矿用工业光网及其组网方法与流程

1.本发明涉及矿井通信技术领域，尤其涉及一种矿用工业光网及其组网方法。


背景技术：

2.f5g是以光纤为介质的第五代固定网络通信技术，是由国际标准组织为面向产业互联网应用场景提出的新一代通信标准。在矿山领域，近年来以煤矿智能化为代表，行业数字化转型进入了重大变革期，在煤矿智能化进程中，以网络为核心的信息基础设施建设均被摆在首要位置。
3.基于f5g技术的矿用工业光网，可以提供高可靠、低时延、高安全、大带宽的传输网络。目前，基于f5g技术的全光网络在地面园区的组网方式多为星形或树形结构，网络主要由olt(光线路终端)、odn(矿用分光器)以及onu(光网络设备)组成。在煤矿井下，普遍采用手拉手的组网方式，在该组网方式下，一旦线路的光缆或分光器出现故障，可能会导致整个网络瘫痪。对于煤矿或非煤矿山来说主干传输网络瘫痪的问题非常严重，直接或者间接导致的人员、经济损失将不可估量。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的组网方式不可靠的技术问题，本发明提供一种矿用工业光网及其组网方法，能够大大提高矿用工业光网的可靠性。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿用工业光网，包括：
6.主用光线路终端，其位于井上；
7.备用光线路终端，其位于井上，所述备用光线路终端与所述主用光线路终端通信连接；
8.多个主用矿用分光器，所述多个主用矿用分光器依次相连形成主用线路，所述主用线路的一端与所述主用光线路终端连接，所述主用线路另一端与所述备用光线路终端连接；
9.多个备用矿用分光器，所述多个备用矿用分光器依次相连形成备用线路，所述备用线路的一端与所述主用光线路终端连接，所述备用线路的另一端与所述备用光线路终端连接；
10.多个光网络设备，每个所述光网络设备均与所述主用线路连接，每个所述光网络设备均与所述备用线路连接。
11.本发明还提供一种矿用工业光网的组网方法，包括以下步骤：
12.s1、将1～n号主用矿用分光器按序号依次相连形成主用线路，将1～n号备用矿用分光器按序号依次相连形成备用线路，将主用光线路终端与备用光线路终端通信连接；
13.s2、将所述主用线路的第1号主用矿用分光器与主用光线路终端通信连接，将第n号主用矿用分光器与备用光线路终端通信连接；
14.s3、将所述备用线路的第1号备用矿用分光器与主用光线路终端通信连接，将第n
号备用矿用分光器与备用光线路终端通信连接；
15.s4、将第1号光网络设备与第1号主用矿用分光器通信连接，将第1号光网络设备与第1号备用矿用分光器通信连接，将第2号光网络设备与第2号主用矿用分光器通信连接，将第2号光网络设备与第2号备用矿用分光器通信连接，以此类推，将第n号光网络设备与第n号主用矿用分光器通信连接，将第n号光网络设备与第n号备用矿用分光器通信连接。
16.进一步的，在矿用工业光网正常状态下，所述光网络设备仅通过所述主用线路与主用光线路终端进行数据传输；此时，备用光线路终端处于空闲状态。
17.进一步的，当所述主用线路中的某个主用矿用分光器发生故障时，与该主用矿用分光器连接的光网络设备切换为与其相连的备用矿用分光器进行数据传输。
18.进一步的，当所述主用线路中的某个主用矿用分光器和备用线路中的某个备用矿用分光器均发生故障时，启用所述备用光线路终端，光网络设备能够通过所述备用光线路终端与主用光线路终端进行数据传输。
19.进一步的，当n＝4时，且第2号主用矿用分光器和第3号备用矿用分光器发生故障，此时，第2号光网络设备通过第2号备用矿用分光器和备用线路与主用光线路终端进行通信；第4号光网络设备通过备用光线路终端与主用光线路终端进行通信。
20.进一步的，当第1～4号备用矿用分光器均发生故障，且第1号主用矿用分光器和第2号主用矿用分光器之间发生断点时，
21.第1号光网络设备通过第1号主用矿用分光器与主用光线路终端进行通信；
22.第2～4号光网络设备通过第2～4号主用矿用分光器和备用光线路终端与主用光线路终端进行通信。
23.进一步的，当第1～4号主用矿用分光器均发生故障，且第2号备用矿用分光器与第3号备用矿用分光器之间发生断点时，
24.第1号光网络设备通过第1号备用矿用分光器与主用光线路终端进行通信；
25.第2号光网络设备通过第1～2号备用矿用分光器与主用光线路终端进行通信；
26.第3号光网络设备通过第3～4号备用矿用分光器和备用光线路终端与主用光线路终端进行通信；
27.第4号光网络设备通过第4号备用矿用分光器和备用光线路终端与主用光线路终端进行通信。
28.进一步的，切换过程的时间小于50ms。
29.本发明的有益效果是，本发明的矿用工业光网及其组网方法，能够最大限度地规避由于线路故障对整个传输网络的影响，大大提高了矿用工业光网的可靠性和稳定性。
附图说明
