基于優先級的多總線礦用廣播通訊網絡制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于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以太網連接，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。本實用新型專利技術有如下技術效果：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；4、站間對講：分控站與分控站之間的對講；5、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。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種礦用廣播通訊網絡。
技術介紹
煤礦井下的環境不同于地面環境，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，一般采用多結點(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，如果采用單一的以太網協議，由于以太網數據幀屬于復雜數據結構，而且以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服務器端來使用軟件來處理，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。 基于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，從硬件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。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種基于優先級的多總線礦用廣播通訊網絡。本技術的技術方案是，一種基于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，其特征在于井上主控站與井下分控站通過以太網連接，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；以太網接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、以太網接口、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 O ;電源電路分別接顯示器、以太網接口、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。本技術井上主控站安放在井上調度室，主要用于緊急廣播和分區廣播；井下分控站安放在井下主要聯絡點，主要用于緊急呼叫、站間對講以及站內內對講；報警點安放在井下重要監控點，主要用于緊急呼叫、站內對講；音箱安放在井下的各個區域，主要用于擴音。達到如下技術效果I、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。本技術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件上的拓撲。井上主控站與井下分控站采用以太網連接，采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采用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，并打開音頻總線，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。本技術相對于傳統的以太網網絡，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。相對于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。附圖說明圖I是本技術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。具體實施方式如圖I所示，一種基于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以太網連接，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。由以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。本技術中，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。優先級處理采用搶占方式，即高優先級可以搶占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；以太網接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、以太網接口、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、以太網接口、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地址，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以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 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。報警點沒有獨立的IP地址，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。功放模塊用于音箱，沒有獨立的IP地址，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，主要本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于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，其特征在于：井上主控站與井下分控站通過以太網連接，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1接顯示器，網絡口接隔離電路，SPI2口接音頻解碼器的SPI口，PG1~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；以太網接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、以太網接口、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1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0；電源電路分別接顯示器、以太網接口、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1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。...

【技術特征摘要】
1. 一種基于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，其特征在于井上主控站與井下分控站通過以太網連接，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；以太網接口接隔離電路；電源電路分另帳顯示器、以太網接口、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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽洋，宋應平，郭建湘，周阜康，龐佳，
申請(專利權)人：韶山恒旺電氣有限公司，
類型：實用新型
國別省市：