权利要求
1.一种金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，包括工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块，所述地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块分别与所述工业环网核心模块连接：
地面环网汇聚模块，用于采集所述金属非金属矿山的地面终端设备数据，并将所述地面终端设备数据传输给所述工业环网核心模块;
井下环网汇聚模块，用于采集所述金属非金属矿山的井下终端设备数据，并将所述井下终端设备数据传输给所述工业环网核心模块;
工业环网核心模块，用于对接收的所述地面终端设备数据及所述井下终端设备数据进行冗余调度，在传输链路中断或模块故障时，自动停止异常通道的数据传输并切换至冗余备用传输通道，构建环网传输冗余架构;
数据中心网络模块，用于接收来自所述工业环网核心模块经冗余调度后的全域数据，并基于所述环网传输冗余架构，将所述全域数据传输至所述金属非金属矿山的业务服务器。
2.根据权利要求1所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述工业环网核心模块包括工业环网核心路由器，所述工业环网核心路由器的数量为两个，两个所述工业环网核心路由器之间通信连接，两个所述工业环网核心路由器分别与所述地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块、数据中心网络模块通信连接，形成所述环网传输冗余架构的双路径冗余传输通道。
3.根据权利要求2所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述地面环网汇聚模块包括主用地面汇聚路由器和备用地面汇聚路由器，所述主用地面汇聚路由器、所述备用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器共同构成地面双环冗余拓扑，所述地面双环冗余拓扑包括主用地面环和备用地面环，所述主用地面环串联所述主用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，所述备用地面环串联所述备用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。
4.根据权利要求3所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述主用地面汇聚路由器和所述备用地面汇聚路由器均配置地面数据处理单元，所述地面数据处理单元用于采集所述地面终端设备数据，并将所述地面终端设备数据标记为第一级别生产控制数据和第二级别办公数据，所述第一级别生产控制数据通过所述主用地面环传输至所述工业环网核心路由器，所述第二级别办公数据通过所述备用地面环传输至所述工业环网核心路由器;
其中，当所述主用地面环的链路或节点发生故障时，所述第一级别生产控制数据自动切换至所述备用地面环传输，故障恢复后自动回切至所述主用地面环。
5.根据权利要求4所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述井下环网汇聚模块包括主用井下汇聚路由器和备用井下汇聚路由器，所述主用井下汇聚路由器、所述备用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器共同构成井下双环冗余拓扑，所述井下双环冗余拓扑包括主用井下环和备用井下环，所述主用井下环串联所述主用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，所述备用井下环串联所述备用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。
6.根据权利要求5所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述主用井下汇聚路由器和所述备用井下汇聚路由器均配置井下数据处理单元，所述井下数据处理单元用于采集所述井下终端设备数据，并将所述井下终端设备数据标记为安全紧急级别数据，所述安全紧急级别数据通过主用井下环传输至所述工业环网核心路由器;
其中，当所述主用井下环发生故障时，所述安全紧急级别数据快速切换至所述备用井下环传输，且所述地面双环冗余拓扑暂停所述第二级别办公数据传输。
7.根据权利要求6所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述主用井下汇聚路由器包括第一中段主用汇聚路由器和第二中段主用汇聚路由器，所述备用井下汇聚路由器包括第一中段备用汇聚路由器和第二中段备用汇聚路由器，所述第一中段主用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第一中段主用环，所述第二中段主用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第二中段主用环，所述第一中段备用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第一中段备用环，所述第二中段备用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第二中段备用环;
