一种安全可靠型煤矿通信广播系统论文和设计-兰士凤

全文摘要

本实用新型公开了煤矿通信技术领域的一种安全可靠型煤矿通信广播系统，包括服务器、移动通信终端、CAN\/以太网架构和语音通信节点，语音通信节点包括微控制器，微控制器分别电性连接ADC模块、CAN模块、按键、复位\/晶振电路、供电电源和备用电源，CAN模块电性连接于CAN收发器，CAN收发器与CAN总线连接，ADC模块电性连接语音采集\/编译模块，语音采集\/编译模块分别电性连接MIC连接器和扬声器，采用CAN\/以太网架构，经济、有效，备用电源和供电电源均采用防爆锂电池，微控制器采用多CAN冗余设计，具有slow、stop、stand‑by低功耗模式，有效降低备用电源和供电电源的消耗，安全、可靠。

主设计要求

1.一种安全可靠型煤矿通信广播系统，包括服务器（1）、移动通信终端（2）、CAN\/以太网架构（3）和语音通信节点（4），其特征在于：所述服务器（1）通过RS485总线（5）与移动通信终端（2）信号连接，所述移动通信终端（2）通过CAN\/以太网架构（3）与CAN总线（6）通信连接，所述CAN总线（6）与语音通信节点（4）连接；所述语音通信节点（4）包括微控制器（7），所述微控制器（7）分别电性连接ADC模块（8）、CAN模块（9）、按键（15）、复位\/晶振电路（16）、供电电源（17）和备用电源（11），所述CAN模块（9）电性连接于CAN收发器（10），所述CAN收发器（10）与CAN总线（6）连接，所述ADC模块（8）电性连接语音采集\/编译模块（12），所述语音采集\/编译模块（12）分别电性连接MIC连接器（13）和扬声器（14）。

设计方案

所述语音通信节点（4）包括微控制器（7），所述微控制器（7）分别电性连接ADC模块（8）、CAN模块（9）、按键（15）、复位\/晶振电路（16）、供电电源（17）和备用电源（11），所述CAN模块（9）电性连接于CAN收发器（10），所述CAN收发器（10）与CAN总线（6）连接，所述ADC模块（8）电性连接语音采集\/编译模块（12），所述语音采集\/编译模块（12）分别电性连接MIC连接器（13）和扬声器（14）。

2.根据权利要求1所述的一种安全可靠型煤矿通信广播系统，其特征在于：包括CAN\/以太网架构（3）包括与CAN总线（6）连接的GCAN-202模块，所述GCAN-202模块通过以太网网关与移动通信终端（2）通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种安全可靠型煤矿通信广播系统，其特征在于：所述微控制器（7）采用MPC5644处理芯片。

4.根据权利要求1所述的一种安全可靠型煤矿通信广播系统，其特征在于：所述MIC连接器（13）与移动通信终端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种安全可靠型煤矿通信广播系统，其特征在于：所述备用电源（11）和供电电源（17）均采用防爆锂电池。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿通信技术领域，具体为一种安全可靠型煤矿通信广播系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步，煤矿也逐渐走向信息化、现代化、自动化。矿井通信广播系统设计功能也日趋完善不仅要满足日常生产调度广播，还要为井上、井下人员提供愉悦的工作环境：定时播放安全教育宣传、社会新闻、播放音乐、注意事项等功能，提高矿员矿井职工的安全意识、缓解工作压力。目前随着矿用通信广播系统结合煤矿安全生产的需要，以安全监测监控、自动化数据系统为依据，可靠稳定的实现地面指挥中心对井下进行语音广播功能。而随着煤矿井下事故主要有瓦斯、顶板、水灾、火灾、运输、机电、放炮、炸药燃烧和爆炸等情况的发生，矿井工作人员的安全已成为煤矿安全的首要问题。传统通信广播系统已不能满足当前高速信息交流时代对广播系统的要求。

目前采用Wi-Fi技术实现了井下无线语音通信，这种方式解决了有线方式需布线的问题，具有移动方便、安装灵活等优点，但Wi-Fi技术功耗较大，不便于在井下长时间使用。采用蓝牙技术来实现的无线语音通信，该技术与Wi-Fi相比虽降低了功耗，但其传输距离较短。也有采用井下小灵通和CDMA技术实现的井下移动通信，这些方式具有通话质量高、抗干扰能力强等特点，但同时也有技术较复杂、投资大、维护成本高等弊端。透地通信系统具有抗灾变能力强的优点，但存在着传输带宽窄、发射设备和发射天线体积大等问题，一般用于避难硐室或地面向井下单向通信。

CAN现场总线技术在组网、布线、安装和维护等方面比较安全可靠，采用的是短帧格式传输数据，易于扩展维护，但是它存在着通信距离不够远，传输速率不高的问题。无线通信容量大，使用灵活方便，易于扩展和维护，不需要通信电缆。但无线通信现阶段在煤矿井下的应用研究远远不如有线通信，无线通信的信号弱、抗干扰能力差，在发生矿难时因矿井恶劣的电磁环境、噪声环境、地质结构都能造成矿井通信广播系统无供电电源、通信电缆损坏等故障无法进行井上、井下通信广播。

基于此，本实用新型设计了一种安全可靠型煤矿通信广播系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用CAN\/以太网架构，经济、有效，有效降低备用电源和供电电源的消耗的安全可靠型煤矿通信广播系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种安全可靠型煤矿通信广播系统，包括服务器、移动通信终端、CAN\/以太网架构和语音通信节点，所述服务器通过RS485总线与移动通信终端信号连接，所述移动通信终端通过CAN\/以太网架构与CAN总线通信连接，所述CAN总线与语音通信节点连接；

