一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統及方法
2023-05-08 01:32:36 1
一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統及方法，包括通訊接口單元和電力數據轉換模塊；所述的電力數據轉換模塊包括用於控制及通訊的核心處理單元、用於存放已調試好的用戶程序的程序存儲單元、用於實現代碼執行及數據存儲的數據存儲單元、用於將核心處理單元處理後的模擬信號轉換成電力信號的模擬前端單元和乙太網收發單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數據存儲單元、模擬前端單元和乙太網收發單元連接，乙太網收發單元與用於將電力信號轉換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。能實現TCP/IP信號與電力數據信號之間的相互轉換，同時有效減少在傳輸過程中的電力信號的信號削減，使信號的傳輸距離長、抗幹擾能力強。
【專利說明】一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數據傳輸系統及方法，具體是一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界範圍內煤炭儲量的不斷減少，各國都越來越重視煤層厚度小於1.3m的薄煤層開採。在我國，薄煤層具有資源豐富及分布廣泛的特點，其儲存量約佔到全國煤炭總儲存量的五分之一以上。據相關數據顯示，我國已經探明的礦區中，薄煤層的分布佔到了礦區的84%左右。
[0003]現代化礦井提出了少人可視化工作面的理念，在綜採工作面分布著多個語音設備和視頻裝置，使得地面調度室可實時監控綜採工作面人員、機器的工作狀況。為了檢測綜採工作面採煤機的工作狀態，需要將採煤機機載可編程控制器所測的採煤機的狀態參數傳送至地面調度室。
[0004]在中厚煤層，綜採工作面已經成功運用無線數據傳輸裝置傳輸工作面數據。在薄煤層綜採工作面，由於煤層較薄，特別是薄煤層綜採工作面密布的液壓支架、刮板運輸機以及採煤機，導致工作面空間狹小，無線信號的實時性、穩定性以及可靠性都難以達到要求。
[0005]現有的綜採工作面採用的有線傳輸方法，其缺點是接線複雜，系統龐大，設備笨重，信號傳輸不穩定。電力載波是電力系統特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數位訊號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞。但是，由於電力線會對載波信號造成削減，因此電力信號的傳輸距離隨著電力線中的負載量的增加而減少；薄煤層的工作條件使得電力線需要很大的負載，當電力線上負載很重時，線路阻抗將增大，會對載波信號有很高的削減。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，接線簡單，能將TCP/IP信號與電力信號相互轉換，同時有效減少傳輸過程中電力信號的信號削減，使信號的傳輸距離長、抗幹擾能力強。
[0007]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是:該薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，包括多個數據傳輸組、環網交換機和採煤機機載可編程控制器，數據傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環網交換機與其中一個數據傳輸組通過阻燃網線連接；所述的數據傳輸組由語音收發裝置、視頻裝置和電力數據傳輸裝置組成，電力數據傳輸裝置與語音收發裝置通過阻燃網線連接，視頻裝置與電力數據傳輸裝置通過四芯電纜連接，採煤機機載可編程控制器通過兩個電力數據傳輸裝置和四芯電纜與環網交換機連接。
[0008]進一步，所述的電力數據傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數據轉換模塊；
[0009]所述的電力數據轉換模塊包括用於控制及通訊的核心處理單元、用於存放已調試好的用戶程序的程序存儲單元、用於實現代碼執行及數據存儲的數據存儲單元、乙太網收發單元以及用於將核心處理單元處理後的模擬信號轉換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數據存儲單元、模擬前端單元和乙太網收發單元連接，乙太網收發單元與用於將電力信號轉換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
[0010]進一步，所述的核心處理單元為基於HomePlugAV技術標準的控制晶片。
[0011]進一步，所述的程序存儲單元為高速同步動態隨機存儲器。
[0012]一種薄煤層綜採工作面數據傳輸方法，其具體步驟是:
[0013]( I)視頻裝置和語音收發裝置將採集的數據、以TCP/IP信號傳遞給電力數據傳輸
裝置；
[0014](2)電力數據傳輸裝置中的乙太網收發單元接收到TCP/IP信號，然後將信號傳送到核心處理單元；
[0015](3)核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對視頻裝置和語音收發裝置傳送過來的信號進行調製解調轉換成模擬信號後傳送到模擬前端單元;
[0016](4)模擬前端單元再對其進行調製解調轉換成電力信號；
[0017](5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中並傳輸到與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中，在電力數據傳輸裝置之間的傳輸過程中不進行數據處理；
[0018](6)與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中的核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對傳送過來的電力信號進行調製解調轉換成模擬信號後，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉換成TCP/IP信號傳遞給環網交換機；
[0019](7)採煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最後將信號傳遞給環網交換機。
[0020]本發明可以實時通過視頻裝置監測薄煤層綜採工作面的工作人員及機器的工作狀態，通過語音收發裝置可以進行薄煤層工作面工作人員的調度，同時可以監測採煤機機載可編程控制器存儲的採煤機實時工作狀態；與現有技術相比，本發明通過電力數據傳輸裝置和四芯電纜，將數據傳輸中的TCP/IP信號轉換成電力信號，並通過四芯電纜中的兩根電力信號線進行電力信號的傳輸；由於這兩根電力信號線處於零負載的狀態；因此電力線對電力信號削減很小，從而提高電力信號傳輸距離，保證信號傳輸過程中穩定可靠；與現有的綜採工作面其他有線數據傳輸方式相比具有接線簡單，抗幹擾能力強，傳輸距離遠的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的電原理圖；