所述第一中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、所述第一中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第一中段的终端设备数据，并标记为第一中段安全紧急级别数据，所述第二中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、所述第二中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第二中段的终端设备数据，并标记为第二中段安全紧急级别数据，所述第一中段安全紧急级别数据通过所述第一中段主用环独立传输，所述第二中段安全紧急级别数据通过所述第二中段主用环独立传输;
其中，当所述第一中段主用环的链路或节点发生故障时，所述第一中段安全紧急级别数据自动切换至所述第一中段备用环传输;当所述第二中段主用环的链路或节点发生故障时，所述第二中段安全紧急级别数据自动切换至所述第二中段备用环传输。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述数据中心网络模块包括数据中心交换机，两个所述工业环网核心路由器均与所述数据中心交换机双向通信连接，形成数据中心双环冗余接入架构，当任一通信链路发生故障时，所述数据中心交换机自动切换至另一通信链路。
9.根据权利要求8所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述业务服务器与所述数据中心交换机双向通信连接，形成业务层双环冗余接入架构，所述数据中心接入交换机输出的数据通过通信链路负载均衡传输至所述业务服务器，当任一通信链路发生故障时，业务服务器自动切换至另一通信链路接收数据，所述数据中心接入交换机会同步调整数据流路径。
10.根据权利要求8所述的金属非金属矿山工业环网系统，其特征在于，所述数据中心网络模块还包括安全管理设备，所述安全管理设备与所述数据中心接入交换机双向通信连接，形成双环安全监测架构，所述安全管理设备配置双环数据监测处理单元，所述双环数据监测处理单元用于实时监测所述数据中心接入交换机传输的数据流，当监测到异常数据或故障链路时，所述安全管理设备与所述工业环网核心路由器联动，切断故障通道并切换至所述数据中心双环冗余接入架构中的备用数据环。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及金属非金属矿山网络与安全技术领域，特别涉及一种金属非金属矿山工业环网系统。
背景技术
[0002]在
智慧矿山建设进程中，网络通信是支撑矿山数字化转型的核心基础设施。随着金属非金属矿山生产自动化、监测智能化、管理信息化水平不断提升，井下作业环境、设备运行状态、人员定位、安全参数等各类终端设备数据呈爆发式增长，对工业通信网络的传输可靠性、实时性及冗余自愈能力提出了极高要求。
[0003]然而，传统金属非金属矿山工业网络架构普遍存在冗余设计不足、网络层级划分模糊、故障自愈能力有限等问题。当网络链路或节点设备发生故障时，传统网络难以实现快速、自动的通道切换，易出现数据传输中断、安全关键数据丢失、业务响应延迟等现象，无法满足金属非金属矿山连续作业与安全生产的刚性需求。同时，传统网络多采用单一汇聚节点、单环或简单链路备份模式，地面与井下网络缺乏分层、分域的协同冗余调度机制，井下不同中段的设备数据难以独立稳定传输，整体网络抗毁性与业务连续性较差，严重制约智慧矿山高效、安全、稳定运行。
发明内容
[0004]本申请的目的是提供一种金属非金属矿山工业环网系统，旨在解决现有技术中金属非金属矿山工业网络故障自愈能力弱、数据传输可靠性低的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种金属非金属矿山工业环网系统，所述金属非金属矿山工业环网系统包括工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块，所述地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块分别与所述工业环网核心模块连接：
地面环网汇聚模块，用于采集所述金属非金属矿山的地面终端设备数据，并将所述地面终端设备数据传输给所述工业环网核心模块;
井下环网汇聚模块，用于采集所述金属非金属矿山的井下终端设备数据，并将所述井下终端设备数据传输给所述工业环网核心模块;
工业环网核心模块，用于对接收的所述地面终端设备数据及所述井下终端设备数据进行冗余调度，在传输链路中断或模块故障时，自动停止异常通道的数据传输并切换至冗余备用传输通道，构建环网传输冗余架构;
数据中心网络模块，用于接收来自所述工业环网核心模块经冗余调度后的全域数据，并基于所述环网传输冗余架构，将所述全域数据传输至所述金属非金属矿山的业务服务器。
