专利名称：一种矿用信息传输分站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿井设备，尤其是涉及一种用于配接矿用监控设备和人员定位设备的矿用信息传输分站。
背景技术：
随着国家对矿井安全的日益重视，矿井内各种不同监控设备和人员定位设备逐渐增多。监控设备和人员定位设备通常采用RS485接口通过电缆连接，电缆具有铺设灵活，维护简单的优点，但是，采用RS485协议的电缆连接方式在传输距离和数据容量上都比较有限，出现了瓶颈，因此，主要只适合于支巷。为了解决传统电缆连接存在的传输距离短和数据量小的缺陷，目前也有厂商在井下推广光纤交换机，但是目前矿用的主流设备往往不支 持网口，而多数是支持RS485协议，因此，无法与很多主流设备进行连接。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术监控设备和人员定位设备采用电缆连接存在传输距离短和数据量小的缺陷，而采用光纤交换机由于主流设备往往不支持网口导致无法与很多主流设备进行连接的技术问题，提供了一种矿用信息传输分站。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种矿用信息传输分站，所述矿用信息传输分站包括用于数据转换及处理的主板、与主板连接且用于连接RS485电缆的RS485板和与主板连接且用于连接光纤的光纤板，所述RS485板上设置有用于连接RS485电缆的RS485 口，所述光纤板板上设置有用于连接光纤的网口。所述主板包括ARM芯片、与ARM芯片连接的FPGA，所述RS485板和光线板均与所述FPGA连接。所述RS485板包括光耦和与光耦连接的485电平转换芯片，所述光耦与所述FPGA连接。所述光耦采用芯片6N137，所述485电平转换芯片采用芯片SN65HVD54。所述主板还包括与所述ARM芯片连接的网口芯片、与所述ARM芯片连接的SDRAM存储器和与所述ARM芯片连接的FLASH存储器。本实用新型通过在矿用信息传输分站上设置RS485板和光纤板,从而可利用矿用信息传输分站实现RS485电缆和光纤的连接，从而可以将矿井下日益增多的监控设备和人员定位设备统一接入，利用光纤数据量大，传输远的特点，减少重复布线，减少中继设备，从而减少系统总成本。利用本实用新型的矿用信息传输分站，在主主干网使用光纤连接，适合条件较好的主巷道；在终端接入使用电缆连接，适合条件有限的支巷，这个结构既解决了数据量和传输距离的问题，又符合矿井维护的实际。
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中[0011]图I是本实用新型矿用信息传输分站的结构原理图；图2是本实用新型矿用信息传输分站的电源板的原理图；图3是本实用新型矿用信息传输分站的RS485板的原理图；图4是本实用新型矿用信息传输分站的光纤板的原理图；图5是本实用新型矿用信息传输分站的主板的原理图；图6是本实用新型矿用信息传输分站的一具体了连接实施例原理图；图7是利用本实用新型矿用信息传输分站构建的网络原理图。
具体实施方式
·[0018]请参见图I至图7。本实用新型矿用信息传输分站包括电源板、主板、RS485板和光纤板，其中电源板与主板、RS485板和光纤板均连接，主要用于为各板提供合适的工作电源。在本具体实施例中，电源板的输入电压为18V，通过降压DC-DC变换到5V，再利用第一级LDO(low dropout regulator,意为低压差线性稳压器)将5V降压至3. 3V,最后通过第二级LDO(low dropout regulator,意为低压差线性稳压器)将3. 3V降压至I. 2V。5V电压主要供给RS485板使用，I. 2V用于提供主板上ARM芯片和FPGA的核心电压，其他部分使用3. 3V电压。在本具体实施例中，降压DC-DC选用凌特公司的LT3480，第一级LDO选用凌特公司的LT1764，第二级LDO选用仙童的FANl 112。主板主要用于数据转换及处理。在本具体实施例中，主板主要芯片包括ARM芯片及其外围的SDRAM存储器和FLAH存储器，FPGA及其加载FLASH存储器、网口芯片。网口芯片、FPGA、SDRAM存储器和FLAH存储器均与ARM芯片连接。FPGA与所述RS485板和光线板连接。其中ARM芯片选用三星的S3C2440，其外围SDRAM存储器选用Hyundia的HY57V561620，FLASH存储器选用三星的K9F1208 ;FPGA选用Xilinx的S3C1200E，其加载FLASH存储器选用 Atmel 的 AT45DB041D ;网口芯片选用 Davicom 的 DM9000AEP。其中，FPGA 主管 RS485 与光纤的链路层协议转换，维护链路的稳定性，以及完成数据速率自适应功能;ARM芯片负责寻址、路由、应用层协议解析和数据存储。RS485板与主板连接且用于连接RS485电缆，其主要包括光耦和与光耦连接的485电平转换芯片，所述光耦与所述FPGA连接。