专利名称：矿用本安型无线交换机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用本安型无线交换机，属矿用无线通信设备。尤其适合在煤矿井下含瓦斯及煤尘较多的易燃易爆的环境中使用，可用于将移动设备的图像通过无线传输到固定点或者井上，便于实施查看、调配。
背景技术：
目前，无线交换机在人们的日常生活中是一种很常见的设备，它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的 访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。但是井下环境的苛刻性及危险性，导致一般的无线交换机是不能够在井下使用的。在采煤工作面，为了加强和提高安全等级，需要实时的了解前方环境的具体情况，因为现场设备来回移动，没有固定线缆槽；同时设备工作时，切割下来的固体物质下落的方向具备不确定性，因此用有线的方式来传输图像将会变得异常困难。如何有效、低成本的将移动设备前方的具体情况传输到一个固定的点上来观看，采用无线方式来传输视频信号将会变得方便、简单。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种矿用本安型无线交换机，在煤矿井下可敷设线缆的地方将信号通过过电缆或者光纤传送给交换机，通过信号处理，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，在设备周围一定的范围形成一个无线覆盖的网络，移动设备上安装一台带有无线发射功能的摄像仪，该摄像仪的网络信号通过无线接入交换机，实现将设备前方的图像通过无线的方式传输到有线网络中，通过视频显示设备就可以清晰的看到现场环境的具体情况。本实用新型主要是以如下方案实现的一种矿用本安型无线交换机，包括密闭壳体和安装在密闭壳体内的控制电路，所述的控制电路包括电源模块、电压转换模块、CPU模块、信号处理模块、网络接口模块、光纤接口、用于设置板卡信息的有线存储器、用于通过计算机对无线交换机进行参数配置的RS232接口模块、用于连接有线板卡与无线板卡的有线/无线连接器和用于处理接收到的无线信号无线芯片；电源模块通过电压转换模块转换出合适的电压给CPU模块供电，信号处理模块、有线存储器和RS232接口模块分别与CPU模块连接，网络接口模块和光纤接口分别与用于处理网络信号、光纤信号，以及完成有线和无线数据的转换的信号处理模块连接，CPU模块通过有线/无线连接器与无线芯片连接，无线芯片上连接一用于将接收或发射的信号进行增益处理的天线。本实用新型的有益效果是在井下快速移动的设备中安装本交换机，可以通过无线的方式采集、传输视频信号，具有传输速度快、性能稳定、可靠性高、信号传输稳定且覆盖范围广、接线方便、便于维护和软件升级等优点，脱离传统的有线传输视频信号的方式，对煤矿安全生产具有深远的意义。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图I是本实用新型原理框图；图2是12V本安电源板原理图；图3是电压转换模块原理图；图4是CPU模块原理图；图5是信号处理模块原理图；图6是网络接口原理图；图7是光纤接口原理图；图8是RS232接口模块原理图；图9是有线存储器原理图；
图10是有线/无线连接器原理图；图11是无线芯片原理图；图12是矿用本安型无线交换机密封壳体图。图中U1、电源模块，U2、电压转换模块，U3、CPU模块，U4、信号处理模块，U5、网络接口模块，U6、光纤接口，U7、有线存储器，U8、RS232接口模块，U9、有线/无线连接器，UlO、无线芯片，U11、天线。
具体实施方式
