山東能源李樓煤業(yè)劉曉軍副總經(jīng)理：礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)及應用

2026年03月17日 17:02 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

針對現(xiàn)有煤礦井下網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)并存、帶寬不足、運維低效等痛點，采用“SDN+切片”架構(gòu)，實現(xiàn)井上核心、井下骨干及接入層的3級協(xié)同，通過虛擬化切片技術(shù)將視頻監(jiān)控、遠程控制、安全監(jiān)測等業(yè)務物理隔離，動態(tài)分配帶寬資源，確保關(guān)鍵業(yè)務毫秒級時延與高可靠性。關(guān)鍵技術(shù)涵蓋SRv6路徑優(yōu)化、高精時鐘同步及IFIT實時質(zhì)量監(jiān)測，顯著提升網(wǎng)絡(luò)抗毀性與運維效率。李樓煤業(yè)實踐表明，該技術(shù)實現(xiàn)5萬兆骨干環(huán)網(wǎng)冗余部署，接入帶寬提升10倍，故障定位時間縮短至分鐘級，支撐90%工作面智能化網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

文章來源：《智能礦山》2026年第1期“學術(shù)園地”欄目

第一作者：劉曉軍，現(xiàn)任山東李樓煤業(yè)有限公司副總經(jīng)理，主要負責礦井機電運輸、設(shè)備業(yè)務、煤礦智能化及自動化建設(shè)、信息化建設(shè)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、生態(tài)環(huán)境保護、洗選加工等相關(guān)管理工作。E-mail：1538678645@qq.com

作者單位：山東李樓煤業(yè)有限公司；北斗天地股份有限公司

引用格式：劉曉軍，杜曉斌，楊木易，等. 礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)及應用[J]. 智能礦山，2026，7（1）：142-145.

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智能化應用的快速發(fā)展對通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求，傳輸帶寬需超萬兆以支撐海量設(shè)備數(shù)據(jù)回傳，時延需低于20 ms確保實時控制，安全生產(chǎn)需可靠性保障，同時需實現(xiàn)多業(yè)務統(tǒng)一承載以解決傳統(tǒng)多網(wǎng)并存導致的資源浪費。

現(xiàn)有井下網(wǎng)絡(luò)面臨嚴峻挑戰(zhàn)，多網(wǎng)并存導致重復建設(shè)與高運維成本；傳統(tǒng)以太環(huán)網(wǎng)因VLAN隔離不足易受廣播風暴干擾；帶寬瓶頸制約大帶寬業(yè)務的增長；故障排查依賴人工且效率低下。此類問題亟須通過新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)架構(gòu)優(yōu)化與性能突破，為智能化煤礦建設(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)解決方案

1.1 礦用井下切片環(huán)網(wǎng)定義

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)是基于“SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）+切片”架構(gòu)設(shè)計的綜合承載網(wǎng)絡(luò)，旨在通過IPv6+技術(shù)實現(xiàn)多業(yè)務統(tǒng)一承載與隔離，達成“一網(wǎng)打盡、一切到底”的目標。

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)分為井上核心、井下骨干和井下接入3層。井上核心層部署核心節(jié)點和接入控制器，負責全網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)度；井下骨干層通過切片技術(shù)構(gòu)建物理隔離的網(wǎng)絡(luò)通道，支撐不同業(yè)務無干擾運行；井下接入層支持終端有線接入并成環(huán)提升可靠性。礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)具備5個關(guān)鍵特征。

（1）多業(yè)務統(tǒng)一承載，通過切片技術(shù)實現(xiàn)視頻、控制、安全監(jiān)測等業(yè)務嚴格隔離與靈活擴容.

（2）支持5G網(wǎng)絡(luò)承載，滿足多種移動業(yè)務接入需求.