[0006]在一实施方式中，所述工业环网核心模块包括工业环网核心路由器，所述工业环网核心路由器的数量为两个，两个所述工业环网核心路由器之间通信连接，两个所述工业环网核心路由器分别与所述地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块、数据中心网络模块通信连接，形成所述环网传输冗余架构的双路径冗余传输通道。
[0007]在一实施方式中，所述地面环网汇聚模块包括主用地面汇聚路由器和备用地面汇聚路由器，所述主用地面汇聚路由器、所述备用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器共同构成地面双环冗余拓扑，所述地面双环冗余拓扑包括主用地面环和备用地面环，所述主用地面环串联所述主用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，所述备用地面环串联所述备用地面汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。
[0008]在一实施方式中，所述主用地面汇聚路由器和所述备用地面汇聚路由器均配置地面数据处理单元，所述地面数据处理单元用于采集所述地面终端设备数据，并将所述地面终端设备数据标记为第一级别生产控制数据和第二级别办公数据，所述第一级别生产控制数据通过所述主用地面环传输至所述工业环网核心路由器，所述第二级别办公数据通过所述备用地面环传输至所述工业环网核心路由器;
其中，当所述主用地面环的链路或节点发生故障时，所述第一级别生产控制数据自动切换至所述备用地面环传输，故障恢复后自动回切至所述主用地面环。
[0009]在一实施方式中，所述井下环网汇聚模块包括主用井下汇聚路由器和备用井下汇聚路由器，所述主用井下汇聚路由器、所述备用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器共同构成井下双环冗余拓扑，所述井下双环冗余拓扑包括主用井下环和备用井下环，所述主用井下环串联所述主用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，所述备用井下环串联所述备用井下汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。
[0010]在一实施方式中，所述主用井下汇聚路由器和所述备用井下汇聚路由器均配置井下数据处理单元，所述井下数据处理单元用于采集所述井下终端设备数据，并将所述井下终端设备数据标记为安全紧急级别数据，所述安全紧急级别数据通过主用井下环传输至所述工业环网核心路由器;
其中，当所述主用井下环发生故障时，所述安全紧急级别数据快速切换至所述备用井下环传输，且所述地面双环冗余拓扑暂停所述第二级别办公数据传输。
[0011]在一实施方式中，所述主用井下汇聚路由器包括第一中段主用汇聚路由器和第二中段主用汇聚路由器，所述备用井下汇聚路由器包括第一中段备用汇聚路由器和第二中段备用汇聚路由器，所述第一中段主用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第一中段主用环，所述第二中段主用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第二中段主用环，所述第一中段备用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第一中段备用环，所述第二中段备用汇聚路由器与两个所述工业环网核心路由器串联构成第二中段备用环;
所述第一中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、所述第一中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第一中段的终端设备数据，并标记为第一中段安全紧急级别数据，所述第二中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、所述第二中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第二中段的终端设备数据，并标记为第二中段安全紧急级别数据，所述第一中段安全紧急级别数据通过所述第一中段主用环独立传输，所述第二中段安全紧急级别数据通过所述第二中段主用环独立传输;
其中，当所述第一中段主用环的链路或节点发生故障时，所述第一中段安全紧急级别数据自动切换至所述第一中段备用环传输;当所述第二中段主用环的链路或节点发生故障时，所述第二中段安全紧急级别数据自动切换至所述第二中段备用环传输。
[0012]在一实施方式中，所述数据中心网络模块包括数据中心交换机，两个所述工业环网核心路由器均与所述数据中心交换机双向通信连接，形成数据中心双环冗余接入架构，当任一通信链路发生故障时，所述数据中心交换机自动切换至另一通信链路。
