專利名稱：基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
煤礦井下的環(huán)境不同于地面環(huán)境，以巷道為主的井下信道結(jié)構(gòu)決定了它不能像地面一樣使用單點(diǎn)基站來實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的信號(hào)覆蓋，一般采用多結(jié)點(diǎn)(包括分布式基站)的方式，然而隨著節(jié)點(diǎn)的增多以及層數(shù)的增加，如果采用單一的以太網(wǎng)協(xié)議，由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀屬于復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在經(jīng)過節(jié)點(diǎn)時(shí)一般都需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程，信號(hào)優(yōu)先級(jí)的處理通常會(huì)在服務(wù)器端來使用軟件來處理，信號(hào)切換的開銷很大，這樣整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性能以及穩(wěn)定性將明顯下降，不能滿足井下通訊系統(tǒng)必須具備的實(shí)時(shí)性與高可靠性。而其它專用的總線結(jié)構(gòu)則存在兼容性不好，安裝難度大，成本高等缺點(diǎn)?；趦?yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)針對(duì)礦用廣播通訊系統(tǒng)的特點(diǎn)，從硬件上 實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)的劃分，因而使得終端節(jié)點(diǎn)能夠使用簡(jiǎn)單的通訊總線及協(xié)議與上一級(jí)互聯(lián)。在多個(gè)井下環(huán)境實(shí)際使用過程中，該系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性，高可靠性，寬兼容性，安裝簡(jiǎn)易以及低成本等方面的優(yōu)勢(shì)都得到了很好的體現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)，包括井上主控站、井下分控站，報(bào)警點(diǎn)，其特征在于井上主控站與井下分控站通過以太網(wǎng)連接，井下分控站與報(bào)警點(diǎn)通過CAN總線和音頻總線連接，在報(bào)警點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)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(fēng)和喇叭；以太網(wǎng)接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、以太網(wǎng)接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風(fēng)、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(wǎng)絡(luò)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(fēng)、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(wǎng)接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風(fēng)、STM32主控制器的電源口 ；所述的報(bào)警點(diǎn)包括STC單片機(jī)主控制器，STC單片機(jī)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(fēng)、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(fēng)、STC單片機(jī)主控制器的電源口。本發(fā)明井上主控站安放在井上調(diào)度室，主要用于緊急廣播和分區(qū)廣播；井下分控站安放在井下主要聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，主要用于緊急呼叫、站間對(duì)講以及站內(nèi)內(nèi)對(duì)講；報(bào)警點(diǎn)安放在井下重要監(jiān)控點(diǎn)，主要用于緊急呼叫、站內(nèi)對(duì)講；音箱安放在井下的各個(gè)區(qū)域，主要用于擴(kuò)音。達(dá)到如下技術(shù)效果1、緊急廣播地面調(diào)度室通過主控站對(duì)井下所有終端(包括分控站、報(bào)警點(diǎn)、音箱)發(fā)送的廣播；2、緊急呼叫井下分控站通過緊急呼叫按鈕實(shí)現(xiàn)的對(duì)地面調(diào)度室主控站的呼叫；3、分區(qū)廣播針對(duì)特定的一個(gè)或者多個(gè)分控站發(fā)送的廣播；3、站間對(duì)講分控站與分控站之間的對(duì)講；4、站內(nèi)對(duì)講連接在同一分控站內(nèi)的報(bào)警點(diǎn)之間或者該報(bào)警點(diǎn)與分控站之間的對(duì)講。本發(fā)明針對(duì)井下通訊網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。按照井上主控站，井下分控站，井下報(bào)警點(diǎn)，井下音箱等優(yōu)先級(jí)從高到低的順序進(jìn)行硬件上的拓?fù)?。井上主控站與井下分控站采用以太網(wǎng)連接，采用的傳輸介質(zhì)有礦用網(wǎng)線與礦用光纜，一般可以在礦方原有的井下環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上拓展。井下分控站與井下報(bào)警點(diǎn)采用CAN總線與音頻總線連接，使得井下報(bào)警點(diǎn)能夠在第一時(shí)間將報(bào)警信號(hào)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(bào)警點(diǎn)或者分控站連接，可以實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的實(shí)時(shí)緊急廣播與分區(qū)域的背景音樂播放。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具備高實(shí)時(shí)性，高可靠性，以及終端節(jié)點(diǎn)安裝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的專用的通訊網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具備兼容性好，成本低等特點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明使用狀態(tài)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(bào)警點(diǎn)的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)，包括井上主控站、井下分控站，報(bào)警點(diǎn)，井上主控站與井下分控站通過以太網(wǎng)連接，井下分控站與報(bào)警點(diǎn)通過CAN總線和音頻總線連接，在報(bào)警點(diǎn)上接有功放模塊和喇叭。