專利名稱：礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)、交換機(jī)和上位機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)、交換機(jī)和上位機(jī)。
背景技術(shù)：
礦山信息通信系統(tǒng)在現(xiàn)代化礦山企業(yè)中正扮演著越來越重要的角色。礦用綜合通訊系統(tǒng)具有通信(話音通信、數(shù)字分組通信)、調(diào)度(電話調(diào)度、會議匯接)、控制及信息采集等功能，應(yīng)用于礦山的生產(chǎn)調(diào)度、指揮和單位內(nèi)部通信。同時，隨著礦山企業(yè)自動化水平的不斷提高對通信設(shè)備的要求也越來越高，綜合通信交換機(jī)作為系統(tǒng)中重要的組成部分就決定了系統(tǒng)的性能。圖I為現(xiàn)有技術(shù)井下交換機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參照圖1，綜合通信交換機(jī)包括電源管理單元和處理器單元。該處理器單元提供CAN總線接口、視頻S端子、RS485、RS232、WIFI接口、2. 4G無線接口、433M無線接口并提供光纖環(huán)網(wǎng)接口。該綜合通信交換機(jī)可以將視頻、音頻、通信數(shù)據(jù)、無線定位等信號傳輸?shù)焦I(yè)以太環(huán)網(wǎng)中，再由以太環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄戏?wù)器進(jìn)行處理。當(dāng)?shù)V井中增加了新設(shè)備，而圖I所示的井下交換機(jī)不具有該新設(shè)備對應(yīng)的通訊協(xié)議時，將不能夠識別該設(shè)備，必須要對井下交換機(jī)進(jìn)行軟件更新。然而，由于交換機(jī)位于礦井之下，對其進(jìn)行協(xié)議更新非常的不便首先需要拆卸設(shè)備到井上，其次需要專業(yè)人員使用專業(yè)燒寫工具來燒寫，燒寫完畢后還要把設(shè)備重新拿到井下安裝。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為解決上述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)、交換機(jī)和上位機(jī)。( 二 )技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)。該礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)包括交換機(jī)，位于井下，用于當(dāng)利用自身存儲的協(xié)議無法解析由接口接收到的數(shù)據(jù)包時，將該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)，接收和存儲上位機(jī)依據(jù)該數(shù)據(jù)包或設(shè)備類型進(jìn)行查詢獲取的對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議。通信網(wǎng)絡(luò)，用于上位機(jī)和交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信；上位機(jī)，位于井上，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息時，將該數(shù)據(jù)包或設(shè)備類型對應(yīng)的通信協(xié)議通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至交換機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種交換機(jī)。該交換機(jī)用于井下數(shù)據(jù)交換，包括數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收由各個接口上傳的數(shù)據(jù)包；協(xié)議存儲模塊，用于存儲對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的協(xié)議；數(shù)據(jù)解析模塊，用于對各個接口上傳的數(shù)據(jù)包按照在協(xié)議存儲模塊存儲的協(xié)議進(jìn)行解析；協(xié)議更新模塊，用于在數(shù)據(jù)解析模塊對接口上傳的數(shù)據(jù)包第一次解析失敗時，將該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備類型通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)；接收上位機(jī)根據(jù)該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備類型查詢到的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議存儲至協(xié)議存儲模塊。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，還提供了一種上位機(jī)。該上位機(jī)用于井上協(xié)議存儲，包括存儲模塊，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議；協(xié)議查詢模塊，用于根據(jù)由井下交換機(jī)上報的數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息，從存儲模塊中提取該數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息對應(yīng)的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議回發(fā)至井下交換機(jī)。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)、交換機(jī)和上位機(jī)具有以下有益效果
(I)本發(fā)明實現(xiàn)井下交換機(jī)自動查詢并更新本身的通信協(xié)議，可以減小增加新設(shè)備后帶來協(xié)議不兼容問題，能夠簡單、快速兼容新增設(shè)備，節(jié)省了人力物力；(2)嵌入式CPU支持在線對新協(xié)議進(jìn)行查詢并將新協(xié)議并固化到外部FLASH中，這樣的設(shè)計可實現(xiàn)無需更新嵌入式CPU固件就可在線更新協(xié)議，最大程度地保證了系統(tǒng)的安全；(3)實現(xiàn)對不同類型的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，將不同的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成基于IP的通信方式，從而方便了上位機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)綜合通信交換機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2根據(jù)本發(fā)明實施例的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。本發(fā)明礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)V上增加新的且具有不同通訊協(xié)議設(shè)備，只需要在硬件通信接口連接好后在井上把通信協(xié)議添加到上位機(jī)中，井下交換機(jī)接收到未知的協(xié)議后自動向上位機(jī)查詢新協(xié)議，收到后開始通信并將協(xié)議存入到片外FLASH中，從而實現(xiàn)簡單、快速兼容新增設(shè)備。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)。