基于EPON技術(shù)的煤礦信息網(wǎng)建設(shè)的研究

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的推廣普及，社會(huì)各界對(duì)煤礦安全問(wèn)題的解決推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在煤礦領(lǐng)域的應(yīng)用，本文將從煤礦新網(wǎng)建設(shè)的角度出發(fā)，結(jié)合EPON技術(shù)的實(shí)際，對(duì)基于EPON技術(shù)的煤礦信息網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行深入的研究和探討。

關(guān)鍵詞：EPON技術(shù)；煤礦；信息網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN929.1

在當(dāng)前光前通信領(lǐng)域，從技術(shù)的角度來(lái)看主要分為兩大種類：一種是有源光網(wǎng)絡(luò)（AON，Active Optical Network），一種是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON，Passive Optical Network），其中PON是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，由于在運(yùn)行的過(guò)程中排除了所有的有源設(shè)備，所以在信號(hào)的傳播活動(dòng)中能夠有效的屏蔽各種電磁干擾，而且系統(tǒng)自身選擇純介質(zhì)通信的方式，所以在系統(tǒng)的運(yùn)維活動(dòng)中也更加便利、更能節(jié)省維護(hù)成本。EPON是PON技術(shù)中實(shí)際效果最好的使用技術(shù)，由于其具有以上種種優(yōu)點(diǎn)，其在煤礦通信網(wǎng)的建設(shè)中應(yīng)用也成為一種必然，本文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 EPON的原理和特點(diǎn)

EPON技術(shù)是一種基于以太網(wǎng)和TMD建設(shè)的一種綜合性網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，在具體的應(yīng)用活動(dòng)中EPON采用了類似與TMD的時(shí)間片原理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行信息質(zhì)量是寬帶資源的分配，能夠靈活的將不同的網(wǎng)絡(luò)寬帶賦予不同ONU設(shè)備，從而達(dá)到對(duì)下級(jí)ONU設(shè)備的控制效果，EPON技術(shù)在帶寬的顆粒度上可以達(dá)到64kbit/s，這種顆粒度所能達(dá)到的可知精度是極高的，所以EPON技術(shù)的帶寬控制功能是傳統(tǒng)技術(shù)所不具備的，其在煤礦通信網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。EPON通過(guò)在OLT和ONU之間引入了無(wú)源分光器POS（Passive Optical Splitter），能夠?qū)崿F(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)中一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信形式，這種設(shè)置保證了一個(gè)數(shù)據(jù)端口可以同時(shí)支持多個(gè)ONU，減小系統(tǒng)對(duì)OLT端口資源的占用。在目前技術(shù)水平下OLT與ONU之間的最大通信距離為20公里，如果有通信距離的需要可以采取在線路中加裝光路放大器的方式，讓線路的通信距離延伸的更遠(yuǎn)。EPON技術(shù)在煤礦通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵诿旱V的信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)活動(dòng)中，往往需要通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的監(jiān)控終端對(duì)分處不同地區(qū)的采礦作業(yè)面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，EPON技術(shù)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的形式正符合煤礦信息網(wǎng)建設(shè)的需求。

2 EPON技術(shù)在煤礦信息網(wǎng)建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 與現(xiàn)行以太網(wǎng)兼容。以太網(wǎng)是局域網(wǎng)領(lǐng)域非常成熟的技術(shù)，在以往的煤礦信息網(wǎng)建設(shè)活動(dòng)中有大量的應(yīng)用，對(duì)煤礦信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造就一定要考慮新技術(shù)對(duì)舊有以太網(wǎng)資源的利用，EPON技術(shù)是基于以太網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面知識(shí)對(duì)以太網(wǎng)本身的IEEE802.3協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，本質(zhì)上還是與以太網(wǎng)仙童的，所以EPON技術(shù)在煤礦信息網(wǎng)建設(shè)活動(dòng)中，能夠與以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)兼容，單就這一點(diǎn)而言EPON技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是成功的，因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)時(shí)借用以太網(wǎng)的技術(shù)，在應(yīng)用活動(dòng)中還可以與現(xiàn)有的以太網(wǎng)設(shè)備相互兼容，為煤礦信息網(wǎng)的建設(shè)工作提供了極大的便利[1]。

2.2 高帶寬。帶寬高是EPON技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)，在EPON技術(shù)的具體應(yīng)用活動(dòng)中下行信道采用千兆廣播的方式，數(shù)據(jù)信息上傳的信道為所有下級(jí)用戶共享的千兆信道，即使設(shè)置30個(gè)下屬的ONU設(shè)備，每個(gè)設(shè)備的平均帶寬依然能夠達(dá)到30Mb/s，而且在由于EPON技術(shù)的特點(diǎn)，并不是所有下屬ONU都會(huì)同時(shí)產(chǎn)生信息服務(wù)的需求，理論上每個(gè)ONU設(shè)備的峰值帶寬可以達(dá)到900Mb/s，這種帶寬已經(jīng)大大超過(guò)了目前存在的其他信息技術(shù)[2]。