[0013]在一实施方式中，所述业务服务器与所述数据中心交换机双向通信连接，形成业务层双环冗余接入架构，所述数据中心接入交换机输出的数据通过通信链路负载均衡传输至所述业务服务器，当任一通信链路发生故障时，业务服务器自动切换至另一通信链路接收数据，所述数据中心接入交换机会同步调整数据流路径。
[0014]在一实施方式中，所述数据中心网络模块还包括安全管理设备，所述安全管理设备与所述数据中心接入交换机双向通信连接，形成双环安全监测架构，所述安全管理设备配置双环数据监测处理单元，所述双环数据监测处理单元用于实时监测所述数据中心接入交换机传输的数据流，当监测到异常数据或故障链路时，所述安全管理设备与所述工业环网核心路由器联动，切断故障通道并切换至所述数据中心双环冗余接入架构中的备用数据环。
[0015]本申请的上述技术方案至少具有如下有益技术效果：
本申请的技术方案通过采用工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块及数据中心网络模块协同构建的环网传输冗余架构，能够在链路或设备故障时自动切换至冗余备用传输通道，实现网络故障快速自愈，保障矿山数据连续稳定传输，从而有利于提升金属非金属矿山工业网络的抗毁性与业务连续性，为智慧矿山安全生产与高效运行提供可靠的网络支撑。
附图说明
[0016]图1是本申请提供的金属非金属矿山工业环网系统一实施例的模块示意图;
图2是本申请提供的金属非金属矿山工业环网系统一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
[0018]本申请所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]在智慧矿山建设进程中，网络通信是支撑矿山数字化转型的核心基础设施，更是开启智慧矿山2.0时代的“数字引擎”。随着金属非金属矿山生产自动化、监测智能化、管理信息化水平不断提升，井下作业环境、设备运行状态、人员定位、安全参数等各类终端设备数据呈爆发式增长，对工业通信网络的传输可靠性、实时性及冗余自愈能力提出了极高要求。
[0020]然而，传统金属非金属矿山工业网络架构普遍存在冗余设计不足、网络层级划分模糊、故障自愈能力有限等问题。当网络链路或节点设备发生故障时，传统网络难以实现快速、自动的通道切换，易出现数据传输中断、安全关键数据丢失、业务响应延迟等现象，无法满足金属非金属矿山连续作业与安全生产的刚性需求。同时，传统网络多采用单一汇聚节点、单环或简单链路备份模式，地面与井下网络缺乏分层、分域的协同冗余调度机制，井下不同中段的设备数据难以独立稳定传输，整体网络抗毁性与业务连续性较差，严重制约智慧矿山高效、安全、稳定运行。
[0021]为了解决上述技术问题，本申请提供一种金属非金属矿山工业环网系统。
[0022]在本申请一实施方式中，请参阅图1，该金属非金属矿山工业环网系统包括工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块，地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块和数据中心网络模块分别与工业环网核心模块连接。其中，地面环网汇聚模块用于采集金属非金属矿山的地面终端设备数据，并将地面终端设备数据传输给工业环网核心模块。井下环网汇聚模块用于采集金属非金属矿山的井下终端设备数据，并将井下终端设备数据传输给工业环网核心模块。工业环网核心模块用于对接收的地面终端设备数据及井下终端设备数据进行冗余调度，在传输链路中断或模块故障时，自动停止异常通道的数据传输并切换至冗余备用传输通道，构建环网传输冗余架构。数据中心网络模块用于接收来自工业环网核心模块经冗余调度后的全域数据，并基于环网传输冗余架构，将全域数据传输至金属非金属矿山的业务服务器。该实施方式通过各模块连接构建环网传输冗余架构，能够实现数据的冗余调度与故障通道自动切换，保障矿山数据稳定传输。具体地，工业环网核心模块可以是双核心路由器、环网冗余控制器或者工业级核心网关，地面环网汇聚模块可以是地面工业汇聚交换机、双链路接入路由器或者地面数据汇聚终端，井下环网汇聚模块可以是矿用隔爆型汇聚路由器、井下本安型数据采集器或者中段环网接入设备，数据中心网络模块可以是数据中心汇聚交换机、双环冗余接入网关或者全域数据转发终端，在此不做限制。
[0023]本申请的技术方案通过采用工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块及数据中心网络模块协同构建的环网传输冗余架构，能够在链路或设备故障时自动切换至冗余备用传输通道，实现网络故障快速自愈，保障矿山数据连续稳定传输，从而有利于提升金属非金属矿山工业网络的抗毁性与业务连续性，为智慧矿山安全生产与高效运行提供可靠的网络支撑。
[0024]在一实施方式中，工业环网核心模块包括工业环网核心路由器，工业环网核心路由器的数量为两个，两个工业环网核心路由器之间通信连接，两个工业环网核心路由器分别与地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块、数据中心网络模块通信连接，形成环网传输冗余架构的双路径冗余传输通道。该实施方式通过配置两个工业环网核心路由器并建立多模块通信连接，能够形成双路径冗余传输通道、提升数据传输的可靠性与冗余性，有利于避免单一设备或链路故障导致的数据中断。
