礦場(chǎng)安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案

1、礦場(chǎng)安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案礦場(chǎng)安防系統(tǒng)光纖自愈以太網(wǎng)方案日期：201097礦場(chǎng)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(diǎn)距中央控制室較近的一般采用電纜傳輸，當(dāng)距離超過(guò)500M時(shí)，一般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的基帶非壓縮的視頻、數(shù)據(jù)、音頻光端機(jī)，將前端的視頻、報(bào)警、音頻信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心，同時(shí)將監(jiān)控中心對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)、鏡頭的控制信號(hào)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(duì)礦場(chǎng)安防系統(tǒng)傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸解決方案的固有缺陷，在礦場(chǎng)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(shí)時(shí)性、可靠性、開(kāi)放性和可操作性，同時(shí)也可以做到數(shù)據(jù)、語(yǔ)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(jì)算機(jī)互連，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)終端數(shù)據(jù)；采用光纜，減少了布線難度；選用工業(yè)級(jí)的以太網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)，增強(qiáng)了對(duì)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(dòng)化是在20世紀(jì)70年代研

3、制開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)首先要監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，檢測(cè)到?jīng)_突時(shí)立即停止發(fā)送并發(fā)出一個(gè)強(qiáng)化沖突的干擾信號(hào)，通知所有節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)生沖突，此時(shí)沖突各方主動(dòng)退避隨機(jī)等待一段時(shí)間后再重新監(jiān)聽(tīng)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(jìng)爭(zhēng)的思想開(kāi)發(fā)出的新型以太網(wǎng)。所有節(jié)點(diǎn)都分別連接到

4、一個(gè)交換式集線器的端口上，交換式集線器內(nèi)置一個(gè)復(fù)雜的交換陣列，任意兩個(gè)端口都可以建立一個(gè)傳輸通道，以標(biāo)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(chǎng)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(lái)講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)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(chǎng)的需要。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先

5、考慮的是高溫、潮濕、震動(dòng)；其次看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強(qiáng)等特點(diǎn)和要求，基本解決了以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)。①實(shí)時(shí)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(jiǎn)化通信棧軟件層次、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

6、網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對(duì)工業(yè)過(guò)程控制的通信實(shí)時(shí)性措施，解決了以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性?？梢詫?shí)現(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(jì)了能實(shí)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(hào)（通過(guò)一臺(tái)MEC1088串口服務(wù)器接入）。然后將所有的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于中心四臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器。如果在系統(tǒng)工作時(shí)連接介質(zhì)發(fā)生故障，環(huán)形結(jié)構(gòu)將在小于300ms時(shí)間內(nèi)切換網(wǎng)絡(luò)工作拓?fù)浣Y(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(fēng)險(xiǎn)，更降低了實(shí)現(xiàn)成本。2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（1）前端設(shè)備MIE5310交換機(jī)具有2個(gè)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(shí)冗余倒換時(shí)間小于300ms，另可提供1個(gè)1000M上聯(lián)口與核心交換機(jī)上聯(lián)，7個(gè)普通的10100BaseT的雙絞線端口。6路視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接到MIE5310的6個(gè)100M網(wǎng)口上。由于具有自適應(yīng)功能，每個(gè)端口能自動(dòng)的設(shè)置到10B

8、ASETX或100BASETX狀態(tài)及全雙工或半雙工的運(yùn)行模式。提供24V電源冗余，增強(qiáng)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(gè)RS485接口，用于控制攝像機(jī)的云臺(tái)和防塵刷，占用MIE5310的1個(gè)10100M網(wǎng)絡(luò)接口。前端的每一個(gè)環(huán)網(wǎng)均使用1000M鏈路與中心上聯(lián)，每個(gè)上聯(lián)口帶寬約為600Mbps。示意圖如下：（2）核心交換機(jī)－存儲(chǔ)服務(wù)器中心使用兩臺(tái)MIER3824核心三層千兆交換機(jī)，用于匯集5個(gè)環(huán)網(wǎng)的視頻，四臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)

9、器與核心交換機(jī)使用1000M端口連接。每存儲(chǔ)服務(wù)器匯集115個(gè)節(jié)點(diǎn)的視頻信號(hào)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)速率在6Mbps時(shí)，每臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)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(gè)節(jié)點(diǎn)提供6個(gè)100M以太網(wǎng)口，用于傳輸6路視頻。（2）每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)MEC1088提供8個(gè)RS485數(shù)據(jù)口用于控制云臺(tái)及除塵設(shè)備，每個(gè)RS485口負(fù)責(zé)一個(gè)攝像機(jī)。（3）中心端兩臺(tái)千兆核心交換機(jī)背板帶