矿井时间同步解决方案-酷鲨

矿井业时间同步解决方案

时间同步应用于矿井

采矿业通常使用一种称为“随钻测量”或MWD的技术，通过连续监测各种钻机性能参数，如钻速、比能、扭矩、振动和气压等，来描述钻孔过程中的岩体特征。由此收集的数据可以进行处理，以提供用于分析钻孔波动的垂直视图和水平视图，这对于规划矿井爆破至关重要（对于安全和定位而言）。MWD数据的处理和分析涉及到各种参数的关联，这是准确时间同步变得重要的地方。

在现实中，卫星定位信号（GPS/北斗）无法直接穿透厚厚的煤层和岩层到达井下，矿井中的各种传感器和通信设备都需要准确时间，大多数煤矿企业在之前主要借助的是NTP获取时间。然而，NTP精度上远远达不到要求。

采矿系统通常配备GPS接收器，为时间戳数据提供时基。基于GPS的时间戳在完全暴露于开阔天空、GPS信号不受阻碍的区域工作良好。然而，在GPS信号无法到达的地下采矿作业中，需要备用机制将准确时间传送到需要的位置。PTP是一种专门的准确时间分配协议，可用于将GPS来源的时间传送到各个端点

除了提高矿井作业期间收集的数据质量外，矿井资源在开采过程中存在诸多安全隐患，准确的时间同步还有助于矿井内的安全条件。随着采矿车辆开始自主化，在车辆内和整个矿井内进行准确计时对于实施防撞系统和为事后审查提供完整的“场景”分析至关重要。

进入21世纪后，时间同步技术快速发展，为采矿业协同监测技术带来了准确、实时、连续的安全状态监测数据提供了有力的保证，提高了采矿业安全预警水平，减少了事故发生的频次。准确时间同步技术对采矿业提高井下工作人员的生命安全保障具有重要而长远的意义，对矿难发生之际开展准确的救援、减少人员伤亡数量、减轻矿产经济损失也提供了技术保障。

采矿业准确时间同步方案概述

地面机房放置酷鲨卫星授时主时钟，在布置酷鲨时间同步服务器（主时钟）于矿井地上机房时候，矿井下设备同样布置酷鲨时间同步设备（从时钟）通过以太网IEEE1588协议同步，而这些设备是酷鲨的从端模块，比如C300，过现网普通交换机环网分散到矿井下其他需要授时设备，这样就可以把GPS时间导入到矿井内外，实现了矿井系统整体时间同步。

因为酷鲨时间同步服务器自研发守时技术可以穿越任何普通交换机组成的IP网络，无需对现有网络进行任何改造，并且多台设备间可串行后实现时间同步，在从端依托自有核心技术进行准确时间恢复，目前同步精度依据网络情况可以达到1ns—100ns的水平，可完全满足当下传感器设备准确授时所需。人在哪里，物品在哪里，一目了然。

比如地面能接收到卫星的监测分站使用EGM 时间同步服务器，接收到卫星准确时间信号后通过串口和秒脉冲经由交换机组成的IP网络和IEEE1588同步协议传送给井下CMM时间同步服务器，然后进行解码形成准确时间信息，再通过IP网络发送到井下其他监测分站，使得井下监测分站有了和井上几乎相同的GPS时间。

地面时间同步授时系统

“地基”（地面时间同步授时系统），相较于“天基”（依靠空中卫星授时）而言，具有以下天然优势。

首先，地面授时抗干扰能力强，安全性高！

其次，地面授时比空中北斗授时精度更高，现阶段普通北斗接收机的授时精度在100纳秒水平，而酷鲨科技地面授时现已成功可达到1纳秒授时精度；

第三，地面授时区域时间一致性会更好，即便主时钟丢了卫星信号，发生了时间偏移，从时钟时间也会紧跟主时钟，能有效确保在当前主时钟下的整体区域时间是一致的。GPS授时因为都跟踪的是卫星，各GPS授时点之间一旦没了卫星信号，时间各自偏移，那相互之间的偏差就无法确定，整个区域内时间也就千差万别，不一致；

第四，地面授时系统，比起卫星授时而言，适用于更多应用场景，比如山洞、矿井、室内等。众所周知，这些区域是没有办法通过卫星接收机来获取时间的。由此，通过网络地面时间同步来实现授时在当先显得尤为紧迫。

总结

准确时间同步为什么对采矿业这么重要，主要是这里的关键业务需求之一是能够预测钻井设备故障，以实现零计划外停机时间。设备故障可能导致钻机停产，并导致连锁物流和规划问题，成本高昂。这样的非生产性时间（或NPT）是昂贵的，成本约为每次事故15万美元。矿井数据的准确时间戳有助于提高数据质量，增强钻井作业的实时控制，并就钻井设备即将出现的问题向操作员发出预警信号。