一種礦用信息傳輸分站的製作方法
2023-06-13 18:57:31
專利名稱：一種礦用信息傳輸分站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦井設備，尤其是涉及一種用於配接礦用監控設備和人員定位設備的礦用信息傳輸分站。
背景技術：
隨著國家對礦井安全的日益重視，礦井內各種不同監控設備和人員定位設備逐漸增多。監控設備和人員定位設備通常採用RS485接口通過電纜連接，電纜具有鋪設靈活，維護簡單的優點，但是，採用RS485協議的電纜連接方式在傳輸距離和數據容量上都比較有限，出現了瓶頸，因此，主要只適合於支巷。為了解決傳統電纜連接存在的傳輸距離短和數據量小的缺陷，目前也有廠商在井下推廣光纖交換機，但是目前礦用的主流設備往往不支 持網口，而多數是支持RS485協議，因此，無法與很多主流設備進行連接。
實用新型內容本實用新型為了解決現有技術監控設備和人員定位設備採用電纜連接存在傳輸距離短和數據量小的缺陷，而採用光纖交換機由於主流設備往往不支持網口導致無法與很多主流設備進行連接的技術問題，提供了一種礦用信息傳輸分站。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為設計一種礦用信息傳輸分站，所述礦用信息傳輸分站包括用於數據轉換及處理的主板、與主板連接且用於連接RS485電纜的RS485板和與主板連接且用於連接光纖的光纖板，所述RS485板上設置有用於連接RS485電纜的RS485 口，所述光纖板板上設置有用於連接光纖的網口。所述主板包括ARM晶片、與ARM晶片連接的FPGA，所述RS485板和光線板均與所述FPGA連接。所述RS485板包括光耦和與光耦連接的485電平轉換晶片，所述光耦與所述FPGA連接。所述光耦採用晶片6N137，所述485電平轉換晶片採用晶片SN65HVD54。所述主板還包括與所述ARM晶片連接的網口晶片、與所述ARM晶片連接的SDRAM存儲器和與所述ARM晶片連接的FLASH存儲器。本實用新型通過在礦用信息傳輸分站上設置RS485板和光纖板,從而可利用礦用信息傳輸分站實現RS485電纜和光纖的連接，從而可以將礦井下日益增多的監控設備和人員定位設備統一接入，利用光纖數據量大，傳輸遠的特點，減少重複布線，減少中繼設備，從而減少系統總成本。利用本實用新型的礦用信息傳輸分站，在主主幹網使用光纖連接，適合條件較好的主巷道；在終端接入使用電纜連接，適合條件有限的支巷，這個結構既解決了數據量和傳輸距離的問題，又符合礦井維護的實際。
下面結合實施例和附圖對本實用新型進行詳細說明，其中[0011]圖I是本實用新型礦用信息傳輸分站的結構原理圖；圖2是本實用新型礦用信息傳輸分站的電源板的原理圖；圖3是本實用新型礦用信息傳輸分站的RS485板的原理圖；圖4是本實用新型礦用信息傳輸分站的光纖板的原理圖；圖5是本實用新型礦用信息傳輸分站的主板的原理圖；圖6是本實用新型礦用信息傳輸分站的一具體了連接實施例原理圖；圖7是利用本實用新型礦用信息傳輸分站構建的網絡原理圖。
具體實施方式
·[0018]請參見圖I至圖7。本實用新型礦用信息傳輸分站包括電源板、主板、RS485板和光纖板，其中電源板與主板、RS485板和光纖板均連接，主要用於為各板提供合適的工作電源。在本具體實施例中，電源板的輸入電壓為18V，通過降壓DC-DC變換到5V，再利用第一級LDO(low dropout regulator,意為低壓差線性穩壓器)將5V降壓至3. 3V,最後通過第二級LDO(low dropout regulator,意為低壓差線性穩壓器)將3. 3V降壓至I. 2V。5V電壓主要供給RS485板使用，I. 2V用於提供主板上ARM晶片和FPGA的核心電壓，其他部分使用3. 3V電壓。在本具體實施例中，降壓DC-DC選用凌特公司的LT3480，第一級LDO選用凌特公司的LT1764，第二級LDO選用仙童的FANl 112。主板主要用於數據轉換及處理。在本具體實施例中，主板主要晶片包括ARM晶片及其外圍的SDRAM存儲器和FLAH存儲器，FPGA及其加載FLASH存儲器、網口晶片。網口晶片、FPGA、SDRAM存儲器和FLAH存儲器均與ARM晶片連接。FPGA與所述RS485板和光線板連接。其中ARM晶片選用三星的S3C2440，其外圍SDRAM存儲器選用Hyundia的HY57V561620，FLASH存儲器選用三星的K9F1208 ;FPGA選用Xilinx的S3C1200E，其加載FLASH存儲器選用 Atmel 的 AT45DB041D ;網口晶片選用 Davicom 的 DM9000AEP。其中，FPGA 主管 RS485 與光纖的鏈路層協議轉換，維護鏈路的穩定性，以及完成數據速率自適應功能;ARM晶片負責尋址、路由、應用層協議解析和數據存儲。RS485板與主板連接且用於連接RS485電纜，其主要包括光耦和與光耦連接的485電平轉換晶片，所述光耦與所述FPGA連接。