30.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
31.图1是本发明的矿用工业光网的结构示意图。
32.图2是本发明的矿用工业光网的组网方法的流程图。
33.图3是本发明的主用线路和备用线路均发生一个断点的示意图。
34.图4是本发明的备用线路全部故障的示意图。
35.图5是本发明的主用线路全部故障的示意图。
36.图中：1、主用光线路终端；2、备用光线路终端；3、主用矿用分光器；4、主用线路；5、备用矿用分光器；6、备用线路；7、光网络设备。
具体实施方式
37.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.如图1所示，本发明的矿用工业光网，包括：主用光线路终端1、备用光线路终端2、多个主用矿用分光器3、多个备用矿用分光器5及多个光网络设备7，主用光线路终端1和备用光线路终端2均位于井上，备用光线路终端2与主用光线路终端1通信连接；多个主用矿用分光器3依次相连形成主用线路4，主用线路4的一端与主用光线路终端1连接，主用线路4另一端与备用光线路终端2连接，多个备用矿用分光器5依次相连形成备用线路6，备用线路6的一端与主用光线路终端1连接，备用线路6的另一端与备用光线路终端2连接，每个光网络设备7均与主用线路4连接，每个光网络设备7均与备用线路6连接。
41.例如，相邻两个主用矿用分光器3之间可以通过光缆连接，相邻两个备用矿用分光器5之间可以通过光缆连接，主用矿用分光器3、备用矿用分光器5和光网络设备7均布置在井下。本发明通过将光网络设备7同时与主用线路4、备用线路6相连，且主用线路4和备用线路6均与主用光线路终端1、备用光线路终端2连接，当主用线路4和/或备用线路6中发生故障(即出现断点)时，本发明的组网方式仍然可以保证每个光网络设备7与主用光线路终端1之间能够正常通信，更进一步提高矿用工业环网的可靠性，保证井下与井上之间的通信。
42.如图2所示，本发明还提供一种矿用工业光网的组网方法，包括以下步骤：
43.s1、将1～n号主用矿用分光器3按序号依次相连形成主用线路4，将1～n号备用矿用分光器5按序号依次相连形成备用线路6，将主用光线路终端1与备用光线路终端2通信连接。
44.s2、将主用线路4的第1号主用矿用分光器3与主用光线路终端1通信连接，将第n号主用矿用分光器3与备用光线路终端2通信连接。
45.s3、将备用线路6的第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1通信连接，将第n号备用矿用分光器5与备用光线路终端2通信连接。
46.s4、将第1号光网络设备7与第1号主用矿用分光器3通信连接，将第1号光网络设备7与第1号备用矿用分光器5通信连接，将第2号光网络设备7与第2号主用矿用分光器3通信连接，将第2号光网络设备7与第2号备用矿用分光器5通信连接，以此类推，将第n号光网络设备7与第n号主用矿用分光器3通信连接，将第n号光网络设备7与第n号备用矿用分光器5通信连接。
47.换言之，每个光网络设备7均同时与主用矿用分光器3和备用矿用分光器5连接，即每个光网络设备7均可以通过主用线路4或备用线路6进行数据传输，当主用线路4和/或备用线路6发生断点时，每个光网络设备7仍然能够与主用光线路终端1进行通信，降低线路故障对数据传输的影响，进一步提高矿用工业光网的可靠性和稳定性。
48.需要说明的是，在矿用工业光网正常状态下，光网络设备7仅通过主用线路4与主用光线路终端1进行数据传输；此时，备用光线路终端2处于空闲状态。也就是说，在线路正常的状态下，所有的光网络设备7均通过主用线路4上的主用矿用分光器3与主用光线路终端1进行数据传输，备用光线路终端2和备用线路6均处于空闲状态。这样，线路正常时也不会占用过多的资源。
49.当主用线路4中的某个主用矿用分光器3发生故障时，与该主用矿用分光器3连接的光网络设备7切换为与其相连的备用矿用分光器5进行数据传输。例如，当第1号主用矿用分光器3发生故障时，第1号光网络设备7无法通过第1号主用矿用分光器3与主用光线路终端1进行通信，此时，第1号光网络设备7可以通过第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信。需要说明的是，当仅有主用线路4中的主用矿用分光器3发生故障时，仅启用备用线路6，备用光线路终端2仍然处于空闲状态。需要说明的是，主用线路4和备用线路6之间切换时间小于50ms，满足快速切换的要求。
50.当主用线路4中的某个主用矿用分光器3和备用线路6中的某个备用矿用分光器5均发生故障时，启用备用光线路终端2，光网络设备7能够通过备用光线路终端2与主用光线路终端1进行数据传输。换言之，当主用线路4和备用线路6均出现断点时，需要启用备用光线路终端2。例如，当第1号主用矿用分光器3和第3号备用矿用分光器5发生故障时，如果不启用备用光线路终端2，那么第4号光网络设备7将无法与主用光线路终端1进行通信。而启用备用光线路终端2后，第4号光网络设备7可以通过备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。
