MCTP千兆以太网技术应用

刘建强

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河煤矿，山西 晋城 048000）

MCTP千兆以太网技术应用

刘建强

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河煤矿，山西 晋城 048000）

本文就晋煤集团寺河矿调度指挥中心，MCTP千兆以太网平台在信息自动化系统中的应用作了详细的叙述。寺河矿通过MCTP千兆以太网技术真正实现了矿山的安全监测、生产自动化系统、调度电话和工业电视等业务通过一对光纤进行高实时性、高可靠性的宽带传输。

MCTP；以太网；应用

0 前言

MCTP千兆以太网技术将寺河矿已经建立的环境安全监测监控系统、洗煤厂DCS监控系统、矿井地面井下供电系统、风井风机监控系统、井下胶带机系统、综采工作面三机监测系统、提升机监测系统、井下人员管理系统、井下车辆跟踪系统、瓦斯抽放监测系统、矿井顶板监测系统、矿井产量监测系统等各自独立运行的系统实现了数据共享。该综合自动化系统主要包括矿井综合自动化系统底层控制环网、各子系统通过控制环网的接入、调度指挥中心网络的建设、工业电视系统和安全生产调度指挥系统应用功能的开发等。

1 MCTP千兆以太网平台的应用情况

MCTP多通道工业环网技术层次高，安全可靠性强，为寺河矿矿综合自动化系统建设提供“三网合一”的综合信息传输平台，实现了视频、话音、总线数据、和以太网等业务的灵活接入。

2 综合自动化系统总体功能结构

系统充分整合了先进的光纤传输技术、优化的工业以太网数据交换技术、视频监控及存储等领域的技术优势，同时借鉴了通讯领域的多项先进技术，并在此基础上有所创新和发展。系统具备了以下特点和优势：

（1）模块化的先进体系架构。工业光环网的多通道宽带综合接入器采用插板式模块化组建结构，可根据用户的业务需求和接入信号的种类、数量，按需要自己构建网络系统，使用灵活，扩容方便，保护了用户的投资；

（2）丰富的接入方式。可混合直接接入各种视频、语音、数据信号和网络信号，适合多种业务的应用要求，为煤矿井下综合自动化系统建设提供“三网合一”综合信息传输平台，实现话音、数据、以太网和视频等业务的灵活接入，系统真正实现了矿山的安全监测、生产自动化系统、调度电话和工业电视等业务通过一对光纤进行宽带接入；

（3）超强的接入能力。单台节点设备最多可接入15路视频或30路音频或60路RS232/RS485或60路以太网信号；

（4）本质安全型设备。MCTP的井下设备是本质安全型设备，完全满足煤矿井下恶劣、危险环境对设备的要求，在井下出现瓦斯超限等异常情况须对非本安型设备断电时，仍能保证信息的可靠传输；

（5）高可靠性的传输。通常在实际应用中，需要为高质量要求的业务，如调度语音、实时监控业务、图像业务和以太网专线等业务，根据不同的带宽需求分配特定的通道，系统通过隧道技术保证数据传输质量及可靠性。隧道内的信号传送完全独立于突发数据业务的共享通道，从而实现业务的安全隔离，并提供电信级的QoS保障。而非实时业务则能够在同一传输网络的共享通道上，通过公平机制、统计复用、优先级控制、流量管理及标记处理等手段，在充分利用传输带宽的同时，实现有效的传输、接入和交换。系统可供用户使用的有效带宽为1000M，为实现多业务、多通道的高质量可靠传输提供了带宽保障；

（6）灵活方便的管理模式。系统改变了传统的依靠人工进行系统管理和维护的局面，实现了数据采集、存储、网络传输、和安全生产业务软件的统一管理。系统支持分级分域的管理、灵活的用户权限管理、故障联动报警和GIS地图功能；

（7）简单清晰的安全策略。整个自动化网络系统连接简捷，底层控制网不与任何外部网络和输入设备连接，只通过单向网闸向调度指挥网上传数据，可操控性高，内外网数据分离，有效地遏制了可疑文件的入侵，保障了数据安全；

（8）可管理的视频监控。工业电视监控和联动系统实现了更为先进的、实用的、人性化的管理手段和管理方法，加强了监、管、控的能力，使摄像头智能识别分析行为轨迹和运动方向，并且将多个摄像头进行联动观察，将摄像头与GIS信息联动，快速判断除事件发生位置和周边环境情况，为决策者提供有力的真实数据支撑。还可以为本地部门提供现场指挥视频内容，而且还可以通过网络传送到晋煤集团的调度室中，让总决策者远程观察、控制视频内容，为保障人员生命和降低财产损失提供了快速决策制定和实施方案提供有力的依据。

