專利名稱：一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤炭是目前人類所能利用的最主要能源之一，關(guān)乎整個社會的健康發(fā)展。煤礦安全及高效生產(chǎn)無疑已經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點，它不僅對社會經(jīng)濟有影響，更關(guān)乎礦業(yè)人員的生命安全。目前郭嘉已經(jīng)非常重視煤炭的安全采掘問題，強制所有的煤礦生產(chǎn)企業(yè)要有安全檢測系統(tǒng)。隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的管理越來越規(guī)范，對煤礦各類監(jiān)控系統(tǒng)的功能、可靠性、實時性退出了更高的要求。煤礦井下的環(huán)境是非常復(fù)雜和惡劣的，需要控制設(shè)備和檢測的對象非常之多。目前煤礦的信息化系統(tǒng)主要由三部分組成:1、重要煤礦設(shè)備及其相關(guān)的測量控制系統(tǒng)；2、礦用語音調(diào)度通信系統(tǒng)；3、圖像監(jiān)控工業(yè)電視系統(tǒng)。目前煤礦信息化系統(tǒng)的三大類信息都是采用相互獨立的電纜或光纖傳輸，幾乎每路信號的傳輸都要一組獨立的電纜或光纖傳輸線，而且三類系統(tǒng)都有各自獨立的接口標(biāo)準(zhǔn)，互不兼容。這樣必然導(dǎo)致煤礦整個信息系統(tǒng)通訊電纜總用量大，系統(tǒng)存在可靠性差、開放性差、抗干擾能力差的缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種傳輸成本低、通信效率高的礦用通信系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦語音、數(shù)據(jù)、視頻信息同時綜合傳輸和信息共享。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的技術(shù)方案是:一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，包括井上光端機和井下光端機；所述井上光端機包括依次電連接的井上光纖收發(fā)模塊、串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路、信號分接模塊、信號接收處理模塊和信號輸出模塊；所述井下光端機包括依次電連接的井下光纖收發(fā)模塊、并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路、信號復(fù)接模塊、信號輸出處理模塊和信號輸入模塊；所述井上光端機的井上光纖收發(fā)模塊與井下光端機的井下光纖收發(fā)模塊通信連接。所述井下光端機的信號輸入模塊包括語音信號采集單元、數(shù)據(jù)信號采集單元和/或視頻信號采集單元；所述井下光端機的信號輸出處理模塊包括井下音頻編解碼芯片、井下信道復(fù)接單元、井下接口轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片；所述井下音頻編解碼芯片和井下信道復(fù)接單元對應(yīng)語音信號采集單元采集的語音信號；所述井下接口轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)信號采集單元采集的數(shù)據(jù)信號對應(yīng)，并通過井下信道復(fù)接單元與語音信號采集單元采集的語音信號及視頻信號采集單元采集的視頻信號對應(yīng)；所述濾波電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片與視頻信號采集單元采集的視頻信號對應(yīng)并依次串聯(lián)；所述A/D轉(zhuǎn)換芯片為后續(xù)單元提供數(shù)據(jù)信號。所述井上光端機的信號接收處理模塊包括井上信道分接單元、井上音頻編解碼芯片、井上接口轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換芯片；所述井上信道分接單元和井上音頻編解碼芯片對應(yīng)井下光端機發(fā)送過來的語音信號；所述井上接口轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)井下光端機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號，并且將井上信道分接單元分接后的TTL信號轉(zhuǎn)換為實時信號；所述D/A轉(zhuǎn)換芯片對應(yīng)井下光端機發(fā)送過來的視頻信號，并提供模擬視頻信號和視頻運放芯片。所述井上光端機的信號接收處理模塊的井上信道分接單元和井上音頻編解碼芯片與井下光端機的信號輸出處理模塊的井下音頻編解碼芯片和井下信道復(fù)接單元之間通過I2S總線傳輸。