建设基于网络平台的数字化矿山

建设基于网络平台的数字化矿山来源：资源网作者：李剑峰发布时间：2009.05.25近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司广泛开展了对基于网络平台的数字化矿山方面研究。现将相关内容简单介绍如下。1山东煤炭矿区网络建设济南煤矿设计研究院根据各矿业集团公司对自身企业信息化的要求，分析了原矿区网络建设的背景及存在问题，提出了矿区网络改造的具体要求。由于计算机网络技术和设备更新发展很快，新技术、新设备不断涌现，“九五”甚至更早的设计，不论从技术上还是从配置上都已明显落后，再加上各矿业集团进行网络建设时适逢煤炭行业经济困难，整个行业经济在低位运行，资金主要用于保证煤炭的正常生产和职工的工资发放，没有能力在信息系统建设中多投资。近几年来，山东各矿业集团信息应用系统发展很快，地销煤、资金结算、医疗保险等矿区应用系统推广应用后，由于上述原因造成的网络系统主要设备能力小、技术较落后的矛盾突显出来，经常掉线、死机，不能满足矿区日益发展的应用系统的需要，网络急需升级改造。矿区网络改造的具体要求是：完善矿区光纤信道网，光缆的芯数应留有余地，有条件时最好形成矿区光纤环网信道；提升矿区主要网络设备的性能，特别是矿区集团信息中心的主要网络设备的性能；矿区内的主要网络设备型号应保持统一，以便于网管；配置和完善防火墙等网络安全设备，以保证网络安全运行；建设内、外网物理上隔离的内、外网系统，并增加相应的网络服务器，无论内网还是外网设备应具备vpn功能；建设具有提供预警、配置、统计等功能的全矿区统一的网管系统；保持矿区统一的internet出口（即必须规定不允许从矿或其它二级单位有internet的出口）；要有矿区生产过程和环境监测系统、视频系统和小区的宽带接入系统的接入设计等；要尽可能地利用原网络设备。2基于网络平台的数字化矿山兖州矿业（集团）公司通讯计算中心开展了对基于网络平台的数字化矿山研究。数字化矿山的组成框架包括：高速宽带网络支撑体系；三维基础数据提供者VR（虚拟现实）、3DGM（三维地学模型）、虚拟仪器和MGIS（矿山GIS）；三维数据原库和数据挖掘；中间处理层；3D数字化矿山空间；数字矿山、业务处理（OA）和指挥调度处理系统（CDS）一体化的信息管理中心。数字化矿山空间是整个系统的核心，在统一的空间参照下进行采矿动态组织与管理，并调度和控制各类三维原库和应用模型的使用和运行，完成业务数据的管理与封装等系统功能。在该空间中，如果加入时间的维度就可提供基于4D时空信息的动态模拟、可视化、分析与决策支持的庞大系统，在3D数字化矿山空间表面上叠加影像、图片、监测监控数据、采掘资料、掘进及其它数据。它具有3D空间网络分析、多目标决策分析、采掘过程模拟等基本功能，并能实现辅助采掘勘探、交互式采矿设计与规划、实时开采模拟、作业安排与监测、资源动态管理、通风网络体系模拟、排水模拟、开采沉陷动态米你、地表数据整合、生态恢复和矿区可持续发展多目标决策等应用功能。数字化矿山的根本目标还为企业高效管理决策提供支持。在数字化矿山中，把办公自动化和指挥调度系统作一定的绑定，在可视的环境中形成全矿山、全过程、全周期的数字化管理、作业、指挥与调度，做到信息数据与管理业务流程相互协调、相互融合。在应用处理过程中又分为数据层、业务处理层和业务管理层三个层面，为企业的业务管理和高层决策提供服务。在系统的构成中，整个系统是采用分层的结构，每一层向上一层提供服务，各层之间按照运营管理体系的规范交互。运营管理系统是数字化矿山运营管理的支撑体系。3网络信息资源管理技术兖州矿业（集团）有限责任公司开展了对网络信息资源管理技术的研究。网络信息资源就是通过计算机网络可以利用的各种信息资源的总和。当前的网络信息资源以因特网信息资源为主，同时也包括其它没有连入因特网的信息资源。网络信息资源的管理有着以下三个关键技术问题：网络信息资源管理的理论核心是“三维结构论”；网络信息资源管理的内容核心是数据库建设；网络信息资源管理的统一。