（3）智能運維，基于SDN控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可視、切片動態(tài)調(diào)整及故障快速定位。

（4）專網(wǎng)專用，通過獨立切片保障安全監(jiān)測等高可靠業(yè)務免于干擾

（5）網(wǎng)絡(luò)可靠，采用SRv6路由技術(shù)規(guī)避廣播風暴，結(jié)合隨流檢測與快速倒換機制實現(xiàn)故障自愈，確保業(yè)務連續(xù)性。

1.2 礦用井下切片環(huán)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)通過在單一物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬化出多個獨立管理的邏輯切片，實現(xiàn)多業(yè)務統(tǒng)一承載與嚴格隔離。該技術(shù)從管理、控制及數(shù)據(jù)3個層面進行資源分割，管理層面支持獨立拓撲配置與性能監(jiān)控；控制層面分配專屬協(xié)議處理資源及SDN控制器；數(shù)據(jù)層面通過帶寬預留、專屬拓撲及節(jié)點資源劃分，確保各切片業(yè)務互不干擾。數(shù)據(jù)層面依靠的FlexE 技術(shù)是基于以太網(wǎng)增強的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，通過引入Shim層劃分時隙實現(xiàn)物理鏈路資源動態(tài)分配與硬隔離，支持靈活帶寬配置，結(jié)合 SDN 實現(xiàn)端到端調(diào)整，具有低時延優(yōu)勢，適用于高確定性場景。

通過端到端切片網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的應用，多類業(yè)務可實現(xiàn)整合傳輸與智能化資源調(diào)配。綜采工作面遠程控制場景需滿足海量視頻監(jiān)測（高帶寬、突發(fā)）與控制信號傳輸（低時延、高可靠）需求，借助網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)建獨立通道，視頻切片承載數(shù)據(jù)流，控制切片保障指令傳輸，物理隔離防干擾，解決帶寬競爭問題，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應用如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應用

（2）SRv6技術(shù)

SRv6（基于IPv6的分段路由）技術(shù)通過將網(wǎng)絡(luò)路徑劃分為可編程的“段”（Segment），實現(xiàn)靈活的業(yè)務路徑定制與高可靠傳輸。該技術(shù)基于IPv6封裝，支持端到端自定義轉(zhuǎn)發(fā)行為，結(jié)合拓撲無關(guān)的快速倒換機制（TI-LFA），可在光纖斷裂或節(jié)點故障時50 ms內(nèi)完成路徑切換，保障采煤機遠程控制、安全監(jiān)測等關(guān)鍵業(yè)務的連續(xù)性。

SRv6通過SDN控制器動態(tài)優(yōu)化流量路徑，適配井下復雜環(huán)境，避免傳統(tǒng)2層網(wǎng)絡(luò)因廣播風暴引發(fā)的癱瘓風險，支持隨流檢測技術(shù)精準定位鏈路異常。其高擴展性能夠兼容5G承載與多業(yè)務切片需求，在提升井下網(wǎng)絡(luò)抗毀性的同時，降低光纖部署與運維復雜度，為智能化應用提供低時延、高可靠的通信基礎(chǔ)。

（3）其他技術(shù)

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)通過融合高精時鐘同步、網(wǎng)絡(luò)高可靠及隨流檢測技術(shù)構(gòu)建全方位保障體系。高精時鐘同步基于IEEE 1588v2協(xié)議實現(xiàn)±30 ns級時間同步，滿足5G基站與無線設(shè)備對頻率同步的嚴苛要求，確保井下移動終端跨基站切換時通信連續(xù)性。

網(wǎng)絡(luò)高可靠技術(shù)采用BFD（雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測）毫秒級故障檢測與TI-LFA快速倒換機制，結(jié)合SRv6 TE Policy隧道動態(tài)優(yōu)化路徑，實現(xiàn)鏈路中斷后50 ms內(nèi)業(yè)務無感切換，同時通過分層冗余架構(gòu)抵御多重故障風險，網(wǎng)絡(luò)故障切換示例如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)故障切換示例