[0025]在一实施方式中，地面环网汇聚模块包括主用地面汇聚路由器和备用地面汇聚路由器，主用地面汇聚路由器、备用地面汇聚路由器与两个工业环网核心路由器共同构成地面双环冗余拓扑，地面双环冗余拓扑包括主用地面环和备用地面环，主用地面环串联主用地面汇聚路由器与两个工业环网核心路由器，备用地面环串联备用地面汇聚路由器与两个工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。该实施方式通过主用与备用地面汇聚路由器和两个核心路由器构建地面双环冗余拓扑，能够实现地面数据双路径独立传输、提升地面网络抗故障能力，有利于保障地面生产控制与办公数据的连续传输。
[0026]在一实施方式中，主用地面汇聚路由器和备用地面汇聚路由器均配置地面数据处理单元，具体地，地面数据处理单元可以是嵌入式数据采集模块、工业级数据分类处理器或者智能数据标记终端，在此不做限制。地面数据处理单元用于采集地面终端设备数据，并将地面终端设备数据标记为第一级别生产控制数据和第二级别办公数据，第一级别生产控制数据通过主用地面环传输至工业环网核心路由器，第二级别办公数据通过备用地面环传输至工业环网核心路由器。其中，当主用地面环的链路或节点发生故障时，第一级别生产控制数据自动切换至备用地面环传输，故障恢复后自动回切至主用地面环。该实施方式通过为主用与备用地面汇聚路由器配置地面数据处理单元，实现数据分级标记与故障自动切换传输，能够保障生产控制数据优先传输、提升地面数据传输的精准性与连续性，有利于适配地面多类型数据的差异化传输需求。
[0027]在一实施方式中，井下环网汇聚模块包括主用井下汇聚路由器和备用井下汇聚路由器，主用井下汇聚路由器、备用井下汇聚路由器与两个工业环网核心路由器共同构成井下双环冗余拓扑，井下双环冗余拓扑包括主用井下环和备用井下环，主用井下环串联主用井下汇聚路由器与两个工业环网核心路由器，备用井下环串联备用井下汇聚路由器与两个工业环网核心路由器，相邻两个路由器之间双向通信连接。该实施方式通过主用与备用井下汇聚路由器和两个核心路由器构建井下双环冗余拓扑，能够实现井下数据双路径冗余传输、增强井下网络抗毁性，有利于适配井下复杂环境下的数据传输需求。具体地，主用井下汇聚路由器可以是矿用隔爆型KJJ127路由器、本安型环网汇聚器或者井下工业级核心交换机，备用井下汇聚路由器可以是矿用防爆型数据转发路由器、井下双链路汇聚网关或者隔爆兼本安型接入路由器，在此不做限制。
[0028]在一实施方式中，主用井下汇聚路由器和备用井下汇聚路由器均配置井下数据处理单元，具体地，井下数据处理单元可以是矿用本安型数据采集处理器、防爆型智能数据标记模块或者井下安全数据分类终端，在此不做限制。井下数据处理单元用于采集井下终端设备数据，并将井下终端设备数据标记为安全紧急级别数据，安全紧急级别数据通过主用井下环传输至工业环网核心路由器。其中，当主用井下环发生故障时，安全紧急级别数据快速切换至备用井下环传输，且地面双环冗余拓扑暂停第二级别办公数据传输。该实施方式通过为主用与备用井下汇聚路由器配置井下数据处理单元，实现井下数据采集、安全紧急标记及故障快速切换，能够保障井下安全关键数据优先传输、提升井下数据传输的可靠性与时效性，有利于适配矿山高危环境下的安全生产需求。
[0029]在一实施方式中，主用井下汇聚路由器包括第一中段主用汇聚路由器和第二中段主用汇聚路由器，备用井下汇聚路由器包括第一中段备用汇聚路由器和第二中段备用汇聚路由器，第一中段主用汇聚路由器与两个工业环网核心路由器串联构成第一中段主用环，第二中段主用汇聚路由器与两个工业环网核心路由器串联构成第二中段主用环，第一中段备用汇聚路由器与两个工业环网核心路由器串联构成第一中段备用环，第二中段备用汇聚路由器与两个工业环网核心路由器串联构成第二中段备用环。第一中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、第一中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第一中段的终端设备数据，并标记为第一中段安全紧急级别数据，第二中段主用汇聚路由器的井下数据处理单元、第二中段备用汇聚路由器的井下数据处理单元，均用于采集第二中段的终端设备数据，并标记为第二中段安全紧急级别数据，第一中段安全紧急级别数据通过第一中段主用环独立传输，第二中段安全紧急级别数据通过第二中段主用环独立传输。其中，当第一中段主用环的链路或节点发生故障时，第一中段安全紧急级别数据自动切换至第一中段备用环传输;当第二中段主用环的链路或节点发生故障时，第二中段安全紧急级别数据自动切换至第二中段备用环传输。该实施方式通过划分中段主备汇聚路由器并构建专属主备环，实现各中段安全紧急数据独立采集、标记与故障切换，能够提升井下多中段数据传输的独立性与可靠性，有利于避免中段间数据传输干扰。具体地，第一中段主用/备用汇聚路由器可以是矿用隔爆型中段汇聚器、本安型中段数据转发路由器或者井下中段专用环网接入设备，第二中段主用/备用汇聚路由器可以是防爆型中段核心交换机、井下中段双链路汇聚网关或者隔爆兼本安型中段数据处理路由器，在此不做限制。