3 MCTP环网在寺河矿东井区应用实践情况

3.1 Mctp环网站点介绍

一块主板，可配置15块板；告警类型有A口告警，B口告警，和AB口告警。如果AB口告警，表示此时该站点没有连接到光环网。Run灯绿色，表示该板运行正常，和OTM（GOEM）通讯正常。如果为红灯，表示该板与OTM（GOEM）通讯故障或该板告警。每一单板类型均标注在板位示意图底部，下边的阿拉伯数字表示其所在的板位号。

3.2 寺河矿东井区MCTP环网设备组成

（1）硬件设备。1）在井下东区：安装10套KJJ50（B）（环网光接口主模块+总线底板+模块机架+本安机箱）井下现场节点设备，ESWO四口以太网光接口模块；（DSMi+LC）四路本安数据模块；（VENi+VP）单路本安视频编码模块；（SK2i+LC）四路本安音频模块；2）在地面工业广场：安装4套MCTP-M/D多通道工业环网综合接入器（环网光接口主模块+总线底板+模块机架+机箱），ESWEg四口以太网电接口模块；（DSMg+LC）四路数据模块；（VENg+VP）单路视频编码模块；（SK2g+LC）四路音频模块；3）在调度指挥中心机房：安装7套MCTP-M多通道工业环网综合接入器（环网光接口主模块+总线底板+模块机框）；ESWE四口以太网电接口模块；（DSM+LC）四路数据模块；（VDE+VP）单路视频解码模块；（SLC-LC（4））四路音频模块；MCTP-POW（MCTP-POW电源箱）；WS-C3750G-48TS-E思科3750交换机；WS-C3560G-24TS-S思科3560交换机；思科500交换机；天御6000安全产品网闸；LTFW-504Q防火墙，服务器、磁盘阵列等。

现场节点设备接入的供电电源，供电电压等级：井下交流660V、地面交流220V。

（2）软件设备。网管软件：MCTP网元管理系统操作系统，简体中文、英文2000/XP/2003，数据库系统

Microsoft Of fi ce Access，奔腾1GHz以上，内存512M，硬盘空间20G。实时数据WEB发布软件Pro fi cy portal 3.0；大型工业数据库KingRDB支持100000点；SQL Server 2005；瑞星杀毒软件企业版。

3.3 视频数据的传输

4 MCTP千兆以太网平台主要存在的问题

（1）如果环网中4根光纤被同时撞断将直接导致所有系统受影响，直接导致所有接入环网的系统瘫痪。

（2）如果mctp柜上的goem主板或电源故障，将导致整个柜子上的业务板不能正常工作。北京阳光金力已在第三代环网上增加了双电源切换功能，从根本上杜绝了电源故障。

5 应用情况

（1）采用MCTP千兆以太网平台后，提高了矿井的自动化水平。各子系统的接口根据接口类型直接与MCTP矿用本安型多通道工业环网综合接入器的以太网口、RS485数据口、音频接口、视频接口等进行连接，综合接入器的传输模式是隧道形式、透明传输，不与其它系统产生冲突问题，根本上避免了带宽挤占和数据风暴。保证了传输的实时性、可靠性。通过光纤传输，不受矿井环境恶劣、电磁干扰严重的影响，保证话音和图象质量，彻底根除雷电对井下环境安全的影响。

（2）采用MCTP千兆以太网平台后，降低了通信数据传输的故障率。井下各个子系统不需要分别布线，只需将视频、音频、以太网等数据传到井下MCTP柜中，然后通过光纤统一传到地面机房，再解码即可。大大减少了井下线路的使用量。

（3）采用MCTP千兆以太网平台后，提高了数据传输的质量，工业电视画面更加清晰。光纤传输速率快。

（4）采用MCTP千兆以太网平台后，故障诊断快速准确。MCTP网管系统管理界面友好，操作方便，减少了操作员的维护工作。能够提供系统全面的测试功能和故障功能，能帮助管理人员迅速的判断出故障所在的位置，大大降低了系统的维护复杂度。对各个站点的状态、各个板位的状态甚至每个端口的状态进行查询。还有对各个网元的测试，以确定哪一个站点出现故障。记录系统中每一个站点的故障信息及其恢复情况，可对已发生的各种故障进行灵活查询。

6 结论及建议

MCTP千兆以太网技术在寺河矿的实践应用，是我们在矿井面对越来越复杂的地质条件和恶劣环境下，建立起来的先进的信息自动化平台，它进一步完善了矿井的安全监控系统，为我矿打造本质安全型矿井提供了重要的技术支撑。

刘建强（1985—），男，山西晋城人，助理工程师，2007年毕业于山西财政税务专科学校。