所述井下光端機的信號輸出處理模塊的濾波電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片采用具有三級濾波和放大功能的視頻運放9110芯片串聯(lián)TLC5510A/D轉(zhuǎn)換芯片。所述井上光端機的信號接收處理模塊的D/A轉(zhuǎn)換芯片采用TLC5602D/A轉(zhuǎn)換芯片串聯(lián)視頻運放9110芯片。所述井上光端機的信號接收處理模塊的井上音頻編解碼芯片和井下光端機的信號輸出處理模塊的井下音頻編解碼芯片均采用TLV320AIC23B芯片。所述井上光端機的信號接收處理模塊的井上信道分接單元和井下光端機的信號輸出處理模塊的井下信道復(fù)接單元分別采用EPM2210/G芯片進(jìn)行分接和復(fù)接。所述井上光端機的串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路和井下光端機的并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路分別采用LV1224B芯片和LV1023A芯片。所述井上光端機的信號輸出模塊包括與信號接收處理模塊輸出語音信號、數(shù)據(jù)信號、視頻信號分別對應(yīng)的語音信號輸出單元、數(shù)據(jù)信號輸出單元和視頻信號輸出單元。采用了上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下的有益效果:(1)本實用新型采用光纖代替電纜作為傳輸媒質(zhì)，不受電磁干擾，無電磁輻射，光信號在光纖中傳輸不容易發(fā)生畸變和衰減，光纖數(shù)據(jù)傳輸速率高、誤碼率低、延遲短，為現(xiàn)代化的礦井信息化提供了基礎(chǔ)。(2)本實用新型為不同監(jiān)控系統(tǒng)提供了各種標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，采用光纖傳輸，按統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一化傳輸，節(jié)省電纜，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(3)本實用新實現(xiàn)了礦用調(diào)度通信系統(tǒng)數(shù)字化傳輸，對多路語音模擬信號進(jìn)行數(shù)字化采用，并進(jìn)行無損壓縮，最后采用分時復(fù)用技術(shù)來實現(xiàn)多路語音在同一根光纖中傳輸，由于采用了數(shù)字技術(shù)，因此很容易實現(xiàn)廣播功能，而不需要另外的廣播系統(tǒng)，從而大大的節(jié)省了成本。(4)本實用新實現(xiàn)了礦用監(jiān)控工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化傳輸，在一芯光纖中傳輸多路視頻信號，這樣大大的節(jié)省了電纜成本和后期服務(wù)成本，同時提高了抗干擾能力，改善了圖像質(zhì)量。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。附圖中的標(biāo)號為:井上光端機1、井上光纖收發(fā)模塊11、串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路12、信號分接模塊13、信號接收處理模塊14、井上信道分接單元141、井上音頻編解碼芯片142、井上接口轉(zhuǎn)換電路143、D/A轉(zhuǎn)換芯片144、信號輸出模塊15、語音信號輸出單兀151、數(shù)據(jù)信號輸出單兀152、視頻信號輸出單元153 ；[0023]井下光端機2、井下光纖收發(fā)模塊21、并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路22、信號復(fù)接模塊23、信號輸出處理模塊24、井下音頻編解碼芯片241、井下信道復(fù)接單元242、井下接口轉(zhuǎn)換電路243、濾波電路244、放大電路245、A/D轉(zhuǎn)換芯片246、信號輸入模塊25、語音信號采集單元251、數(shù)據(jù)信號采集單元252、視頻信號采集單元253。
具體實施方式
