基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡的製作方法
2023-07-12 14:26:56 2
專利名稱：基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種礦用廣播通訊網絡。
背景技術：
煤礦井下的環境不同於地面環境，以巷道為主的井下信道結構決定了它不能像地面一樣使用單點基站來實現區域性的信號覆蓋，一般採用多結點(包括分布式基站)的方式，然而隨著節點的增多以及層數的增加，如果採用單一的乙太網協議，由於乙太網數據幀屬於複雜數據結構，而且乙太網數據在經過節點時一般都需要進行地址轉換，存儲轉發的過程，信號優先級的處理通常會在伺服器端來使用軟體來處理，信號切換的開銷很大，這樣整個網絡的實時性能以及穩定性將明顯下降，不能滿足井下通訊系統必須具備的實時性與高可靠性。而其它專用的總線結構則存在兼容性不好，安裝難度大，成本高等缺點。基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡針對礦用廣播通訊系統的特點，從硬體上 實現了優先級的劃分，因而使得終端節點能夠使用簡單的通訊總線及協議與上一級互聯。在多個井下環境實際使用過程中，該系統的高實時性，高可靠性，寬兼容性，安裝簡易以及低成本等方面的優勢都得到了很好的體現。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡。本發明的技術方案是，一種基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡，包括井上主控站、井下分控站，報警點，其特徵在於井上主控站與井下分控站通過乙太網連接，井下分控站與報警點通過CAN總線和音頻總線連接，在報警點上接有功放模塊和喇叭；所述的井上主控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PGfPG5腳接按鍵接口 ；音頻解碼器的DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風和喇叭；乙太網接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、乙太網接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口；所述的井下分控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，串行口 2接CAN控制器的串行口 1，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PG'>G5接按鍵接口 ；音頻解碼器DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；CAN接口接CAN控制器的串行口 0 ;電源電路分別接顯示器、乙太網接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口 ；所述的報警點包括STC單片機主控制器，STC單片機主控制器的串行口 I接顯示器，串行口 0接CAN控制器的串行口 1，P2 口接按鍵接口 ；CAN控制器的串行口 0接CAN接口 ；音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；電源電路分別接顯示器、CAN控制器、CAN接口、音頻放大電路、音頻總線接口、麥克風、STC單片機主控制器的電源口。本發明井上主控站安放在井上調度室，主要用於緊急廣播和分區廣播；井下分控站安放在井下主要聯絡點，主要用於緊急呼叫、站間對講以及站內內對講；報警點安放在井下重要監控點，主要用於緊急呼叫、站內對講；音箱安放在井下的各個區域，主要用於擴音。達到如下技術效果1、緊急廣播地面調度室通過主控站對井下所有終端(包括分控站、報警點、音箱)發送的廣播；2、緊急呼叫井下分控站通過緊急呼叫按鈕實現的對地面調度室主控站的呼叫；3、分區廣播針對特定的一個或者多個分控站發送的廣播；3、站間對講分控站與分控站之間的對講；4、站內對講連接在同一分控站內的報警點之間或者該報警點與分控站之間的對講。本發明針對井下通訊網絡的特點按照優先級進行了重新設計。按照井上主控站，井下分控站，井下報警點，井下音箱等優先級從高到低的順序進行硬體上的拓撲。井上主控站與井下分控站採用乙太網連接，採用的傳輸介質有礦用網線與礦用光纜，一般可以在礦方原有的井下環網基礎上拓展。井下分控站與井下報警點採用CAN總線與音頻總線連接，使得井下報警點能夠在第一時間將報警信號傳送給井下分控站，並打開音頻總線，通過井下分控站建立與井上主控站的語音連接。而井下音箱則通過音頻總線與最近的報警點或者分控站連接，可以實現全區域的實時緊急廣播與分區域的背景音樂播放。本發明相對於傳統的乙太網網絡，該網絡具備高實時性，高可靠性，以及終端節點安裝簡單等特點。相對於傳統的專用的通訊網絡，該網絡具備兼容性好，成本低等特點。
圖I是本發明使用狀態局部示意圖。圖2是井上主控站的電路方框圖。圖3是井下分控站的電路方框圖。圖4是報警點的電路方框圖。
