三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 孫晉陽(yáng)

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三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 孫晉陽(yáng)

【摘要】三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控指的是通過(guò)RS-485智能電力裝置和CAN總線直接連接到地面監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)通過(guò)形成第一層監(jiān)控；通過(guò)以太網(wǎng)通信接口連接到Internet上，形成第二層遠(yuǎn)程監(jiān)控；通過(guò)智能電力裝置形成的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，從而形成的三層網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)促進(jìn)了煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的完善。

【關(guān)鍵詞】三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；電力安全監(jiān)控系統(tǒng)；智能電力裝置

目前，煤礦供電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)，主要應(yīng)用于煤礦井上變電所中微機(jī)的保護(hù)和微機(jī)管理的檢測(cè)。由于井下地形復(fù)雜，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求較高，又受環(huán)境、水文地質(zhì)條件等因素的制約，影響供電系統(tǒng)運(yùn)行的因素也較多，影響了井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，利用三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控完善井下供電系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控的十分必要。

1 研究三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控對(duì)新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的意義

為推動(dòng)煤礦井下電力監(jiān)控的智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，需要研究由網(wǎng)絡(luò)控制的新型煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)，也就是三層網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)新型煤礦井下電力的安全監(jiān)控。這樣使得地面監(jiān)控中心的工作人員可以對(duì)井下的電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，保障井下電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，直觀地記錄和監(jiān)測(cè)井下電力系統(tǒng)設(shè)備的工作狀況、工人安全生產(chǎn)情況；也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，同時(shí)可以通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，積極實(shí)現(xiàn)井下中央變電所、采區(qū)變電所的集中管理，解放勞動(dòng)力，達(dá)到無(wú)人值守變電所以及采區(qū)變電所的效果，對(duì)于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。

2 三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控下新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

目前我們所應(yīng)用的三層網(wǎng)絡(luò)只要是指：“通過(guò)RS-485與智能電力裝置進(jìn)行通信，同時(shí)通過(guò)CAN總線直接連接到地面監(jiān)控主機(jī)，形成一層監(jiān)控；通過(guò)以太網(wǎng)通信接口連接Intranet上，形成一層遠(yuǎn)程監(jiān)控；通過(guò)智能電力裝置形成的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，形成一層全面監(jiān)控”，這樣的三層監(jiān)控做到了無(wú)死角監(jiān)控，可是其在新型煤炭井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行中存在一些問(wèn)題。

CAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。可是由于CAN總線自身可能存在一些錯(cuò)誤，因此在應(yīng)用過(guò)程中可能造成一些損失。這些錯(cuò)誤可以通過(guò)后期調(diào)試進(jìn)行更正，不過(guò)在一定程度上，影響了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)度。

以太網(wǎng)是應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)，包括標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)（10Mbit/s)、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太網(wǎng)，采用的是CSMA/CD訪問(wèn)控制法，雖然以太網(wǎng)可以采用多種連接介質(zhì)，包括同軸纜、雙絞線和光纖等，可是根據(jù)地區(qū)的不同，以太網(wǎng)連接的信號(hào)也受到外界不同程度的干擾。煤礦井下電力安全監(jiān)控所應(yīng)用的以太網(wǎng)雖然可以經(jīng)過(guò)特別處理加密，可是還是有不安全的因素存在，一旦被黑客攻擊，將給煤炭電力安全造成較大的損失。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)的監(jiān)控主要是針對(duì)井下各變電所里的高低壓配電開(kāi)關(guān)，是分布密集區(qū)，也是需要關(guān)注的地方。但是在現(xiàn)實(shí)中，變電所之間相距較遠(yuǎn)，因此利用三層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)新型煤礦井下電力系統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)該具有分散性的特點(diǎn)。同時(shí)具備檢測(cè)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式的功能，對(duì)于相關(guān)的電氣參數(shù)以及電氣設(shè)備的工作狀態(tài)都能做到實(shí)時(shí)檢測(cè)。這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型煤礦所有電力系統(tǒng)最新動(dòng)態(tài)的及時(shí)掌握，提高了新型煤炭企業(yè)電力監(jiān)控的管理水平，促進(jìn)煤礦的安全生產(chǎn)。井下的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控總調(diào)度與嵌入式監(jiān)控分站之間的高效傳輸，采用CAN的高可靠性，達(dá)到微機(jī)管理系統(tǒng)、嵌入式監(jiān)控分站、智能電力裝置三部分之間的無(wú)延時(shí)性傳輸。三個(gè)部分中的各個(gè)智力裝置相互連接，有互相獨(dú)立，提高了工作效率，即便一個(gè)部分出現(xiàn)故障，其他系統(tǒng)也能繼續(xù)工作。

4 總結(jié)

三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控對(duì)新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的完善有著重要的意義，利用嵌入式監(jiān)控分站作為中間站，利用智能電力裝置，面向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，結(jié)合地面計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，形成了三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)。該項(xiàng)監(jiān)控能夠保證，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常、動(dòng)作可靠、靈敏度高、顯示正確無(wú)誤、各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了要求，實(shí)現(xiàn)了三級(jí)網(wǎng)絡(luò)整定保護(hù)定值和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力。

參考文獻(xiàn)

[1]伍龍,吳永祥,周孟然.三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的新型煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].淮南師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,5(13).

[2]魯建飛.基于FPGA和ARM的煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱理工大學(xué)，2015,3.

[3]田依鵬.基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和GIS的煤礦安全集成監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].湖南大學(xué),2008,7.