(實施例1)見圖1，本實施例的礦用通信系統(tǒng)，包括井上光端機I和井下光端機2。井上光端機I包括依次電連接的井上光纖收發(fā)模塊11、串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路12、信號分接模塊13、信號接收處理模塊14和信號輸出模塊15。井下光端機2包括依次電連接的井下光纖收發(fā)模塊21、并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路22、信號復(fù)接模塊23、信號輸出處理模塊24和信號輸入模塊25。井上光端機I的井上光纖收發(fā)模塊11與井下光端機2的井下光纖收發(fā)模塊21通信連接。井下光端機2的信號輸入模塊25包括語音信號采集單元251、數(shù)據(jù)信號采集單元252和/或視頻信號采集單元253。井下光端機2的信號輸出處理模塊24包括井下音頻編解碼芯片241、井下信道復(fù)接單元242、井下接口轉(zhuǎn)換電路243、濾波電路244、放大電路245和A/D轉(zhuǎn)換芯片246。井下音頻編解碼芯片241和井下信道復(fù)接單元242對應(yīng)語音信號采集單元251采集的語音信號。井下接口轉(zhuǎn)換電路243與數(shù)據(jù)信號采集單元252采集的數(shù)據(jù)信號對應(yīng)，并通過井下信道復(fù)接單元242與語音信號采集單元251采集的語音信號及視頻信號采集單元253采集的視頻信號對應(yīng)。濾波電路244、放大電路245和A/D轉(zhuǎn)換芯片246與視頻信號采集單元253采集的視頻信號對應(yīng)并依次串聯(lián)。A/D轉(zhuǎn)換芯片246為后續(xù)單元提供數(shù)據(jù)信號。井上光端機I的信號接收處理模塊14包括井上信道分接單元141、井上音頻編解碼芯片142、井上接口轉(zhuǎn)換電路143和D/A轉(zhuǎn)換芯片144。井上信道分接單元141和井上音頻編解碼芯片142對應(yīng)井下光端機2發(fā)送過來的語音信號。井上接口轉(zhuǎn)換電路143對應(yīng)井下光端機2發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號，并且將井上信道分接單元141分接后的TTL信號轉(zhuǎn)換為實時信號。D/A轉(zhuǎn)換芯片144對應(yīng)井下光端機2發(fā)送過來的視頻信號，并提供模擬視頻信號和視頻運放芯片。井上光端機I的信號輸出模塊15包括與信號接收處理模塊14輸出語音信號、數(shù)據(jù)信號、視頻信號分別對應(yīng)的語音信號輸出單元151、數(shù)據(jù)信號輸出單元152和視頻信號輸出單元153。井上光端機I的信號接收處理模塊14的井上信道分接單元141和井上音頻編解碼芯片142與井下光端機2的信號輸出處理模塊24的井下音頻編解碼芯片241和井下信道復(fù)接單元242之間通過I2S總線傳輸。井下光端機2的信號輸出處理模塊24的濾波電路244、放大電路245和A/D轉(zhuǎn)換芯片246采用具有三級濾波和放大功能的視頻運放9110芯片串聯(lián)TLC5510A/D轉(zhuǎn)換芯片。井上光端機I的信號接收處理模塊14的D/A轉(zhuǎn)換芯片144采用TLC5602D/A轉(zhuǎn)換芯片串聯(lián)視頻運放9110芯片。井上光端機I的信號接收處理模塊14的井上音頻編解碼芯片142和井下光端機2的信號輸出處理模塊24的井下音頻編解碼芯片241均采用TLV320AIC23B芯片。井上光端機I的信號接收處理模塊14的井上信道分接單元141和井下光端機2的信號輸出處理模塊24的井下信道復(fù)接單元242分別采用EPM2210/G芯片進(jìn)行分接和復(fù)接。井上光端機I的串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路12和井下光端機2的并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路22分別采用LV1224B芯片和LV1023A芯片。井上光端機I和井下光端機2的的語音信號均采用TLV320AIC23B芯片處理，EPM2210/G芯片通過I2C總線對TLV320AIC23B芯片進(jìn)行配置，即I2C模塊的初始化和工作模式的設(shè)定。EPM2210/G芯片還完成語音信號的一次復(fù)接與二次分接，輸入的語音信號經(jīng)濾波編碼后通過I2S總線進(jìn)入EPM2210/G芯片進(jìn)行一次復(fù)接，經(jīng)過EPM2210/G芯片二次分接的語音信號通過I2S總線進(jìn)入TLV320AIC23B芯片，完成對語音信號的D/A輸出。對于一般是PAL制式的模擬信號的井下復(fù)合視頻信號，井下光端機2采用視頻運放9110芯片對視頻信號進(jìn)行三級濾波并放大后由高速A/D轉(zhuǎn)換TLC5510芯片采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，直接進(jìn)入EPM2210/G芯片和語音數(shù)據(jù)信號進(jìn)行信道時分復(fù)接。井上光端機I接收的視頻信號經(jīng)信道分接后，采用TLC5602芯片進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并通過視頻運放9110芯片輸出到監(jiān)視器。