在本具体实施例中，485电平转换芯片选用TI公司的芯片SN65HVD54，光耦选用安捷伦的芯片6N137。该485板使用5V供电。RS485板上设置有用于连接RS485电缆的RS485 口，以连接RS485电缆。光纤板与主板连接且用于连接光纤，光纤板可采用百兆光模块来实现，其一端连接主板的FPGA，另一端连接光纤。所述光纤板板上设置有用于连接光纤的网口，以连接光纤。请一并参见图6。在本具体连接实施例中，矿用信息传输分站的对外接口包括8个RS485 口，RS485 口可配置成为全双工或者半双工，支持总线形式，主要用于矿用监控设备和人员定位设备(合称“终端设备”)的接入；4个百兆光纤模块，用于信息传输分站的互联；1个百兆网口，用于信息传输分站与工控机的互联。请一并参见图7。在本具体实施例中，利用矿用信息传输分站构建的网络，其主干由一个或多个矿用信息传输分站利用光纤互联而成，每一级光纤最长40km。可以连接成树状结构或者链式结构。矿用监控设备和人员定位设备通过RS485电缆(支持半双工或者全双工的RS485，支持总线)接入到矿用信息传输分站，随数据速率不同，接入距离为2 10km不等。位于井上的矿用信息传输分站通过网口与工控机相连。现有技术如果使用光纤交换机，则要求所有监控设备和人员定位设备都支持网口，但是目前矿井此类产品的主流是采用485 口的。另外，网口接入距离短，不能覆盖整个支巷。如果将光纤环网交换机布到支巷内，则光纤不易维护的特性就凸显出来。也可以使用简单的485至光纤转换模块。这种转换模块只适用于单个设备的传输，也就是说每个设备都需要一对光纤。如果井内设备较多，就需要使用很多的转换模块和大量的光纤，带来总成本的提高和维护困难。本实用新型通过在矿用信息传输分站上设置RS485板和光纤板,从而可利用矿用信息传输分站实现RS485电缆和光纤的连接，从而可以将矿井下日益增多的监控设备和人员定位设备统一接入，利用光纤数据量大，传输远的特点，减少重复布线，减少中继设备，从而减少系统总成本。利用本实用新型的矿用信息传输分站，在主主干网使用光纤连接，适合条件较好的主巷道；在终端接入使用电缆连接，适合条件有限的支巷，这个结构既解决了数据量和传输距离的问题，又符合矿井维护的实际。本实用新型矿用信息传输分站支持全双工或者半双工的RS485接入，然后通过光纤进行转发。这样就能方便地接入各种主流的矿用监控设备和定位设备。电缆具有铺设灵活，维护简单的特点，但是数据量和传输距离都比较有限，适合支巷；光纤数据量大，传输距离长，但是维护不易，适合条件较好的主巷。通过这种结合，就能大大扩展传统通过电缆连接的矿用设备的传输距离和系统容量，减少大量的中继设备，降低系统总成本。本实用新型具有以下特点I、能够接入各种支持RS485的矿井监控设备和人员定位设备，并通过光纤统一转发。2、终端采用电缆接入，适合支巷；主干使用光纤接入，适合主巷道。3、采用FPGA主管RS485与光纤的链路层协议转换，维护链路的稳定性，以及完成数据速率自适应功能；ARM芯片负责寻址、路由、应用层协议解析和数据存储。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。权利要求1.一种矿用信息传输分站，其特征在于所述矿用信息传输分站包括用于数据转换及处理的主板、与主板连接且用于连接RS485电缆的RS485板和与主板连接且用于连接光纤的光纤板，所述RS485板上设置有用于连接RS485电缆的RS485 口，所述光纤板板上设置有用于连接光纤的网口。
2.根据权利要求I所述的矿用信息传输分站，其特征在于所述主板包括ARM芯片、与ARM芯片连接的FPGA，所述RS485板和光线板均与所述FPGA连接。
3.根据权利要求2所述的矿用信息传输分站，其特征在于所述RS485板包括光耦和与光耦连接的485电平转换芯片，所述光耦与所述FPGA连接。
4.根据权利要求3所述的矿用信息传输分站，其特征在于所述光耦采用芯片6N137，所述485电平转换芯片采用芯片SN65HVD54。
5.根据权利要求2所述的矿用信息传输分站，其特征在于所述主板还包括与所述ARM芯片连接的网口芯片、与所述ARM芯片连接的SDRAM存储器和与所述ARM芯片连接的FLASH存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用信息传输分站，旨在提供一种可扩展传输距离和系统容量，减少大量的中继设备，降低系统总成本的矿用信息传输分站，所述矿用信息传输分站包括用于数据转换及处理的主板、与主板连接且用于连接RS485电缆的RS485板和与主板连接且用于连接光纤的光纤板，所述RS485板上设置有用于连接RS485电缆的RS485口，所述光纤板板上设置有用于连接光纤的网口。本实用新型可用于连接矿井的监控设备和人员定位设备。
文档编号H04L12/28GK202535379SQ20122009494
公开日2012年11月14日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者文智力, 杨加萌, 翁凯利 申请人:深圳市翌日科技有限公司