由以太網(wǎng)連接的井上主控站與井 下分控站構(gòu)成了廣播通訊網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)，在此核心網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，加入由CAN總線和音頻總線連接的報(bào)警點(diǎn)，構(gòu)成了附加有報(bào)警點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，在附加有報(bào)警點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再加入由音頻總線連接的音箱，構(gòu)成了附加有報(bào)警點(diǎn)和音箱的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明中，信號(hào)的優(yōu)先級(jí)按照從高到低排列如下緊急廣播、緊急呼叫、分區(qū)廣播、站間對(duì)講、站內(nèi)對(duì)講。優(yōu)先級(jí)處理采用搶占方式，即高優(yōu)先級(jí)可以搶占正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，同優(yōu)先級(jí)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(wǎng)絡(luò)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(fēng)和喇叭；以太網(wǎng)接口接隔離電路；電源電路分別接顯示器、以太網(wǎng)接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風(fēng)、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(wǎng)絡(luò)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(fēng)、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(wǎng)接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風(fēng)、STM32主控制器的電源口。井下分控站有獨(dú)立的IP地址，它所處理的信號(hào)為緊急廣播、緊急呼叫、分區(qū)廣播、站間對(duì)講、站內(nèi)對(duì)講。它的作用主要是通過以太網(wǎng)接收緊急廣播和進(jìn)行緊急呼叫。如圖4所示，報(bào)警點(diǎn)包括STC單片機(jī)主控制器，STC單片機(jī)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(fēng)、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(fēng)、STC單片機(jī)主控制器的電源口。報(bào)警點(diǎn)沒有獨(dú)立的IP地址，但是有獨(dú)立的CAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。它處理的信號(hào)有緊急呼叫、站內(nèi)對(duì)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(hào)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(dú)立的IP地址，也沒有CAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。它可以接收來自 井下分控站、報(bào)警點(diǎn)或者其他音箱得音頻信號(hào)，主要用于擴(kuò)音，它的作用主要是通過音頻總線，與報(bào)警點(diǎn)或者井下分控站建立單向語音連接。各井下終端按照統(tǒng)一的優(yōu)先級(jí)處理各自的信號(hào)，使優(yōu)先級(jí)得到了分層處理，相對(duì)于集中處理的方式，減少了優(yōu)先級(jí)處理的范圍。相對(duì)于傳統(tǒng)的分層處理，多總線結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮各種總線自身的優(yōu)勢(shì)。例如核心網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，充分發(fā)揮該網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)吞吐量的優(yōu)勢(shì)，而采用CAN總線作為二級(jí)附加總線，則是考慮到二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量不大，但是實(shí)時(shí)性要求高，而這些正是CAN總線的優(yōu)勢(shì)。而三級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的音頻總線只用于音頻信號(hào)的傳輸，不涉及邏輯信號(hào)的處理，沒有信號(hào)延遲，也使得穩(wěn)定性更好。
權(quán)利要求
1.一種基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)，包括井上主控站、井下分控站，報(bào)警點(diǎn)，其特征在于井上主控站與井下分控站通過以太網(wǎng)連接，井下分控站與報(bào)警點(diǎn)通過CAN總線和音頻總線連接，在報(bào)警點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)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(fēng)和喇叭；以太網(wǎng)接口接隔離電路；電源電路分另帳顯示器、以太網(wǎng)接口、隔離電路、音頻解碼器電源口、音頻放大電路、麥克風(fēng)、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(wǎng)絡(luò)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(fēng)、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(wǎng)接口、隔離電路、CAN控制器、音頻解碼器、音頻放大電路、麥克風(fēng)、STM32主控制器的電源口 ； 所述的報(bào)警點(diǎn)包括STC單片機(jī)主控制器，STC單片機(jī)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(fēng)、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(fēng)、STC單片機(jī)主控制器的電源口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于優(yōu)先級(jí)的多總線礦用廣播通訊網(wǎng)絡(luò)，包括井上主控站、井下分控站，報(bào)警點(diǎn)，井上主控站與井下分控站通過以太網(wǎng)連接，井下分控站與報(bào)警點(diǎn)通過CAN總線和音頻總線連接，在報(bào)警點(diǎn)上接有功放模塊和喇叭。本發(fā)明有如下技術(shù)效果1、緊急廣播地面調(diào)度室通過主控站對(duì)井下所有終端(包括分控站、報(bào)警點(diǎn)、音箱)發(fā)送的廣播；2、緊急呼叫井下分控站通過緊急呼叫按鈕實(shí)現(xiàn)的對(duì)地面調(diào)度室主控站的呼叫；3、分區(qū)廣播針對(duì)特定的一個(gè)或者多個(gè)分控站發(fā)送的廣播；3、站間對(duì)講分控站與分控站之間的對(duì)講；4、站內(nèi)對(duì)講連接在同一分控站內(nèi)的報(bào)警點(diǎn)之間或者該報(bào)警點(diǎn)與分控站之間的對(duì)講。
文檔編號(hào)H04H20/61GK102724094SQ201210234190
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月7日
發(fā)明者周阜康, 宋應(yīng)平, 龐佳, 歐陽洋, 郭建湘 申請(qǐng)人:韶山恒旺電氣有限公司