在井下光端機2端，EPM2210/G芯片把語音信號采集單元251、數(shù)據(jù)信號采集單元252、視頻信號采集單元253采集的語音數(shù)據(jù)、自定義數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)按時分原則復(fù)接，并以并行的方式發(fā)送給LV1023A芯片。LV1023A芯片將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高速低壓差分比特流發(fā)送給井下光端機2的井下光纖收發(fā)模塊21，完成光電轉(zhuǎn)換并耦合進(jìn)入單模光纖；在井上光端機I端，井上光端機I的井上光纖收發(fā)模塊11把從光纖上接收來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高速低壓差分對發(fā)送給LV1224B芯片，LV1224B芯片將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并傳輸給EPM2210/G芯片，EPM2210/G芯片把數(shù)據(jù)拆分，并分別傳輸給語音信號輸出單元151、數(shù)據(jù)信號輸出單元152和視頻信號輸出單元153。為提高信道的效率，有效利用光纖帶寬，本實施例的礦用通信系統(tǒng)還可以采用稀疏波分復(fù)用技術(shù)，每個信道間隔為20nm，共計8個信道，每個信道都用一片LV1023A芯片和一片LV1224B芯片完成并串和串并轉(zhuǎn)換，則每個信道實現(xiàn)3路單向井下視頻、8路雙向語音及I路全雙工數(shù)據(jù)信號的綜合傳輸。井上光端機I的井上光纖收發(fā)模塊11的接口和井下光端機2的井下光纖收發(fā)模塊21的接口均按正電源射極耦合邏輯(PECL)標(biāo)準(zhǔn)電平設(shè)計，其每路信道的串行傳輸速度達(dá)到665MBIT/S，高頻傳輸線的特性阻抗選用50歐姆。本實施例的礦用通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)傳輸四路數(shù)據(jù)信號(CAN、RS485、RS422、Ethernet)。在井下光端機2端通過不同的專用數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換電路，將地面或井下的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的TTL電平信號，直接進(jìn)入EPM2210/G芯片和視頻信號及語音信號進(jìn)行信道復(fù)接；在井上光端機I端，經(jīng)EPM2210/G芯片分接后的TTL電平數(shù)據(jù)信號，通過不同的專用的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為不同標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號(CAN、RS485、RS422、Ethernet)。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:包括井上光端機(I)和井下光端機(2 );所述井上光端機(I)包括依次電連接的井上光纖收發(fā)模塊(11)、串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路(12)、信號分接模塊(13)、信號接收處理模塊(14)和信號輸出模塊(15);所述井下光端機(2)包括依次電連接的井下光纖收發(fā)模塊(21)、并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路(22)、信號復(fù)接模塊(23)、信號輸出處理模塊(24)和信號輸入模塊(25);所述井上光端機(I)的井上光纖收發(fā)模塊(11)與井下光端機(2)的井下光纖收發(fā)模塊(21)通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井下光端機(2)的信號輸入模塊(25)包括語音信號采集單元(251)、數(shù)據(jù)信號采集單元(252)和/或視頻信號采集單元(253);所述井下光端機(2)的信號輸出處理模塊(24)包括井下音頻編解碼芯片(241)、井下信道復(fù)接單元(242)、井下接口轉(zhuǎn)換電路(243)、濾波電路(244)、放大電路(245)和A/D轉(zhuǎn)換芯片(246);所述井下音頻編解碼芯片(241)和井下信道復(fù)接單元(242)對應(yīng)語音信號采集單元(251)采集的語音信號；所述井下接口轉(zhuǎn)換電路(243 )與數(shù)據(jù)信號采集單元(252 )采集的數(shù)據(jù)信號對應(yīng)，并通過井下信道復(fù)接單元(242 )與語音信號采集單元(251)采集的語音信號及視頻信號采集單元(253)采集的視頻信號對應(yīng)；所述濾波電路(244)、放 大電路(245)和A/D轉(zhuǎn)換芯片(246)與視頻信號采集單元(253)采集的視頻信號對應(yīng)并依次串聯(lián)；所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(246)為后續(xù)單元提供數(shù)據(jù)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號接收處理模塊(14)包括井上信道分接單元(141)、井上音頻編解碼芯片(142)、井上接口轉(zhuǎn)換電路(143)和D/A轉(zhuǎn)換芯片(144);所述井上信道分接單元(141)和井上音頻編解碼芯片(142)對應(yīng)井下光端機(2)發(fā)送過來的語音信號；所述井上接口轉(zhuǎn)換電路(143)對應(yīng)井下光端機(2)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號，并且將井上信道分接單元(141)分接后的TTL信號轉(zhuǎn)換為實時信號；所述D/A轉(zhuǎn)換芯片(144)對應(yīng)井下光端機(2)發(fā)送過來的視頻信號，并提供模擬視頻信號和視頻運放芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號接收處理模塊(14)的井上信道分接單元(141)和井上音頻編解碼芯片(142 )與井下光端機(2 )的信號輸出處理模塊(24)的井下音頻編解碼芯片(241)和井下信道復(fù)接單元(242)之間通過I2S總線傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井下光端機(2)的信號輸出處理模塊(24)的濾波電路(244)、放大電路(245)和A/D轉(zhuǎn)換芯片(246)采用具有三級濾波和放大功能的視頻運放9110芯片串聯(lián)TLC5510A/D轉(zhuǎn)換芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號接收處理模塊(14)的D/A轉(zhuǎn)換芯片(144)采用TLC5602D/A轉(zhuǎn)換芯片串聯(lián)視頻運放9110芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號接收處理模塊(14)的井上音頻編解碼芯片(142)和井下光端機(2)的信號輸出處理模塊(24)的井下音頻編解碼芯片(241)均采用TLV320AIC23B芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號接收處理模塊(14)的井上信道分接單元(141)和井下光端機(2)的信號輸出處理模塊(24)的井下信道復(fù)接單元(242)分別采用EPM2210/G芯片進(jìn)行分接和復(fù)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路(12)和井下光端機(2)的并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路(22)分別采用LV1224B芯片和LV1023A芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，其特征在于:所述井上光端機(I)的信號輸出模塊(15)包括與信號接收處理模塊(14)輸出語音信號、數(shù)據(jù)信號、視頻信號分別對應(yīng)的語音信號輸出單元(151)、數(shù)據(jù)信號輸出單元(152)和視頻信號輸出單元( I 53)。
專利摘要本實用新型公開了一種本質(zhì)安全型礦用高速信道的通信系統(tǒng)，包括井上光端機和井下光端機；所述井上光端機包括依次電連接的井上光纖收發(fā)模塊、串轉(zhuǎn)并數(shù)據(jù)接口電路、信號分接模塊、信號接收處理模塊和信號輸出模塊；所述井下光端機包括依次電連接的井下光纖收發(fā)模塊、并轉(zhuǎn)串?dāng)?shù)據(jù)接口電路、信號復(fù)接模塊、信號輸出處理模塊和信號輸入模塊；所述井上光端機的井上光纖收發(fā)模塊與井下光端機的井下光纖收發(fā)模塊通信連接。本實用新型采用光纖代替電纜作為傳輸媒質(zhì)，不受電磁干擾，無電磁輻射，光信號在光纖中傳輸不容易發(fā)生畸變和衰減，光纖數(shù)據(jù)傳輸速率高、誤碼率低、延遲短，為現(xiàn)代化的礦井信息化提供了基礎(chǔ)。
文檔編號H04N7/22GK202998331SQ20122068245
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者孫飛, 蔣繼平, 費小平, 汪涵 申請人:常州石廣電子有限公司