如图I所示，矿用本安型无线交换机由密闭壳体和安装在密闭壳体内的控制电路组成。控制电路包括电源模块U1、电压转换模块U2、CPU模块U3、信号处理模块U4、网络接口模块U5、光纤接口 U6、用于设置板卡信息的有线存储器U7、用于通过计算机对无线交换机进行参数配置的RS232接口模块U8、用于连接有线板卡与无线板卡的有线/无线连接器U9和用于处理接收到的无线信号无线芯片U10。电源模块Ul通过电压转换模块U2转换出合适的电压给CPU模块U3供电，信号处理模块U4、有线存储器U7和RS232接口模块U8分别与CPU模块U3连接，网络接口模块U5和光纤接口 U6分别与用于处理网络信号、光纤信号，以及完成有线和无线数据的转换的信号处理模块U4连接，CPU模块U3通过有线/无线连接器U9与无线芯片UlO连接，无线芯片UlO上连接一用于将接收或发射的信号进行增益处理的天线UlI。采用本安的DC12V供电，电源接入后，通过电压转换模块U2进行电压的转换，以便能使芯片等外围正常工作，CPU模块U3在整个产品中为核心器件，数据的传输、转换等都通过此模块进行控制，本接收装置为方便井下数据的传输，预留6个网口及两个光口作为有线数据的传输接口，有线板与无线板之间用有线/无线连接器连接，使数据通过该连接器可以进行相互的传输，在有线板上有信号处理模块，用于处理无线板卡传输过来的信号、网络信号、光纤信号，在无线板中，核心器件为无线芯片，其为一个高速的信号转换芯片，将接收到的信号通过编译以后采用无线的方式传输出去，在有线板有存储器，用于存储有线IP与无线IP数据及各自的MAC地址等，在有线板上还有一个RS232接口模块U8，可用于设置有线及无线的IP等信息，通过超级终端进行访问，也可以通过RJ45接口进行设置。如图2所示，本实用新型为矿用本安型，因此在电源模块Ul为隔爆兼本安型电源。隔爆兼本安型电源采用两级过流保护，分别为三极管Ql与Q2，当输出端发生短路故障时，通过三极管Ql与Q2可以将输出电流恒定在一个固定值，通过调节可调电阻Rl_v及R2_V可以是输出电压增大或减小，但是由于稳压管Zl及Z2的存在，当电压升高到某一个值时将不在升高，由此实现电源的两级过压保护。如图3所示，J4端子接到12V本安电源板的输出端，电路中采用Tl进行变压器隔离，并且在变压器的副绕组输出合适的电压，并且对电流进行放大，Q2、Q3为两个过流保护芯片，以防止通过变压器的输出以后电流太大对后续电路造成影响，电路中还有两个电压调节芯片，分别为U2、U3，可以调节输出电压及超电压时进行保护，D17为3. 9V的稳压二极管，可以保证Jl的输出端不高于3. 9V，Jl为电压转换模块的输出端子，该端子接到有线板及无线板上，以供两块板子的正常工作。如图4所示，为CPU模块U3中Y2为66M的时钟，用于保证CPU模块U3的正常工作，模块上的MII_BUS用于连接无线板，RS232信号也直接接到CPU模块U3上，在CPU上有与信号处理模块及数据存储器的引脚，通过CPU来控制其它各模块的正常工作。如图5所示，信号处理模块U4的核心芯片为88E6095F-LG01，该模块可以实现网络信号与光信号的转换，CPU模块主要用于控制，而信号处理模块主要是进行信号的转换等过程，通过CPU模块的控制，能够事实的对信号进行转换，同时，无线数据与有线数据的转换也是在该模块上实现。如图6所示，网络信号通过Tl及T2进行隔离，防止外部的网络信号发生浪涌等故障时造成信号处理模块的损害，XFATM8Q25可承受AC1500V的耐压，该本安型无线交换机共有6个RJ45接口(图7中还有两个网口)，为用户的使用提供方便，并且可以将多台无线交换机通过RJ45 口连接一起后传输到井上控制室等，方便实时的调看井下情况。如图7所示，U200、U201、U202、U203分别为光纤接口，信号分别通过TXN6、TXP6、RXN6、RXP6、TXN7、TXP7、RXN7、RXP7及SDET6、SDET7传输到信号处理模块中，通过信号处理模块，可以将信号传输到CPU模块中进行处理，还可以将信号转换为网络信号，实现网络信号与光信号转换。该光模块百兆光口，封装形式为GBIC。如图8所示，RS232接口模块U8中所使用的芯片为MAX3221/IS0，是美信公司的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，芯片的11脚及8脚直接接到CPU模块的URT1_RXD及URT1_TXD管脚中，实现RS232的直接访问CPU方式，在遗忘主板的IP地址等信息的时候，可以利用串口采用超级终端进行访问主板，以便能在上面更改IP地址等信息。如图9所示，有线存储器U7具有128MB的存储容量。