51.下面以n＝4为例来进行具体说明。
52.例如图3所示，当第2号主用矿用分光器3和第3号备用矿用分光器5发生故障，此时，第2号光网络设备7通过第2号备用矿用分光器3和备用线路6与主用光线路终端1进行通信；第4号光网络设备7通过备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。具体的，第1号光网络设备7仍然可以通过第1号主用矿用分光器3与主用光线路终端1进行通信，第2号光网络设备7依次通过第2号备用矿用分光器5、第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信，第3号光网络设备7依次通过第3号主用矿用分光器3、第4号主用矿用分光器3、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信，第4号光网络设备7依次通过第4号主用矿用分光器3、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。
53.例如图4所示，当第1～4号备用矿用分光器5均发生故障，且第1号主用矿用分光器3和第2号主用矿用分光器3之间发生断点时，第1号光网络设备7通过第1号主用矿用分光器
3与主用光线路终端1进行通信；第2～4号光网络设备7通过第2～4号主用矿用分光器3和备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。具体的，第1号光网络设备7通过第1号主用矿用分光器3与主用光线路终端1进行通信。第2号光网络设备7依次通过第2号主用矿用分光器3、第3号主用矿用分光器3、第4号主用矿用分光器3、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。第3号光网络设备7依次通过第3号主用矿用分光器3、第4号主用矿用分光器3、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。第4号光网络设备7依次通过第4号主用矿用分光器3、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。
54.例如图5所示，当第1～4号主用矿用分光器3均发生故障，且第2号备用矿用分光器5与第3号备用矿用分光器5之间发生断点时，第1号光网络设备7通过第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信；第2号光网络设备7通过第1～2号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信；第3号光网络设备7通过第3～4号备用矿用分光器5和备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信；第4号光网络设备7通过第4号备用矿用分光器5和备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。也就是说，第1号光网络设备7通过第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信。第2号光网络设备7依次通过第2号备用矿用分光器5、第1号备用矿用分光器5与主用光线路终端1进行通信。第3号光网络设备7依次通过第3号备用矿用分光器5、第4号备用矿用分光器5、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。第4号光网络设备7依次通过第4号备用矿用分光器5、备用光线路终端2与主用光线路终端1进行通信。
55.通过上述三个例子可知，当主用线路4和备用线路6均发生不同数量的故障时，本发明的组网方式仍然可以保证每个光网络设备7能够与主用光线路终端1之间进行通信，保证井下与井上之间的数据传输。由于煤矿井下环境相对复杂，甚至是恶劣，因此，对井下信号传输网络的可靠性、稳定性要求非常高。信号传输网络一旦发生中断，那么井下信息将无法及时传输给井上，例如，井下发生安全事故时，井上无法及时得知，将无法及时展开救援，导致伤亡扩大。本发明的组网方式具有很强可靠性和稳定性，能够满足井下通信使用的要求。
56.综上所述，本发明的矿用工业光网及其组网方法，能够最大限度地规避由于线路故障对整个传输网络的影响，大大提高了矿用工业光网的可靠性和稳定性。另外，即使线路中出现多点失效的情况，本发明也能够保证数据正常传输。
57.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。