如圖2所示，該礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)包括位于井下的交換機(jī)、位于井上的上位機(jī)及連接交換機(jī)和上位機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)，位于井下，負(fù)責(zé)將井下各種端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，其具備在線查詢和更新協(xié)議的功能。當(dāng)交換機(jī)利用自身存儲的協(xié)議無法解析接收到的數(shù)據(jù)包時，從該數(shù)據(jù)包中提取設(shè)備信息，將該設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)；并且當(dāng)從數(shù)據(jù)包中提取設(shè)備信息失敗時，將該數(shù)據(jù)包通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)；接收和存儲上位機(jī)依據(jù)設(shè)備類型或數(shù)據(jù)包進(jìn)行查詢獲取的對該無法解析的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議。進(jìn)一步地，該交換機(jī)又可以包括數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收由各個接口上傳的數(shù)據(jù)包；協(xié)議存儲模塊，用于存儲對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的協(xié)議；數(shù)據(jù)解析模塊，用于對各個接口上傳的數(shù)據(jù)包按照在協(xié)議存儲模塊存儲的協(xié)議進(jìn)行解析；協(xié)議更新模塊，用于在數(shù)據(jù)解析模塊無法對接口上傳的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析時，將該數(shù)據(jù)包或從數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)，并接收上位機(jī)根據(jù)該數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息查詢到的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議存儲至協(xié)議存儲模塊。通過井下交換機(jī)和井上上位機(jī)的通信，實現(xiàn)井下交換機(jī)自動查詢并更新本身的通信協(xié)議，可以減小增加新設(shè)備后帶來協(xié)議不兼容問題，能夠簡單、快速兼容新增設(shè)備，節(jié)省了人力物力。 為了避免由于協(xié)議升級導(dǎo)致的交換機(jī)死機(jī)，破壞自身固件程序，數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊均固化于嵌入式CPU當(dāng)中，協(xié)議存儲模塊為片外FLASH芯片，其連接至上述嵌入式CPU當(dāng)中。此外，所述協(xié)議存儲模塊還可以包括第一存儲子模塊，與數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊均固化于嵌入式CPU當(dāng)中，用于存儲預(yù)設(shè)的通信協(xié)議；第二存儲子模塊，為獨立于所述嵌入式CPU之外的FLASH芯片，用于存儲由上位機(jī)下發(fā)的通信協(xié)議。通過設(shè)置片外FLASH芯片存儲通信協(xié)議，省去了研發(fā)人員為了新設(shè)備通信協(xié)議重新編寫綜合通信交換機(jī)程序的麻煩，同時提升了對嵌入式本身的固件程序的保護(hù)作用。為了實現(xiàn)對接口上傳數(shù)據(jù)的正確解析，上述數(shù)據(jù)解析模塊，還用于從協(xié)議存儲模塊中提取由上位機(jī)下發(fā)的通信協(xié)議對解析失敗的數(shù)據(jù)薄進(jìn)行重新解析；如果再次解析失敗，則通過通信網(wǎng)絡(luò)向上位機(jī)發(fā)送報警信號。為了實現(xiàn)信號的統(tǒng)一，該礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)還包括編碼模塊，用于利用數(shù)據(jù)解析模塊解析成功的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包通過光纖環(huán)網(wǎng)接口上傳至上位機(jī)。通信網(wǎng)絡(luò)，用于上位機(jī)和交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。在礦井中常用的為冗余模式的光纖通信方式-光纖環(huán)網(wǎng)。上位機(jī)，位于井上，用于存儲井下所有設(shè)備的通信協(xié)議，當(dāng)接收到交換機(jī)解析失敗的數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，由數(shù)據(jù)包內(nèi)的標(biāo)識符獲知該數(shù)據(jù)包的設(shè)備信息，并將該設(shè)備對應(yīng)的通信協(xié)議通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至交換機(jī)。進(jìn)一步地，該上位機(jī)又可以包括存儲模塊，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議；協(xié)議查詢模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)包或從數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備信息，從所述存儲模塊中提取該設(shè)備對應(yīng)的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議回發(fā)至井下交換機(jī)。本實施例中，接口可以包括各種的硬件通信接口，如RS485接口、RS232接口、RJ45接口、2. 4G無線接口、433M無線接口、WIFI接口、CAN接口、光纖接口、視頻接口等等。在本實施例的一個具體場景上，例如新增加氣壓傳感器設(shè)備，氣壓傳感器設(shè)備將采集到的氣壓數(shù)據(jù)包發(fā)送到井下的交換機(jī),數(shù)據(jù)包內(nèi)容如下
權(quán)利要求
1.一種礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，包括 交換機(jī)，位于井下，用于當(dāng)利用自身存儲的協(xié)議無法解析由接口接收到的數(shù)據(jù)包時，將該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)，接收和存儲上位機(jī)依據(jù)該數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息進(jìn)行查詢獲取的對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議； 通信網(wǎng)絡(luò)，用于上位機(jī)和交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信； 上位機(jī)，位于井上，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議，當(dāng)接收到所述數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息時，將該數(shù)據(jù)包或設(shè)備類型對應(yīng)的通信協(xié)議通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至交換機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述交換機(jī)包括 數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收由各個接口上傳的數(shù)據(jù)包； 