有线存储器U7采用的芯片为ATMEL公司的通用闪存，芯片中的SA0-SA10、DQ0-DQ15直接访问CPU模块，该模块采用66M晶振，管脚CLK直接接到CPU模块上，用于读取CPU的信息，然后直接进行存储，所使用为128MB的存储。如图10所示，J600即为有线/无线连接器U9，10脚至27脚接到CPU模块之上，该连接器采用25MHz的晶振，由U600提供，通过连接器，可以将无线信号传输到CPU模块及信号处理模块中，然后进行传输。如图11所示，无线芯片UlO采用P0SEIC0公司生产、型号为AR2317-AC1A的无线芯片，主要功能是将经过处理以后的无线信号加强以后通过天线传输，该芯片工作电压为3. 3V，有电压转换模块提供，ANTl及ANT2即为天线接口。[0032]如图12所示，密闭壳体为金属或非金属制成，符合煤矿井下安全规范，共有14个喇叭口，其中一个喇叭口用于接入DC12V电源，另一个喇叭口用于接出天线，其他几个喇叭口分别用于接出网线、光缆。工作过程井下交流电源AC127V通过电源模块U1，输出DC12V为本安电源，为电压转换模块U2供电，通过电压转换模块U2 ，输出合适的电压供给CPU模块U3及其它外围，CPU模块U3用于处理各种数据的传输及交换，信号处理模块U4用于处理网络信号及光信号，以便能在CPU对各种信号进行处理，网络信号通过RJ45 口传输，信号处理模块上有光纤接口 U6，可以在两个无线交换机之间或者将视频信号通过光缆的方式传输到井上，实现远距离、可靠的传输，有线板与无线板之间采用有线/无线连接器进行数据的传输，信号通过无线芯片UlO进行编码等一系列的处理，最终将有线的数据转换为无线数据在空间中进行传输。
权利要求1.一种矿用本安型无线交换机，包括密闭壳体和安装在密闭壳体内的控制电路，其特征是所述的控制电路包括电源模块(Ul)、电压转换模块(U2)、CPU模块(U3)、信号处理模块(U4)、网络接口模块(U5)、光纤接口(U6)、用于设置板卡信息的有线存储器(U7)、用于通过计算机对无线交换机进行参数配置的RS232接口模块(U8)、用于连接有线板卡与无线板卡的有线/无线连接器(U9)和用于处理接收到的无线信号无线芯片(UlO);电源模块(Ul)通过电压转换模块(U2)转换出合适的电压给CPU模块(U3)供电，信号处理模块(U4)、有线存储器(U7)和RS232接口模块(U8)分别与CPU模块(U3)连接，网络接口模块(U5)和光纤接口(U6)分别与用于处理网络信号、光纤信号，以及完成有线和无线数据的转换的信号处理模块(U4)连接，CPU模块(U3)通过有线/无线连接器(U9)与无线芯片(UlO)连接，无线芯片(UlO)上连接一用于将接收或发射的信号进行增益处理的天线(Ull)。
2.根据权利要求I所述的矿用本安型无线交换机，其特征是所述的电源模块(Ul)为隔爆兼本安型电源。
3.根据权利要求I所述的矿用本安型无线交换机，其特征是所述的有线存储器(U7)具有128MB的存储容量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的矿用本安型无线交换机，其特征是所述的密闭壳体为金属或非金属制成，符合煤矿井下安全规范，共有14个喇叭口，其中一个喇叭口用于接入DCl2V电源，另一个喇叭口用于接出天线，其他几个喇叭口分别用于接出网线、光缆。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用本安型无线交换机，属矿用无线通信设备。无线交换机包括密闭壳体以及安装在壳体内的控制电路；控制电路包括电源模块、电压转换模块、CPU模块、信号处理模块、网络接口模块、光纤接口、用于设置板卡信息的有线存储器、用于通过计算机对无线交换机进行参数配置的RS232接口模块、用于连接有线板卡与无线板卡的有线/无线连接器、用于处理接收到的无线信号无线芯片和用于将接收或发射的信号进行增益处理的天线。优点是具有传输速度快、性能稳定、可靠性高、信号传输稳定且覆盖范围广、接线方便、便于维护和软件升级等优点。
文档编号H04W88/14GK202475781SQ20112057749
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者丁如勇, 刘年胜, 贺广强 申请人:徐州中矿大华洋通信设备有限公司