具體實施例方式如圖I所示，一種基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡，包括井上主控站、井下分控站，報警點，井上主控站與井下分控站通過乙太網連接，井下分控站與報警點通過CAN總線和音頻總線連接，在報警點上接有功放模塊和喇叭。由乙太網連接的井上主控站與井 下分控站構成了廣播通訊網絡的核心網絡，在此核心網絡的基礎上，加入由CAN總線和音頻總線連接的報警點，構成了附加有報警點的網絡，在附加有報警點網絡的基礎上再加入由音頻總線連接的音箱，構成了附加有報警點和音箱的網絡。本發明中，信號的優先級按照從高到低排列如下緊急廣播、緊急呼叫、分區廣播、站間對講、站內對講。優先級處理採用搶佔方式，即高優先級可以搶佔正在進行的低優先級的任務，同優先級則等待。如圖2所示，井上主控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PGf PG5腳接按鍵接口 ；音頻解碼 器的DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風和喇叭；乙太網接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、乙太網接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口。如圖3所示，井下分控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，串行口 2接CAN控制器的串行口 1，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PG—PG5接按鍵接口 ；音頻解碼器DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；CAN接口接CAN控制器的串行口 O ;電源電路分別接顯示器、乙太網接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口。井下分控站有獨立的IP位址，它所處理的信號為緊急廣播、緊急呼叫、分區廣播、站間對講、站內對講。它的作用主要是通過乙太網接收緊急廣播和進行緊急呼叫。如圖4所示，報警點包括STC單片機主控制器，STC單片機主控制器的串行口 I接顯示器，串行口 0接CAN控制器的串行口 1，P2 口接按鍵接口 ；CAN控制器的串行口 0接CAN接口 ；音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；電源電路分別接顯示器、CAN控制器、CAN接口、音頻放大電路、音頻總線接口、麥克風、STC單片機主控制器的電源口。報警點沒有獨立的IP位址，但是有獨立的CAN網絡標識。它處理的信號有緊急呼叫、站內對講。它的作用主要是通過CAN總線與井下分控站建立控制信號連接，通過音頻總線與井下分控站建立雙向語音連接，通過音頻總線與音箱的功放模塊建立單向語音連接。功放模塊用於音箱，沒有獨立的IP位址，也沒有CAN網絡標識。它可以接收來自 井下分控站、報警點或者其他音箱得音頻信號，主要用於擴音，它的作用主要是通過音頻總線，與報警點或者井下分控站建立單向語音連接。各井下終端按照統一的優先級處理各自的信號，使優先級得到了分層處理，相對於集中處理的方式，減少了優先級處理的範圍。相對於傳統的分層處理，多總線結構能夠充分發揮各種總線自身的優勢。例如核心網絡採用乙太網，充分發揮該網絡大數據吞吐量的優勢，而採用CAN總線作為二級附加總線，則是考慮到二級網絡的數據量不大，但是實時性要求高，而這些正是CAN總線的優勢。而三級網絡中的音頻總線只用於音頻信號的傳輸，不涉及邏輯信號的處理，沒有信號延遲，也使得穩定性更好。
權利要求
1.一種基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡，包括井上主控站、井下分控站，報警點，其特徵在於井上主控站與井下分控站通過乙太網連接，井下分控站與報警點通過CAN總線和音頻總線連接，在報警點上接有功放模塊和喇叭； 所述的井上主控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PGf PG5腳接按鍵接口 ；音頻解碼器的DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風和喇叭；乙太網接口接隔離電路；電源電路分另帳顯示器、乙太網接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口； 所述的井下分控站包括STM32主控制器，STM32主控制器的串行口 I接顯示器，網絡口接隔離電路，串行口 2接CAN控制器的串行口 1，SPI2 口接音頻解碼器的SPI 口，PG—PG5接按鍵接口 ；音頻解碼器DAI接音頻放大電路，在音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；CAN接口接CAN控制器的串行口 O ;電源電路分別接顯示器、乙太網接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風、STM32主控制器的電源口 ； 所述的報警點包括STC單片機主控制器，STC單片機主控制器的串行口 I接顯示器，串行口 O接CAN控制器的串行口 1，P2 口接按鍵接口 ；CAN控制器的串行口 O接CAN接口 ；音頻放大電路接有麥克風、喇叭和音頻總線接口 ；電源電路分別接顯示器、CAN控制器、CAN接口、音頻放大電路、音頻總線接口、麥克風、STC單片機主控制器的電源口。
全文摘要
本發明公開了一種基於優先級的多總線礦用廣播通訊網絡，包括井上主控站、井下分控站，報警點，井上主控站與井下分控站通過乙太網連接，井下分控站與報警點通過CAN總線和音頻總線連接，在報警點上接有功放模塊和喇叭。本發明有如下技術效果1、緊急廣播地面調度室通過主控站對井下所有終端(包括分控站、報警點、音箱)發送的廣播；2、緊急呼叫井下分控站通過緊急呼叫按鈕實現的對地面調度室主控站的呼叫；3、分區廣播針對特定的一個或者多個分控站發送的廣播；3、站間對講分控站與分控站之間的對講；4、站內對講連接在同一分控站內的報警點之間或者該報警點與分控站之間的對講。
文檔編號H04H20/61GK102724094SQ201210234190
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月7日 優先權日2012年7月7日
發明者周阜康, 宋應平, 龐佳, 歐陽洋, 郭建湘 申請人:韶山恆旺電氣有限公司