協(xié)議存儲模塊，用于存儲對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的協(xié)議； 數(shù)據(jù)解析模塊，用于對各個接口上傳的數(shù)據(jù)包按照在協(xié)議存儲模塊存儲的協(xié)議進(jìn)行解析； 協(xié)議更新模塊，用于當(dāng)利用自身存儲的協(xié)議無法解析由數(shù)據(jù)接收模塊接收到的數(shù)據(jù)包時，從該數(shù)據(jù)包中提取設(shè)備信息，將該設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)，接收和存儲上位機(jī)依據(jù)該設(shè)備類型進(jìn)行查詢獲取的對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述交換機(jī)中 所述協(xié)議更新模塊，還用于當(dāng)從數(shù)據(jù)包中提取設(shè)備信息失敗時，將該數(shù)據(jù)包通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)，接收和存儲上位機(jī)依據(jù)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析、查詢獲取的對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊均固化于嵌入式CPU ； 所述協(xié)議存儲模塊為所述嵌入式CPU片外的FLASH芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)議存儲模塊包括 第一存儲子模塊，與數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊共同固化于嵌入式CPU當(dāng)中，用于存儲預(yù)設(shè)的通信協(xié)議； 第二存儲子模塊，為獨立于所述嵌入式CPU之外的FLASH芯片，用于存儲由上位機(jī)下發(fā)的通信協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)解析模塊，還用于從協(xié)議存儲模塊中提取由上位機(jī)下發(fā)的通信協(xié)議，對解析失敗的數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新解析；如果再次解析失敗，則通過通信網(wǎng)絡(luò)向上位機(jī)發(fā)送報警信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)包括 存儲模塊，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議； 協(xié)議查詢模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息，從所述存儲模塊中提取該數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息對應(yīng)的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議回發(fā)至井下交換機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)為通信環(huán)網(wǎng)。
9.一種交換機(jī)，其特征在于，用于井下數(shù)據(jù)交換，包括 數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收由各個接口上傳的數(shù)據(jù)包；協(xié)議存儲模塊，用于存儲對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的協(xié)議； 數(shù)據(jù)解析模塊，用于對各個接口上傳的數(shù)據(jù)包按照在協(xié)議存儲模塊存儲的協(xié)議進(jìn)行解析； 協(xié)議更新模塊，用于在數(shù)據(jù)解析模塊對接口上傳的數(shù)據(jù)包第一次解析失敗時，將該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備類型通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)；接收上位機(jī)根據(jù)該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備類型查詢到的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議存儲至協(xié)議存儲模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交換機(jī)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊均固化于嵌入式CPU ； 所述協(xié)議存儲模塊為所述嵌入式CPU片外的FLASH芯片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交換機(jī)，其特征在于，所述協(xié)議存儲模塊包括 第一存儲子模塊，與數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議更新模塊共同固化于嵌入式CPU當(dāng)中，用于存儲預(yù)設(shè)的通信協(xié)議； 第二存儲子模塊，為獨立于所述嵌入式CPU之外的FLASH芯片，用于存儲由上位機(jī)下發(fā)的通信協(xié)議。
12.—種上位機(jī)，其特征在于，用于井上協(xié)議存儲，包括 存儲模塊，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議； 協(xié)議查詢模塊，用于根據(jù)由井下交換機(jī)上報的數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息，從所述存儲模塊中提取該數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息對應(yīng)的通信協(xié)議，并將該通信協(xié)議回發(fā)至井下交換機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)、交換機(jī)和上位機(jī)。該礦井物聯(lián)網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)包括交換機(jī)，位于井下，用于當(dāng)利用自身存儲的協(xié)議無法解析由接口接收到的數(shù)據(jù)包時，將該數(shù)據(jù)包或從該數(shù)據(jù)包中提取的設(shè)備信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位機(jī)，接收和存儲上位機(jī)依據(jù)該數(shù)據(jù)包或設(shè)備類型進(jìn)行查詢獲取的對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析所需要的通信協(xié)議。通信網(wǎng)絡(luò)，用于上位機(jī)和交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信；上位機(jī)，位于井上，用于存儲井下設(shè)備的通信協(xié)議，當(dāng)接收到所述數(shù)據(jù)包或設(shè)備信息時，將該數(shù)據(jù)包或設(shè)備類型對應(yīng)的通信協(xié)議通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至交換機(jī)。本發(fā)明實現(xiàn)井下交換機(jī)自動查詢并更新本身的通信協(xié)議，可以減小增加新設(shè)備后帶來協(xié)議不兼容問題。
文檔編號H04L12/931GK102970200SQ20121050724
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李學(xué)恩, 楊東鑫 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所