网络信息资源的特点如下：①存储数字化。信息资源由纸张上的文字变为磁性介质上的电磁信号或光介质上的光信息，使信息的存储、传递和查询更方便，而且所存储的信息密度高、容量大，可无损耗重复使用。以数字化形式存在的信息，既可在计算机内高速处理，又可通过信息网络远距离传送。②表现形式多样化。传统信息资源主要是以文字或数字形式表现的信息，而网络信息资源则可是文本、图像、音频、视频、软件和数据库等多种形式存在，涉及领域从经济、科研、教育、艺术到具体行业和个体，包含文献类型从电子报刊、电子工具书、商业信息、新闻报道、书目数据库、文献信息索引到统计数据、图表、电子地图等。③以网络为传播媒介。传统信息存储载体为纸张、磁带和磁盘；而在网络时代，信息的存在是以网络为载体，以虚拟化的姿态展示的。人们得到的是网络上的信息，而不必过问信息是存储在磁盘上还是磁带上，体现了网络资源的社会性和共享性。④数量巨大，增长迅速。世界提供的大量数据库有万余个，通过发达的网络向机关、团体、学校、公司以及个人提供各类科技、金融、商业和文化等信息。但从目前的状况看，我国可供服务的信息资源显得比较匮乏。4利用RPR技术建立IP城域网兖州矿业（集团）有限责任公司采用美国络明网络公司和华为公司联合提供的RPR（弹性分组数据环技术）整套解决方案，打造低成本高性能的现代化的IP宽带城域网。该公司IP城域网的核心和汇聚的节点数量多、网络规模大，采用典型的核心层、汇聚层和接入层三层结构，因此考虑多个RPR配合组网。在核心层构建1个带宽为2.5G的核心RPR环，在汇聚层构建4个带宽为1G的边缘RPR环。核心环与边缘环之间采用相切的方式连接起来。以美国络明网络公司的系列产品作为城域网中的5个RPR环网传输核心设备（1个主环网、4个子环网），而相应的所有华为数通产品则全部作为这5个RPR环网的边缘CPE接入端设备。该宽带城域网的主环网平台以公司本部为中心节点，并与该公司的兴隆庄煤矿、济东新村和南屯煤矿作为3个区域分中心节点进行RPR主环网互接。其相应城域网的子环网则分别由上述4个区域节点（1个主中心和3个区域分中心）作为构成城域网中的4个子环网的汇接点，另有1个区域分节点——实业公司单独直接远程以太网级联至公司本部区中心节点设备。每个子环网中的区内节点全部以华为城域边缘接入设备分别联至络明的系列设备，实现RPR子环网互联。该IP宽带城域网建设的（1主4子）5个环网共计16个网络环节点，每个节点区都含有不同的业务子网应用，例如办公、医保、家庭、公司或者学校等。RPR以其固有的高品质提升了光纤带宽资源的利用率，避免了该公司城域网星形结构下部分主干链路成为瓶颈导致其它链路带宽利用率低下的问题，此外也提供了很灵活的扩展性，为该公司OA系统、调度系统、视频会议及SRP、电子商务等系统的应用与发展奠定了坚实的基础。5矿井多媒体综合业务数字网中国矿业大学信电学院在对煤矿井工开采技术与通信线路布置进行调查的基础上，将矿井多媒体综合业务数字网网络结构设为光纤同轴混合接入网，并对其选用的资源预留协议（RSVP）的路由算法协议进行了研究，并在兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿、济宁三号煤矿和大屯煤电公司姚桥煤矿得到成功的应用。为了实现矿井生产的高效高产，要求各主要生产环节的信息能在地面进行监控，井下工作人员之间能友好地通信。由于煤矿井下生产的特殊性，通信方式及技术受到矿井本身结构的影响，使得在地面很成熟的通信技术，特别是无线通信技术在井下巷道通信中不能正常使用。矿井多媒体综合业务数字网络主干网以光纤光缆为传输通信，考虑到井下的特殊情况，宜选择多模（125/50um）光纤，利于井下光纤的接续。光缆主要敷设于副井筒、井下大巷和主要的联络巷道。对于济宁三号煤矿的典型矿井代表，主干网采用树状网的拓扑形式。井下防爆网络交换机之间的传输采用100Mbps的光纤以太网通信方式，防爆网络交换机与其它关联设备接入综合业务主干网有3种方式：光纤接入、同轴电缆接入、漏泄电缆无线接入。