在本具體實施例中，485電平轉換晶片選用TI公司的晶片SN65HVD54，光耦選用安捷倫的晶片6N137。該485板使用5V供電。RS485板上設置有用於連接RS485電纜的RS485 口，以連接RS485電纜。光纖板與主板連接且用於連接光纖，光纖板可採用百兆光模塊來實現，其一端連接主板的FPGA，另一端連接光纖。所述光纖板板上設置有用於連接光纖的網口，以連接光纖。請一併參見圖6。在本具體連接實施例中，礦用信息傳輸分站的對外接口包括8個RS485 口，RS485 口可配置成為全雙工或者半雙工，支持總線形式，主要用於礦用監控設備和人員定位設備(合稱「終端設備」)的接入；4個百兆光纖模塊，用於信息傳輸分站的互聯；1個百兆網口，用於信息傳輸分站與工控機的互聯。請一併參見圖7。在本具體實施例中，利用礦用信息傳輸分站構建的網絡，其主幹由一個或多個礦用信息傳輸分站利用光纖互聯而成，每一級光纖最長40km。可以連接成樹狀結構或者鏈式結構。礦用監控設備和人員定位設備通過RS485電纜(支持半雙工或者全雙工的RS485，支持總線)接入到礦用信息傳輸分站，隨數據速率不同，接入距離為2 10km不等。位於井上的礦用信息傳輸分站通過網口與工控機相連。現有技術如果使用光纖交換機，則要求所有監控設備和人員定位設備都支持網口，但是目前礦井此類產品的主流是採用485 口的。另外，網口接入距離短，不能覆蓋整個支巷。如果將光纖環網交換機布到支巷內，則光纖不易維護的特性就凸顯出來。也可以使用簡單的485至光纖轉換模塊。這種轉換模塊只適用於單個設備的傳輸，也就是說每個設備都需要一對光纖。如果井內設備較多，就需要使用很多的轉換模塊和大量的光纖，帶來總成本的提高和維護困難。本實用新型通過在礦用信息傳輸分站上設置RS485板和光纖板,從而可利用礦用信息傳輸分站實現RS485電纜和光纖的連接，從而可以將礦井下日益增多的監控設備和人員定位設備統一接入，利用光纖數據量大，傳輸遠的特點，減少重複布線，減少中繼設備，從而減少系統總成本。利用本實用新型的礦用信息傳輸分站，在主主幹網使用光纖連接，適合條件較好的主巷道；在終端接入使用電纜連接，適合條件有限的支巷，這個結構既解決了數據量和傳輸距離的問題，又符合礦井維護的實際。本實用新型礦用信息傳輸分站支持全雙工或者半雙工的RS485接入，然後通過光纖進行轉發。這樣就能方便地接入各種主流的礦用監控設備和定位設備。電纜具有鋪設靈活，維護簡單的特點，但是數據量和傳輸距離都比較有限，適合支巷；光纖數據量大，傳輸距離長，但是維護不易，適合條件較好的主巷。通過這種結合，就能大大擴展傳統通過電纜連接的礦用設備的傳輸距離和系統容量，減少大量的中繼設備，降低系統總成本。本實用新型具有以下特點I、能夠接入各種支持RS485的礦井監控設備和人員定位設備，並通過光纖統一轉發。2、終端採用電纜接入，適合支巷；主幹使用光纖接入，適合主巷道。3、採用FPGA主管RS485與光纖的鏈路層協議轉換，維護鏈路的穩定性，以及完成數據速率自適應功能；ARM晶片負責尋址、路由、應用層協議解析和數據存儲。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。權利要求1.一種礦用信息傳輸分站，其特徵在於所述礦用信息傳輸分站包括用於數據轉換及處理的主板、與主板連接且用於連接RS485電纜的RS485板和與主板連接且用於連接光纖的光纖板，所述RS485板上設置有用於連接RS485電纜的RS485 口，所述光纖板板上設置有用於連接光纖的網口。
2.根據權利要求I所述的礦用信息傳輸分站，其特徵在於所述主板包括ARM晶片、與ARM晶片連接的FPGA，所述RS485板和光線板均與所述FPGA連接。
3.根據權利要求2所述的礦用信息傳輸分站，其特徵在於所述RS485板包括光耦和與光耦連接的485電平轉換晶片，所述光耦與所述FPGA連接。
4.根據權利要求3所述的礦用信息傳輸分站，其特徵在於所述光耦採用晶片6N137，所述485電平轉換晶片採用晶片SN65HVD54。
5.根據權利要求2所述的礦用信息傳輸分站，其特徵在於所述主板還包括與所述ARM晶片連接的網口晶片、與所述ARM晶片連接的SDRAM存儲器和與所述ARM晶片連接的FLASH存儲器。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用信息傳輸分站，旨在提供一種可擴展傳輸距離和系統容量，減少大量的中繼設備，降低系統總成本的礦用信息傳輸分站，所述礦用信息傳輸分站包括用於數據轉換及處理的主板、與主板連接且用於連接RS485電纜的RS485板和與主板連接且用於連接光纖的光纖板，所述RS485板上設置有用於連接RS485電纜的RS485口，所述光纖板板上設置有用於連接光纖的網口。本實用新型可用於連接礦井的監控設備和人員定位設備。
文檔編號H04L12/28GK202535379SQ20122009494
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者文智力, 楊加萌, 翁凱利 申請人:深圳市翌日科技有限公司