口），管理机和光纤线路终端、主机冗余控制器、线路冗余控制器形成一个小局域网，其上运行网管软件。环网交换机之间不能互访。

现场安装情况：共形成井下北翼（地面中心机房-副井二号车侧-中央变电所-北翼区域变电所-34下采区上部变电所-34采区下部变电所-34下采区主运皮带机头配电硐室-北翼一部皮带机头配电硐室-副井一号车侧-地面中心机房共计6个节点）、西翼（地面中心机房-副井二号车侧-81采区变电所-82采区下部变电所-82采区中部变电所-101运输大巷变电所-101采区中部变电所-西改一部机头配电硐室-井下调度站-副井一号车侧-地面中心机房共计7个节点）和地面（地面中心机房-主井车房地下室-副井车房地下室-压风机房-35/6KV变电所-锅炉房-选煤厂-中央风井-西风井-地面中心机房共计8个节点）三个工业环网。

每个节点由一个光分支器和环网交换机组成，光分支器都是相同的，地面环网交换机为CJJ03(4个以太网口，3个485口)；井下环网交换机为KJJ61(3个以太网口，1个485口)。

一个环网最多可以挂接10个光分支器（主要是考虑线路冗余的问题），但是环网交换机可以通过级联的方式增加。

地面环网使用普通网线，井下使用四芯接线柱式专用网线。

所有环网光缆均进入地面中心机房网络机柜机架式光纤配线盒-两台线路冗余控制器（3个模块对应3个环网）-两台设备冗余控制器-两台光纤线路终端（OLT）-两台Cisio3560G-24TS-S核心交换机-物理网闸（珠海伟思ViGap300）-管理层网络（集团公司城域网）。

4核子计量管理系统接入GEPON网络方案

4.1各台核子秤的下位机通过KJA101矿用隔爆兼本质安全型安全隔离器就地接入环网交换机的485接口；对于距离环网交换机比较远的核子秤，可以先把各核子秤的下位机串接，然后再通过KJA101接入环网交换机的485口。

4.2位于安全生产指挥控制中心的上位监控主机，通过TCP/IP方式从核子秤下位机接入点的485模块采集、出来数据，进行组态，最后以WEB发布方式交换到领导桌面，通过IE进行浏览。

通过GEPON网络传输平台，能够将地面和井下各生产现场核子秤下位机的数据信号统一传输到安全生产指挥控制中心，并能对现场各下位机发布控制命令，实现了传统单机自动化子系统和综合信息化的无缝挂接、信息共享，给领导层的辅助决策管理提供了强有力的保障。

参考文献：

[1]陈雪.无源光网络技术.北京.北京邮电大学出版社.2006.

[2]陈雪，孙曙和，刘冬等译（美）格伦·克雷默.基于以太网的无源光网络.北京.北京邮电大学出版社.2007.

[3]阎德升，边恩炯.EPON——新一代宽带光接入技术与应用.北京.机械工业出版社.2007.