2.3 低成本。由于EPON技術(shù)屬于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以其在早期的建設(shè)活動(dòng)中需要的基礎(chǔ)建設(shè)投資，相較于有源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以節(jié)省大量的建設(shè)費(fèi)用支出，其次在建設(shè)活動(dòng)中因?yàn)镋PON技術(shù)可以借助以太網(wǎng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，例如大量廉價(jià)的元器件和簡(jiǎn)便的安裝維護(hù)費(fèi)用，保證整個(gè)煤礦信息網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)過(guò)程中能維持較低的建設(shè)成本。

2.4 服務(wù)范圍大。因?yàn)镋PON技術(shù)存在著點(diǎn)到多點(diǎn)的信息傳遞技術(shù)，在煤礦信息網(wǎng)建設(shè)活動(dòng)中，能夠保證單一控制中心，能夠綜合各個(gè)井下ONU設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，在大型煤礦企業(yè)中的應(yīng)用，能夠保證系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)為數(shù)眾多的作業(yè)面監(jiān)控需求的滿足[3]。

3 EPON在礦井通信中應(yīng)用

在我國(guó)的煤礦行業(yè)內(nèi)部露天煤礦是極為稀少的，95%以上的煤礦都需要井下作業(yè)，具體的作業(yè)活動(dòng)可以分為8個(gè)環(huán)節(jié)：采煤、掘進(jìn)、原煤運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸、通風(fēng)、供電、排水、提升、在煤礦企業(yè)中所有的一線工作人員都集中在這幾個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，在煤礦開采活動(dòng)過(guò)程中為了保證煤礦開采活動(dòng)的高效、安全進(jìn)行，安全監(jiān)控是一種必然的選擇，這種監(jiān)控實(shí)際上是監(jiān)控主體與地下礦井中不同工做環(huán)節(jié)、不同開采作業(yè)面之間的工作信息交互，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)不同作業(yè)面之間作業(yè)信息的交互，其中交互的信息內(nèi)容有控制主體對(duì)一線作業(yè)面的數(shù)據(jù)采集信號(hào)、控制型號(hào)，交互的信息形式有視頻信號(hào)和音頻信號(hào)[4]。礦井監(jiān)控通信系統(tǒng)（如圖1所示）以視頻或者音頻的立體方式，將井下的生產(chǎn)活動(dòng)信息傳遞到地面上的監(jiān)控中心，讓監(jiān)控人員能夠?qū)碌拿禾块_采活動(dòng)有立體、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而從煤礦井下施工作業(yè)的整體角度對(duì)生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

在大型礦井的信息網(wǎng)建設(shè)活動(dòng)中，光纖是主要的信息通道，在組網(wǎng)過(guò)程中煤礦井下通信網(wǎng)是接入網(wǎng)，適宜采用光纖到大巷、光纖到工作面的光纖接入網(wǎng)方案，煤礦井下信息高速公路由光前接入網(wǎng)、多功能終端和相關(guān)的軟件組成。其中管錢通信的多點(diǎn)接入和低速數(shù)據(jù)的匯接適配是煤礦井下信息高速公路中的特殊技術(shù)。EPON技術(shù)作為一種綜合性的寬帶光纖接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其自身具有帶寬高、運(yùn)維費(fèi)用低、兼容性強(qiáng)、安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于礦井監(jiān)控通信是一個(gè)很好的選擇[5]。

采用EPON技術(shù)的礦井監(jiān)控通信系統(tǒng)，建成后的整體結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)，EPON系統(tǒng)中，監(jiān)控中心與下屬的各個(gè)ONU設(shè)備之間的聯(lián)系是典型的一對(duì)多的聯(lián)系，在數(shù)據(jù)下行方向，IP數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多種形式的信息從監(jiān)控中心向下級(jí)ONU設(shè)備傳播，傳播主要采用廣播方式。而在礦井監(jiān)控通信系統(tǒng)的上行方向，因?yàn)椴捎霉饫w接入了EPON技術(shù)，所以各個(gè)下屬PNU設(shè)備都可以通過(guò)光纖向監(jiān)控中心提供各種數(shù)據(jù)信息，而不會(huì)產(chǎn)生相互之間的干擾[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前的煤礦資源需求形勢(shì)下，建立一個(gè)煤礦信息網(wǎng)絡(luò)，是煤礦企業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，EPON技術(shù)以其自身的高兼容性、高帶寬、低廉的運(yùn)維成本和廣泛的服務(wù)范圍，為煤礦信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了技術(shù)支持，經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)基于EPON技術(shù)設(shè)計(jì)的煤礦信息網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是一種行之有效的煤礦信息網(wǎng)絡(luò)形式，能夠很好的滿足煤礦企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中的監(jiān)控和信息交互需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]何偉剛.基于EPON技術(shù)的煤礦通信應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù)，2012（03）：192-193.

[2]李向陽(yáng).小區(qū)寬帶接入工程基于EPON技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].北京郵電大學(xué)，2012.

[3]馬亞寧.基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)安全機(jī)制研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2011.

[4]崔龍芳.配電通信網(wǎng)EPON接入仿真建模及其帶寬分配算法研究[D].云南大學(xué)，2014.

[5]張亮，楊揚(yáng)，林榕.基于EPON技術(shù)的配?用電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)的研究[J].陜西電力，2010（10）：45-47.

[6]葉鵬，趙慶敏.基于EPON技術(shù)的光纖接入網(wǎng)的研究[J].科技廣場(chǎng)，2009（07）：45-47.

作者單位：大同煤礦集團(tuán)通信公司，山西大同 037003