隨流檢測技術(shù)（IFIT）將監(jiān)控指令嵌入業(yè)務流，實時采集時延、丟包等關(guān)鍵指標，精準定位網(wǎng)絡(luò)異常點，避免傳統(tǒng)人工下井排查的低效問題，結(jié)合SDN控制器實現(xiàn)業(yè)務質(zhì)量可視與主動優(yōu)化。通過隨流檢測可以快速定位故障，并監(jiān)測重要業(yè)務的通信質(zhì)量。以上3項技術(shù)協(xié)同作用，既保障了遠程控制、安全監(jiān)測等高敏感業(yè)務的毫秒級響應，又提升了井下復雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)自愈能力與運維效率。

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)應用實踐

2.1 應用場景

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)通過端到端切片與智能融合，支撐多場景應用。5G切片為巡檢機器人、無人駕駛提供低時延通道，安全監(jiān)測切片實時傳輸瓦斯數(shù)據(jù)，確保零延遲預警；綜采面采用雙切片隔離視頻與控制指令，避免流量干擾。萬兆切片支撐高清視頻全覆蓋，結(jié)合UWB定位提升運維效率。該技術(shù)以靈活切片、高精時鐘同步及智能運維，解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務并發(fā)、移動接入及環(huán)境適應性難題，構(gòu)建了全場景高可靠通信基座，賦能煤礦智能化轉(zhuǎn)型。

2.2 李樓煤業(yè)有限公司技術(shù)應用實踐

山東李樓煤業(yè)有限公司（簡稱李樓煤業(yè)）煤田面積198 km，優(yōu)質(zhì)稀缺煉焦煤地質(zhì)儲量達10.8億t，可采儲量1.78億t，年核定生產(chǎn)190萬t，是目前山東省內(nèi)可開采儲量最大、礦井服務年限最長的現(xiàn)代化大型礦井之一。李樓煤業(yè)作為山東能源集團智能化示范礦井，通過部署礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了顯著升級。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用5萬兆骨干環(huán)網(wǎng)與4個萬兆接入子網(wǎng)環(huán)網(wǎng)冗余設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于50 ms，滿足智能化礦井通信標準。通過劃分12個業(yè)務切片，實現(xiàn)多業(yè)務物理隔離與動態(tài)帶寬分配，帶寬利用率按需靈活調(diào)整，業(yè)務切片分配方案見表1，李樓煤業(yè)井下新一代網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖3所示。

表1 業(yè)務切片分配方案

圖3 李樓煤業(yè)井下新一代網(wǎng)絡(luò)拓撲

實踐驗證顯示安全監(jiān)控系統(tǒng)通過獨立切片傳輸至地面服務器，時延低于20 ms，滿足防越級動作要求；網(wǎng)絡(luò)風暴抑制功能可快速阻斷環(huán)路端口，故障定位時間從小時縮短至分鐘級；接入帶寬較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提升10倍，運維效率提高20%。為井下網(wǎng)絡(luò)“一網(wǎng)承載、業(yè)務隔離”提供了可復制范本，支撐年供煤量150萬t的現(xiàn)代化礦井實現(xiàn)90%工作面智能化覆蓋，有效降低人工干預強度。

結(jié) 語

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)集成網(wǎng)絡(luò)切片、SRv6等技術(shù)構(gòu)建高可靠通信體系，通過虛擬化切片實現(xiàn)安全監(jiān)測、遠程控制等業(yè)務隔離與帶寬動態(tài)分配，SRv6優(yōu)化路徑并50 ms內(nèi)故障自愈，隨流檢測技術(shù)精準定位異常。未來，可加強 TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)與切片網(wǎng)絡(luò)深度融合，提升低時延與多協(xié)議兼容能力，推動 TSN 技術(shù)在煤礦無人化場景應用，助力構(gòu)建更可靠的確定性傳輸網(wǎng)絡(luò)，為智能礦山建設(shè)提供更強支撐。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

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