[0030]在一实施方式中，数据中心网络模块包括数据中心交换机，两个工业环网核心路由器均与数据中心交换机双向通信连接，形成数据中心双环冗余接入架构，当任一通信链路发生故障时，数据中心交换机自动切换至另一通信链路。该实施方式通过数据中心交换机与两个工业环网核心路由器建立双向通信，构建数据中心双环冗余接入架构，能够实现链路故障时自动切换、保障全域数据稳定接入数据中心，有利于提升数据传输的连续性与抗故障能力。
[0031]在一实施方式中，业务服务器与数据中心交换机双向通信连接，形成业务层双环冗余接入架构，具体地，业务服务器可以是综管平台服务器、地表沉降服务器或者电力监控服务器，在此不做限制。数据中心接入交换机输出的数据通过通信链路负载均衡传输至业务服务器，当任一通信链路发生故障时，业务服务器自动切换至另一通信链路接收数据，数据中心接入交换机会同步调整数据流路径。该实施方式通过业务服务器与数据中心交换机建立双向通信并构建业务层双环冗余接入架构，能够实现数据负载均衡传输与链路故障自动切换、同步调整数据流路径，保障业务数据高效稳定接收，有利于提升业务处理的连续性与响应效率。
[0032]在一实施方式中，数据中心网络模块还包括安全管理设备，具体地，安全管理设备可以是网络安全防火墙、入侵防御系统或者威胁监测探针，双环数据监测处理单元可以是智能数据监测模块、安全审计处理器或者异常流量识别终端，在此不做限制。安全管理设备与数据中心接入交换机双向通信连接，形成双环安全监测架构，安全管理设备配置双环数据监测处理单元，双环数据监测处理单元用于实时监测数据中心接入交换机传输的数据流，当监测到异常数据或故障链路时，安全管理设备与工业环网核心路由器联动，切断故障通道并切换至数据中心双环冗余接入架构中的备用数据环。该实施方式通过安全管理设备与数据中心接入交换机建立双向通信并构建双环安全监测架构，能够实时监测数据流、快速响应异常数据与故障链路，联动切断故障通道并切换备用数据环，保障数据传输安全，有利于提升系统整体的网络安全防护能力。
[0033]在本申请一具体实施例中，请参阅图2，该金属非金属矿山工业环网系统应用于某大型露天转地下铁矿，系统各模块协同实现矿山全域数据的稳定传输与冗余备份，具体运行过程如下：
工业环网核心模块部署工业环网核心路由器-01和工业环网核心路由器-02，二者双向通信且分别与地面、井下汇聚模块及数据中心网络模块建立连接，搭建双路径冗余传输通道。地面环网汇聚模块的主用地面汇聚路由器(主厂房汇聚路由器-01、中细碎厂房汇聚路由器-02)和备用地面汇聚路由器(副井口汇聚路由器-03、110KV变电站汇聚路由器-04)，与两个核心路由器构成主用、备用地面环;地面数据处理单元采集主厂房生产监控、变电站设备参数等数据，标记为第一级别生产控制数据和第二级别办公数据，分别通过主用、备用地面环传输至核心模块。
[0034]井下环网汇聚模块的主用井下汇聚路由器(-200m中段汇聚路由器-01、-250m中段汇聚路由器-01)和备用井下汇聚路由器(-250m中段汇聚路由器-02)，与核心路由器构成井下双环冗余拓扑;井下数据处理单元采集井下5G模块PRRU、人员定位终端、瓦斯
传感器等设备数据，标记为安全紧急级别数据通过主用井下环传输。其中，-200m中段通过专属主用/备用汇聚路由器形成独立中段环网，-250m中段同理，两段数据独立传输且经核心模块实现互通，当-200m中段主用环链路中断时，对应安全紧急级别数据自动切换至本段备用环传输。
[0035]数据中心网络模块的汇聚交换机和接入交换机与两个核心路由器双向通信，形成数据中心双环冗余接入架构;综管平台服务器、地表沉降服务器等业务服务器与接入交换机连接，构建业务层双环冗余架构，数据经负载均衡方式传输，某一链路故障时自动切换至备用链路。安全管理设备中的威胁监测探针、等保一体机与接入交换机联动，实时监测数据流，发现异常数据或故障链路时，立即与核心模块协同切断故障通道，切换至数据中心双环冗余接入架构中的备用数据环，保障矿山生产与安全数据传输不中断。
[0036]本申请旨在保护一种金属非金属矿山工业环网系统，本申请的技术方案通过采用工业环网核心模块、地面环网汇聚模块、井下环网汇聚模块及数据中心网络模块协同构建的环网传输冗余架构，能够在链路或设备故障时自动切换至冗余备用传输通道，实现网络故障快速自愈，保障矿山数据连续稳定传输，从而有利于提升金属非金属矿山工业网络的抗毁性与业务连续性，为智慧矿山安全生产与高效运行提供可靠的网络支撑。
[0037]应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界，或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改。
说明书附图(2)
声明：
“金属非金属矿山工业环网系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：许继集团有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
