礦場安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案

1、礦場安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案礦場安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案日期：201097礦場安防系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)比較成熟，主要包括電視監(jiān)控系統(tǒng)。前端點距中央控制室較近的一般采用電纜傳輸，當距離超過500M時，一般采用點對點的基帶非壓縮的視頻、數(shù)據(jù)、音頻光端機，將前端的視頻、報警、音頻信號傳輸至監(jiān)控中心，同時將監(jiān)控中心對攝像機云臺、鏡頭的控制信號傳至前端。一、周界系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)新方案針對礦場安防系統(tǒng)傳統(tǒng)的點對點傳輸解決方案的固有缺陷，在礦場周界

2、監(jiān)控系統(tǒng)中，本文采用基于集散控制系統(tǒng)概念的工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有高度的分散性、實時性、可靠性、開放性和可操作性，同時也可以做到數(shù)據(jù)、語音和視頻“三網(wǎng)合一”。它采用統(tǒng)一的TCPIP協(xié)議，避免了不同協(xié)議間難以通訊的困擾；可以直接和局域網(wǎng)的計算機互連，可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問終端數(shù)據(jù)；采用光纜，減少了布線難度；選用工業(yè)級的以太網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)，增強了對環(huán)境的適應(yīng)性。1、光纖工業(yè)以太網(wǎng)以太網(wǎng)（Ether）以前主要應(yīng)用于辦公自動化是在20世紀70年代研

3、制開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)，使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)媒體。目前通用的以太網(wǎng)標準IEEE802.3使用了CSMACD傳輸協(xié)議。任何需要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點首先要監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)空閑時發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時繼續(xù)監(jiān)聽，檢測到?jīng)_突時立即停止發(fā)送并發(fā)出一個強化沖突的干擾信號，通知所有節(jié)點網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)生沖突，此時沖突各方主動退避隨機等待一段時間后再重新監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。交換式以太網(wǎng)是根據(jù)提高以太網(wǎng)的傳輸速率，盡可能減少總線競爭的思想開發(fā)出的新型以太網(wǎng)。所有節(jié)點都分別連接到

4、一個交換式集線器的端口上，交換式集線器內(nèi)置一個復(fù)雜的交換陣列，任意兩個端口都可以建立一個傳輸通道，以標稱傳輸速度、傳輸數(shù)據(jù)。隨著以太網(wǎng)通信速率的提高、全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能。所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標準）兼容，但在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。在產(chǎn)品設(shè)計時，首先

5、考慮的是高溫、潮濕、震動；其次看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內(nèi)；再次是使用低壓交流或直流電源。EMC的要求隨工業(yè)環(huán)境對EMI和ESD要求的不同而變化。目前工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用已取得下述成果：(1)針對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信具有實時性強、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強等特點和要求，基本解決了以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)。①實時通信技術(shù)采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設(shè)備層

6、網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對工業(yè)過程控制的通信實時性措施，解決了以太網(wǎng)通信的實時性?？梢詫崿F(xiàn)雙冗余環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)。②采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術(shù)，設(shè)計了能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)供電或總線供電的以太網(wǎng)集線器，解決了以太網(wǎng)總線的接6路網(wǎng)絡(luò)視頻和8路RS485控制信號（通過一臺MEC1088串口服務(wù)器接入）。然后將所有的視頻數(shù)據(jù)存儲于中心四臺存儲服務(wù)器。如果在系統(tǒng)工作時連接介質(zhì)發(fā)生故障，環(huán)形結(jié)構(gòu)將在小于300ms時間內(nèi)切換網(wǎng)絡(luò)工作拓撲結(jié)構(gòu)。從而保證了系統(tǒng)的可靠性

7、。而且在同樣的冗余度下，冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不僅減少了風險，更降低了實現(xiàn)成本。2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（1）前端設(shè)備MIE5310交換機具有2個冗余的1000Mbits光口，利用冗余光纖接口，可以組成光纖自愈環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)在重新組態(tài)時冗余倒換時間小于300ms，另可提供1個1000M上聯(lián)口與核心交換機上聯(lián)，7個普通的10100BaseT的雙絞線端口。6路視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)攝像機接到MIE5310的6個100M網(wǎng)口上。由于具有自適應(yīng)功能，每個端口能自動的設(shè)置到10B

8、ASETX或100BASETX狀態(tài)及全雙工或半雙工的運行模式。提供24V電源冗余，增強了網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的可靠性。MEC1088串口服務(wù)器可提供8個RS485接口，用于控制攝像機的云臺和防塵刷，占用MIE5310的1個10100M網(wǎng)絡(luò)接口。前端的每一個環(huán)網(wǎng)均使用1000M鏈路與中心上聯(lián)，每個上聯(lián)口帶寬約為600Mbps。示意圖如下：（2）核心交換機－存儲服務(wù)器中心使用兩臺MIER3824核心三層千兆交換機，用于匯集5個環(huán)網(wǎng)的視頻，四臺存儲服務(wù)

9、器與核心交換機使用1000M端口連接。每存儲服務(wù)器匯集115個節(jié)點的視頻信號，在每個節(jié)點速率在6Mbps時，每臺存儲服務(wù)器負載的數(shù)據(jù)流量約為700Mbps。MIER3824的背板帶寬為64Gbps，可保證正常通信。五、新方案系統(tǒng)功能：（1）每個節(jié)點提供6個100M以太網(wǎng)口，用于傳輸6路視頻。（2）每個節(jié)點通過MEC1088提供8個RS485數(shù)據(jù)口用于控制云臺及除塵設(shè)備，每個RS485口負責一個攝像機。（3）中心端兩臺千兆核心交換機背板帶