这种网络结构定义为光纤混合接入网络（FiberHybridAccessNetwork），简称FHAN网络。矿井多媒体综合业务数字网络传输的信息是不对称的。井下到地面（上行）的线路传输大量的图像、话音及检测数据信息，需要占用较宽的频带；地面到井下（下行）的线路传输的是窄带控制信号。所以，该矿井综合业务数字网络是双向不对称信道网络。对于预约资源状态，此项成果采用软状态的方法来进行管理。6兖矿INTRANET企业信息网络经过多年的努力，兖州矿业（集团）有限责任公司已经在网络、数据库应用上做了大量的工作。随着内部管理的不断强化，对管理工作信息化提出了更高的要求。同时，信息技术的不断发展，尤其是INTERNET/INTRANET技术的普及和成熟又为网络应用提供了新的机会。根据兖州矿区对lntranet企业网络应用系统的要求，在实现计算机网络互联的基础上，为企业提供函件处理、安全机制、信息传递、信息发布等应用功能，同时保证企业在lntranet应用环境中同样可以运行常规的数据库MIS系统。因此，该软件系统划分为网络应用管理平台、信息资源平台、信息传递与工作流处理平台3个部分，在网络中完成lntranet应用系统所要求的功能。Lntranet应用系统是一个企业的核心信息系统，除了提供内部信息服务以外，还同时提供对外部用户的服务。Lntranet网还具有单个计算机通过DDN或者PSTN拨入的能力，接入CHINANET、INTERNET网络应用系统的支持。为了保证网络系统中关键数据（如用户名、口令、商业信息等）的安全通信，在网络设计中对安全性实施分层实现：①全公司对外只许一个接点接入CHINANET、INTRANET，通过防火墙提供的用户鉴定、HTTP鉴定、客户端鉴定，数据加密，地址转换，通信记录4个服务功能，使网络接点的安全性得到保证。②通信安全性依靠SSL技术实现，对传统的数据包加密处理，确保网络传输的数据包不会被第三者监听和篡改。③应用程序安全性可以通过操作系统提供的存取控制权限及用户权限能力来保证。④采用SSL技术作为安全通信的基础，为客户端及各种服务器提供认证文件，对企业网内部用户及外部合法用户进行身份认证。7采用光缆通讯方式的计算机局部网络系统兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿现已装备的KJ95生产监测系统、矿井安全管理系统、选煤厂生产监测系统和工业电视等各类专业系统，对煤矿安全生产起到了一定的作用，但是这些专业系统之间是相互独立的，而且各自分散在不同的职能部门，给矿领导了解全矿的生产和安全信息带来了不便。为此，他们采用光缆通讯的方式建成了“鲍店煤矿计算机局部网络系统”的开发应用则是解决此问题的最佳方案，很好地解决上述问题。该计算机网络操作系统选用美国Microsoft公司的WindowsNTServer3.51中文版操作系统，既能作为文件和打印服务器，又能作为一个完整的任务关键应用服务器，具有应用程序访问权性能和C2级的安全性，并且提供各种路由服务（包括IP、IPX路由），可以设置静态或者动态路由，提供远程访问服务，适用于各种规模的分布式企业环境。计算机网络系统采用星型集中式和结构化的网络形式。整个网络采用美国BayNetworks公司的产品实现，局域网中心采用System5000N超级集线器构成全矿的网络中心。选用最新的计算机语言，开发Windows平台下的“集合信息查询系统”，并且逐步开发适合各种专业应用的管理信息子系统。目前，已经建立了覆盖全矿的计算机网络，以计算中心为网络中心，配有主服务器、路由器、不间断电源等网络重要设备。网络中心和行政办公楼内的各个机关科室等用户构成网络的主网部分；机电科、通风科两个计算机局部网络作为子网与矿主服务器连接；选煤厂计算机网络由于距离计算中心比较远，全部采用光缆通讯的方式与主网连接；此外，计算机网络还采用路由器通过微波与兖州矿业（集团）有限责任公司联网，加入国际互联网。8赵楼矿井数据语音网络体系兖州矿业（集团）公司赵楼矿井主要包括办公数据网络、无线网络、IP交换系统、生产调度系