下面以某矿场安防系统作一介绍。该矿场安防系统全长为11.5公里，有 460个不等距离分布的节点(摄像机)，连接到控制中心共计80台MIE-5310交换机形成5个冗余千兆光纤环网(单模光纤)，这样有利于均衡负载有效使用网络带宽，5个环网通过5条单模光纤与控制中心的MIER-3824千兆核心交换机上联，MIER-3824使用1000M网口与存储服务器连接，前端每个节点连接6路网络视频和8路RS485控制信号(通过一台ME-C1088串口服务器接入)。然后将所有的视频数据存储于中心四台存储服务器。

　　如果在系统工作时连接介质发生故障，环形结构将在小于300ms时间内切换网络工作拓扑结构。从而保证了系统的可靠性。而且在同样的冗余度下，冗余环网结构不仅减少了风险，更降低了实现成本。

　　2、网络设备

　　(1)前端设备

　　MIE-5310交换机具有2个冗余的1000Mbit/s光口，利用冗余光纤接口，可以组成光纤自愈环网,系统在重新组态时冗余倒换时间小于300ms，另可提供1个1000M上联口与核心交换机上联，7个普通的10/100Base-T的双绞线端口。6路视频信号通过网络摄像机接到MIE-5310的6个100M网口上。由于具有自适应功能，每个端口能自动的设置到10BASE-TX或100BASE-TX状态及全双工或半双工的运行模式。提供24V电源冗余，增强了网络及系统的可靠性。

　　ME-C1088串口服务器可提供8个RS485接口，用于控制摄像机的云台和防尘刷，占用MIE-5310的1个10/100M网络接口。

　　前端的每一个环网均使用1000M链路与中心上联，每个上联口带宽约为600Mbps。

　　示意图如下：

　　中心使用两台MIER-3824核心三层千兆交换机，用于汇集5个环网的视频，四台存储服务器与核心交换机使用1000M端口连接。每存储服务器汇集115个节点的视频信号，在每个节点速率在6Mbps时，每台存储服务器负载的数据流量约为700Mbps。MIER-3824的背板带宽为64Gbps，可保证正常通信。

　　新方案系统功能

　　(1)每个节点提供6个100M以太网口，用于传输6路视频。

　　(2)每个节点通过ME-C1088提供8个RS485数据口用于控制云台及除尘设备，每个RS485口负责一个摄像机。

　　(3)中心端两台千兆核心交换机背板带宽为64Gbps，每个端口均可提供1000Mbps的通信速率，负责所有摄像机视频的安全传输。

　　(4)四台存储服务器每台负责存储115台摄像机的视频，并将460台摄像机分为5个光纤环网来传输，达到均衡负载的目的。

　　(5)管理人员可以在中心端实时监控单个摄像头的监视情况。

　　冗余环网工作原理

　　工业冗余环网可以在恶劣环境下，实现数据传输的稳定性、可靠性和实时性。

　　(1)物理连接上成环型。

　　(2)工作时整个网络成链状结构，有一段不传输数据，只传输环上设备各自的状态。环上的每一个设备都知道并随时向其他设备报告自己的状态。一旦有一段网络发生故障，临近的交换机会马上通知其他交换机，以极短的时间将这一信息传遍全网。作为“根”的交换机就会实行切换，就是原来没有数据通过的那段链路马上进行数据传输。整个切换时间为300毫秒。整个网络还是呈链状工作状态，实现冗余。当损坏的网络修复后，网络恢复到初始工作状态。

　　(3)一条光纤链路发生故障时网络重构方案如图2所示，当主环光纤链路出现故障时，副环自动启动，接替主环的工作使通信系统正常运行。故障修复后系统自动恢复。

　　(4)两条光纤链路同时发生故障如图3所示，此时RTU 1及RTU 2 两处的光端机会自动将光纤链路环回，形成两个独立的环形网，从而实现链路的自愈，使系统保持正常的运行。待故障解除后光端机会自动恢复到原来的工作方式。

　　本系统优势分析

　　本周界系统的传输平台方案是基于二层交换和三层路由的方案，其优势十分明显。一是巨大的网络基础和长期的经验知识，以及目前所有流行的操作系统和应用也都与之兼容;二因以太网是标准技术，具有广泛的软硬件支持，性能价格比好，初始成本和运营成本均较低。另外，以太网的扩展性好，且可靠性较高。以太网是与媒体无关的承载技术，可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口，避免了重新布线的成本。因此，非常适用于矿场周界系统的传输，方便矿场周界建设的组网要求。

　　从结构上看，以太网周界系统以端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所必不可少的网络边界处的格式变换。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，网络管理可以大大简化。因此，满足了矿场周界系统不断建设和不断引进新技术和新设备的要求。

　　本周界系统的传输平台还有以下技术优势：

　　(1)冗余切换技术

　　冗余技术能在50ms内检测到网络中所有设备的状态，并通知到所有网员，保证网络在300MS内完成网络重构。

　　(2)双纤双网冗余技术

　　采用冗余切换的技术的设备，可以完成双纤冗余网络、双纤双网冗余。所有节点互为备份的工业交换机可以采用特定的接口进行互连。形成多网孔的结构，以保证网络上所有节点在任何状态下具有安全完整的路由。

　　(3)双主站备份功能

　　系统可以配置为局端、远端和备份局端。当网络出现故障导致局端失效，备份局端在0.2秒之内自动升为局端，保证网络的正常运行;一旦网络故障排除，原来的局端恢复正常工作，备份局端站会返回备份局端的状态。

　　结束语

　　本文以工业以太网技术为基础，较为详细的叙述了光纤工业以太网环网技术在矿场周界集散控制系统中的应用，论述了系统的工作原理和关键技术。本文对矿场周界系统的传输平台建设有一定的实用价值。

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