針對現(xiàn)有煤礦井下網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)并存、帶寬不足、運(yùn)維低效等痛點(diǎn)，采用“SDN+切片”架構(gòu)，實(shí)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(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測等業(yè)務(wù)物理隔離，動態(tài)分配帶寬資源，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)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(shí)時質(zhì)量監(jiān)測，顯著提升網(wǎng)絡(luò)抗毀性與運(yùn)維效率。李樓煤業(yè)實(shí)踐表明，該技術(shù)實(shí)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(xué)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(fù)責(zé)礦井機(jī)電運(yùn)輸、設(shè)備業(yè)務(wù)、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(hù)、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(yīng)用[J]. 智能礦山，2026，7（1）：142-145.

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智能化應(yīng)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(shí)時控制，安全生產(chǎn)需可靠性保障，同時需實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載以解決傳統(tǒng)多網(wǎng)并存導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。

現(xiàn)有井下網(wǎng)絡(luò)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，多網(wǎng)并存導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)與高運(yùn)維成本；傳統(tǒng)以太環(huán)網(wǎng)因VLAN隔離不足易受廣播風(fēng)暴干擾；帶寬瓶頸制約大帶寬業(yè)務(wù)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(shí)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(jiān)實(shí)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(jì)的綜合承載網(wǎng)絡(luò)，旨在通過IPv6+技術(shù)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載與隔離，達(dá)成“一網(wǎng)打盡、一切到底”的目標(biāo)。

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(diǎn)和接入控制器，負(fù)責(zé)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(wù)無干擾運(yùn)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(wù)統(tǒng)一承載，通過切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻、控制、安全監(jiān)測等業(yè)務(wù)嚴(yán)格隔離與靈活擴(kuò)容.

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

（3）智能運(yùn)維，基于SDN控制器實(shí)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(dú)立切片保障安全監(jiān)測等高可靠業(yè)務(wù)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(fēng)暴，結(jié)合隨流檢測與快速倒換機(jī)制實(shí)現(xiàn)故障自愈，確保業(yè)務(wù)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(dú)立管理的邏輯切片，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載與嚴(yán)格隔離。該技術(shù)從管理、控制及數(shù)據(jù)3個層面進(jìn)行資源分割，管理層面支持獨(dú)立拓?fù)渑渲门c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(yù)留、專屬拓?fù)浼肮?jié)點(diǎn)資源劃分，確保各切片業(yè)務(wù)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(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，通過引入Shim層劃分時隙實(shí)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(shí)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(yīng)用，多類業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)整合傳輸與智能化資源調(diào)配。綜采工作面遠(yuǎn)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(dú)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(yīng)用如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)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(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)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?fù)錈o關(guān)的快速倒換機(jī)制（TI-LFA），可在光纖斷裂或節(jié)點(diǎn)故障時50 ms內(nèi)完成路徑切換，保障采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測等關(guān)鍵業(yè)務(wù)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(fù)雜環(huán)境，避免傳統(tǒng)2層網(wǎng)絡(luò)因廣播風(fēng)暴引發(fā)的癱瘓風(fēng)險，支持隨流檢測技術(shù)精準(zhǔn)定位鏈路異常。其高擴(kuò)展性能夠兼容5G承載與多業(yè)務(wù)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(yùn)維復(fù)雜度，為智能化應(yīng)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(shí)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(yán)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(jī)制，結(jié)合SRv6 TE Policy隧道動態(tài)優(yōu)化路徑，實(shí)現(xiàn)鏈路中斷后50 ms內(nèi)業(yè)務(wù)無感切換，同時通過分層冗余架構(gòu)抵御多重故障風(fēng)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(wù)流，實(shí)時采集時延、丟包等關(guān)鍵指標(biāo)，精準(zhǔn)定位網(wǎng)絡(luò)異常點(diǎn)，避免傳統(tǒng)人工下井排查的低效問題，結(jié)合SDN控制器實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)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(wù)的通信質(zhì)量。以上3項(xiàng)技術(shù)協(xié)同作用，既保障了遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測等高敏感業(yè)務(wù)的毫秒級響應(yīng)，又提升了井下復(fù)雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)自愈能力與運(yùn)維效率。

礦用井下切片環(huán)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 應(yīng)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(yīng)用。5G切片為巡檢機(jī)器人、無人駕駛提供低時延通道，安全監(jiān)測切片實(shí)時傳輸瓦斯數(shù)據(jù)，確保零延遲預(yù)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(yùn)維效率。該技術(shù)以靈活切片、高精時鐘同步及智能運(yùn)維，解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)并發(fā)、移動接入及環(huán)境適應(yīng)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(yīng)用實(shí)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(dá)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(wù)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(tuán)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(shí)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(jì)，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于50 ms，滿足智能化礦井通信標(biāo)準(zhǔn)。通過劃分12個業(yè)務(wù)切片，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)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(wù)切片分配方案見表1，李樓煤業(yè)井下新一代網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

表1 業(yè)務(wù)切片分配方案

圖3 李樓煤業(yè)井下新一代網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

實(shí)踐驗(yàn)證顯示安全監(jiān)控系統(tǒng)通過獨(dú)立切片傳輸至地面服務(wù)器，時延低于20 ms，滿足防越級動作要求；網(wǎng)絡(luò)風(fēng)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(yùn)維效率提高20%。為井下網(wǎng)絡(luò)“一網(wǎng)承載、業(yè)務(wù)隔離”提供了可復(fù)制范本，支撐年供煤量150萬t的現(xiàn)代化礦井實(shí)現(xiàn)90%工作面智能化覆蓋，有效降低人工干預(yù)強(qiáng)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(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制等業(yè)務(wù)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(zhǔn)定位異常。未來，可加強(qiáng) 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(yīng)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(qiáng)支撐。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報(bào)道等。

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期刊成果：創(chuàng)刊5年來，策劃出版了“中國煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會”“《智能礦山》理事、特約編輯年會暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動20余次。組建了理事會、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì)，打造了“刊-網(wǎng)-號-群-庫”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

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