[0022]圖2是本發明中電力數據傳輸裝置的電原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0024]如圖1和圖2所示，該薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，包括多個數據傳輸組、環網交換機和採煤機機載可編程控制器，數據傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環網交換機與其中一個數據傳輸組通過阻燃網線連接；所述的數據傳輸組由語音收發裝置、視頻裝置和電力數據傳輸裝置組成，電力數據傳輸裝置與語音收發裝置通過阻燃網線連接，視頻裝置與電力數據傳輸裝置通過四芯電纜連接，採煤機機載可編程控制器通過兩個電力數據傳輸裝置和四芯電纜與環網交換機連接。
[0025]進一步，所述的電力數據傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數據轉換模塊；
[0026]所述的電力數據轉換模塊包括用於控制及通訊的核心處理單元、用於存放已調試好的用戶程序的程序存儲單元、用於實現代碼執行及數據存儲的數據存儲單元、乙太網收發單元以及用於將核心處理單元處理後的模擬信號轉換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數據存儲單元、模擬前端單元和乙太網收發單元連接，乙太網收發單元與用於將電力信號轉換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
[0027]進一步，所述的核心處理單元為基於HomePlugAV技術標準的控制晶片。
[0028]進一步，所述的程序存儲單元為高速同步動態隨機存儲器。
[0029]一種薄煤層綜採工作面數據傳輸方法，其具體步驟是:
[0030]( I)視頻裝置和語音收發裝置將採集的數據、以TCP/IP信號傳遞給電力數據傳輸
裝置；
[0031](2)電力數據傳輸裝置中的乙太網收發單元接收到TCP/IP信號，然後將信號傳送到核心處理單元；
[0032](3)核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對視頻裝置和語音收發裝置傳送過來的信號進行調製解調轉換成模擬信號後傳送到模擬前端單元;
[0033](4)模擬前端單元再對其進行調製解調轉換成電力信號；
[0034](5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中並傳輸到與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中，在電力數據傳輸裝置之間的傳輸過程中不進行數據處理；
[0035](6)與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中的核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對傳送過來的電力信號進行調製解調轉換成模擬信號後，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉換成TCP/IP信號傳遞給環網交換機；
[0036](7)採煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最後將信號傳遞給環網交換機。
【權利要求】
1.一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，其特徵在於，包括多個數據傳輸組、環網交換機和採煤機機載可編程控制器，數據傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環網交換機與其中一個數據傳輸組通過阻燃網線連接；所述的數據傳輸組由語音收發裝置、視頻裝置和電力數據傳輸裝置組成，電力數據傳輸裝置與語音收發裝置通過阻燃網線連接，視頻裝置與電力數據傳輸裝置通過四芯電纜連接，採煤機機載可編程控制器通過兩個電力數據傳輸裝置和四芯電纜與環網交換機連接。
2.根據權利要求1所述的一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，其特徵在於，所述的電力數據傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數據轉換模塊； 所述的電力數據轉換模塊包括用於控制及通訊的核心處理單元、用於存放已調試好的用戶程序的程序存儲單元、用於實現代碼執行及數據存儲的數據存儲單元、乙太網收發單元以及用於將核心處理單元處理後的模擬信號轉換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數據存儲單元、模擬前端單元和乙太網收發單元連接，乙太網收發單元與用於將電力信號轉換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
3.根據權利要求1所述的一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，其特徵在於，所述的核心處理單元為基於HomePlugAV技術標準的控制晶片。
4.根據權利要求1所述的一種薄煤層綜採工作面數據傳輸系統，其特徵在於，所述的程序存儲單元為高速同步動態隨機存儲器。
5.一種薄煤層綜採工作面數據傳輸方法，其特徵在於，其具體步驟是: (1)視頻裝置和語音收發裝置將採集的數據、以TCP/IP信號傳遞給電力數據傳輸裝置； (2)電力數據傳輸裝置中的乙太網收發單元接收到TCP/IP信號，然後將信號傳送到核心處理單元； (3)核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對視頻裝置和語音收發裝置傳送過來的信號進行調製解調轉換成模擬信號後傳送到模擬前端單元； (4)模擬前端單元再對其進行調製解調轉換成電力信號； (5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中並傳輸到與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中，在電力數據傳輸裝置之間的傳輸過程中不進行數據處理； (6)與環網交換機連接的電力數據傳輸裝置中的核心處理單元調用程序存儲單元和數據存儲單元中執行程序和數據對傳送過來的電力信號進行調製解調轉換成模擬信號後，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉換成TCP/IP信號傳遞給環網交換機； (7)採煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最後將信號傳遞給環網交換機。
【文檔編號】E21C35/00GK103763522SQ201310751644
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】王忠賓, 許靜, 譚超, 周曉謀, 閆海峰, 姚新港, 黃嘉興, 劉繼東, 房靈堃 申請人:中國礦業大學, 蘇州福德保瑞科技發展有限公司