所述语音通信节点包括微控制器，所述微控制器分别电性连接ADC模块、CAN模块、按键、复位\/晶振电路、供电电源和备用电源，所述CAN模块电性连接于CAN收发器，所述CAN收发器与CAN总线连接，所述ADC模块电性连接语音采集\/编译模块，所述语音采集\/编译模块分别电性连接MIC连接器和扬声器。

优选的，包括CAN\/以太网架构包括与CAN总线连接的GCAN-202模块，所述GCAN-202模块通过以太网网关与移动通信终端通信连接。

优选的，所述微控制器采用MPC5644处理芯片。

优选的，所述MIC连接器与移动通信终端电性连接。

优选的，所述备用电源和供电电源均采用防爆锂电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用CAN\/以太网架构，CAN 总线的井下控制网络和基于工业以太网网关标准TCP\/IP 的上位机网络结合可以很好的解决传输距离、远程共享和容量的问题，经济、有效；

2、通过语音采集\/编译模块实现与其连接的移动通信终端和扬声器的采集和编译，能够实现矿井下实时语音的对讲、音频传输功能；

3、备用电源和供电电源均采用防爆锂电池，当矿井下发生事故时，能够有效保护备用电源和供电电源不被损坏，而备用电源在供电电源无法正常供电情况下进行使用，安全、可靠；

4、微控制器采用MPC处理芯片，采用多CAN冗余设计，具有slow、stop、stand-by低功耗模式，具有休眠\/唤醒功能，有效降低备用电源和供电电源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型语音通信节点结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-服务器，2-移动通信终端，3-CAN\/以太网架构，4-语音通信节点，5-RS485总线，6-CAN总线，7-微控制器，8-ADC模块，9-CAN模块，10-CAN收发器，11-备用电源，12-语音采集\/编译模块，13-MIC连接器，14-扬声器，15-按键，16-复位\/晶振电路，17-供电电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种安全可靠型煤矿通信广播系统，包括服务器1、移动通信终端2、CAN\/以太网架构3和语音通信节点4，所述服务器1通过RS485总线5与移动通信终端2信号连接，通过服务器1能够为移动通信终端2进行响应服务请求，并进行处理，所述移动通信终端2通过CAN\/以太网架构3与CAN总线6通信连接，所述CAN总线6与语音通信节点4连接，所述语音通信节点4包括微控制器7，所述微控制器7分别电性连接ADC模块8，即数模转换器，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件、CAN模块9、按键15、复位\/晶振电路16、供电电源17和备用电源11，复位\/晶振电路16能够提供复位和时钟的作用，通过按键15可对人工控制，便于使用，所述CAN模块9电性连接于CAN收发器10，所述CAN收发器10与CAN总线6连接，CAN模块9、CAN收发器10和CAN总线6实现CAN通信连接，所述ADC模块8电性连接语音采集\/编译模块12，包语音采集模块和语音编译模块，语音采集模块能够从对移动通讯终端接收的语音进行采集，语音编译模块能够将CAN传输的信号进行编译，并通过扬声器14进行播报，所述语音采集\/编译模块12分别电性连接MIC连接器13和扬声器14。

其中，包括CAN\/以太网架构3包括与CAN总线6连接的GCAN-202模块，所述GCAN-202模块通过以太网网关与移动通信终端2通信连接，CAN 总线6和以太网网关结合所搭建的双层网络架构，基于CAN 总线6的井下控制网络和基于工业以太网网关标准 TCP\/IP 的上位机网络结合可以很好的解决传输距离、远程共享和容量的问题，而GCAN-202模块可以实现CAN总线6与以太网网关的数据传输与转换。

其中，所述微控制器7采用MPC5644处理芯片，采用多CAN冗余设计，具有slow、stop、stand-by低功耗模式，具有休眠\/唤醒功能，有效降低备用电源11和供电电源17的消耗。

其中，所述MIC连接器13与移动通信终端电性连接，移动通信终端通过MIC连接器13与语音采集\/编译模块12连接，能够实现矿井下实时语音的对讲、音频传输功能。

其中，所述备用电源11和供电电源17均采用防爆锂电池，当矿井下发生事故时，能够有效保护备用电源11和供电电源17不被损坏，而备用电源11在供电电源17无法正常供电情况下进行使用。

本实施例的一个具体应用为：通过采用CAN\/以太网架构3，CAN 总线6和以太网网关结合所搭建的双层网络架构，基于CAN 总线6的井下控制网络和基于工业以太网网关标准 TCP\/IP 的上位机网络结合可以很好的解决传输距离、远程共享和容量的问题，而GCAN-202模块可以实现CAN总线6与以太网网关的数据传输与转换，经济、有效，而CAN总线6在矿井下则埋入于巷帮与底板的夹角处，安全性高，平时用于生产调度通信，事故时用于应急救援通信，事故发生时，能够有效避免电缆不会断裂，从而保证通信稳定，在微控制器7控制下，通过语音采集\/编译模块12实现与其连接的移动通信终端和扬声器14的采集和编译，能够实现矿井下实时语音的对讲、音频传输功能，备用电源11和供电电源17均采用防爆锂电池，当矿井下发生事故时，能够有效保护备用电源11和供电电源17不被损坏，而备用电源11在供电电源17无法正常供电情况下进行使用，此外，微控制器7采用MPC5644处理芯片，采用多CAN冗余设计，具有slow、stop、stand-by低功耗模式，具有休眠\/唤醒功能，有效降低备用电源11和供电电源17的消耗，只要电缆不断、供电充足，就可以实现实时双向语音通信，从而包括矿井工作人员的安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

设计图

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