一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，包括通訊接口單元和電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；所述的電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括用于控制及通訊的核心處理單元、用于存放已調(diào)試好的用戶程序的程序存儲單元、用于實現(xiàn)代碼執(zhí)行及數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲單元、用于將核心處理單元處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電力信號的模擬前端單元和以太網(wǎng)收發(fā)單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數(shù)據(jù)存儲單元、模擬前端單元和以太網(wǎng)收發(fā)單元連接，以太網(wǎng)收發(fā)單元與用于將電力信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。能實現(xiàn)TCP/IP信號與電力數(shù)據(jù)信號之間的相互轉(zhuǎn)換，同時有效減少在傳輸過程中的電力信號的信號削減，使信號的傳輸距離長、抗干擾能力強。
【專利說明】一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，具體是一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)煤炭儲量的不斷減少，各國都越來越重視煤層厚度小于1.3m的薄煤層開采。在我國，薄煤層具有資源豐富及分布廣泛的特點，其儲存量約占到全國煤炭總儲存量的五分之一以上。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國已經(jīng)探明的礦區(qū)中，薄煤層的分布占到了礦區(qū)的84%左右。
[0003]現(xiàn)代化礦井提出了少人可視化工作面的理念，在綜采工作面分布著多個語音設(shè)備和視頻裝置，使得地面調(diào)度室可實時監(jiān)控綜采工作面人員、機器的工作狀況。為了檢測綜采工作面采煤機的工作狀態(tài)，需要將采煤機機載可編程控制器所測的采煤機的狀態(tài)參數(shù)傳送至地面調(diào)度室。
[0004]在中厚煤層，綜采工作面已經(jīng)成功運用無線數(shù)據(jù)傳輸裝置傳輸工作面數(shù)據(jù)。在薄煤層綜采工作面，由于煤層較薄，特別是薄煤層綜采工作面密布的液壓支架、刮板運輸機以及采煤機，導(dǎo)致工作面空間狹小，無線信號的實時性、穩(wěn)定性以及可靠性都難以達(dá)到要求。
[0005]現(xiàn)有的綜采工作面采用的有線傳輸方法，其缺點是接線復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，設(shè)備笨重，信號傳輸不穩(wěn)定。電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。但是，由于電力線會對載波信號造成削減，因此電力信號的傳輸距離隨著電力線中的負(fù)載量的增加而減少；薄煤層的工作條件使得電力線需要很大的負(fù)載，當(dāng)電力線上負(fù)載很重時，線路阻抗將增大，會對載波信號有很高的削減。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，接線簡單，能將TCP/IP信號與電力信號相互轉(zhuǎn)換，同時有效減少傳輸過程中電力信號的信號削減，使信號的傳輸距離長、抗干擾能力強。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:該薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括多個數(shù)據(jù)傳輸組、環(huán)網(wǎng)交換機和采煤機機載可編程控制器，數(shù)據(jù)傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環(huán)網(wǎng)交換機與其中一個數(shù)據(jù)傳輸組通過阻燃網(wǎng)線連接；所述的數(shù)據(jù)傳輸組由語音收發(fā)裝置、視頻裝置和電力數(shù)據(jù)傳輸裝置組成，電力數(shù)據(jù)傳輸裝置與語音收發(fā)裝置通過阻燃網(wǎng)線連接，視頻裝置與電力數(shù)據(jù)傳輸裝置通過四芯電纜連接，采煤機機載可編程控制器通過兩個電力數(shù)據(jù)傳輸裝置和四芯電纜與環(huán)網(wǎng)交換機連接。
[0008]進(jìn)一步，所述的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0009]所述的電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括用于控制及通訊的核心處理單元、用于存放已調(diào)試好的用戶程序的程序存儲單元、用于實現(xiàn)代碼執(zhí)行及數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲單元、以太網(wǎng)收發(fā)單元以及用于將核心處理單元處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數(shù)據(jù)存儲單元、模擬前端單元和以太網(wǎng)收發(fā)單元連接，以太網(wǎng)收發(fā)單元與用于將電力信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
[0010]進(jìn)一步，所述的核心處理單元為基于HomePlugAV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的控制芯片。
[0011]進(jìn)一步，所述的程序存儲單元為高速同步動態(tài)隨機存儲器。
[0012]一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸方法，其具體步驟是:
[0013]( I)視頻裝置和語音收發(fā)裝置將采集的數(shù)據(jù)、以TCP/IP信號傳遞給電力數(shù)據(jù)傳輸
裝置；
[0014](2)電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的以太網(wǎng)收發(fā)單元接收到TCP/IP信號，然后將信號傳送到核心處理單元；
[0015](3)核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對視頻裝置和語音收發(fā)裝置傳送過來的信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后傳送到模擬前端單元;
[0016](4)模擬前端單元再對其進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成電力信號；
[0017](5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中并傳輸?shù)脚c環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中，在電力數(shù)據(jù)傳輸裝置之間的傳輸過程中不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0018](6)與環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對傳送過來的電力信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機；
[0019](7)采煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發(fā)裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最后將信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機。
[0020]本發(fā)明可以實時通過視頻裝置監(jiān)測薄煤層綜采工作面的工作人員及機器的工作狀態(tài)，通過語音收發(fā)裝置可以進(jìn)行薄煤層工作面工作人員的調(diào)度，同時可以監(jiān)測采煤機機載可編程控制器存儲的采煤機實時工作狀態(tài)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過電力數(shù)據(jù)傳輸裝置和四芯電纜，將數(shù)據(jù)傳輸中的TCP/IP信號轉(zhuǎn)換成電力信號，并通過四芯電纜中的兩根電力信號線進(jìn)行電力信號的傳輸；由于這兩根電力信號線處于零負(fù)載的狀態(tài)；因此電力線對電力信號削減很小，從而提高電力信號傳輸距離，保證信號傳輸過程中穩(wěn)定可靠；與現(xiàn)有的綜采工作面其他有線數(shù)據(jù)傳輸方式相比具有接線簡單，抗干擾能力強，傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的電原理圖；
[0022]圖2是本發(fā)明中電力數(shù)據(jù)傳輸裝置的電原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1和圖2所示，該薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括多個數(shù)據(jù)傳輸組、環(huán)網(wǎng)交換機和采煤機機載可編程控制器，數(shù)據(jù)傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環(huán)網(wǎng)交換機與其中一個數(shù)據(jù)傳輸組通過阻燃網(wǎng)線連接；所述的數(shù)據(jù)傳輸組由語音收發(fā)裝置、視頻裝置和電力數(shù)據(jù)傳輸裝置組成，電力數(shù)據(jù)傳輸裝置與語音收發(fā)裝置通過阻燃網(wǎng)線連接，視頻裝置與電力數(shù)據(jù)傳輸裝置通過四芯電纜連接，采煤機機載可編程控制器通過兩個電力數(shù)據(jù)傳輸裝置和四芯電纜與環(huán)網(wǎng)交換機連接。
[0025]進(jìn)一步，所述的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0026]所述的電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括用于控制及通訊的核心處理單元、用于存放已調(diào)試好的用戶程序的程序存儲單元、用于實現(xiàn)代碼執(zhí)行及數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲單元、以太網(wǎng)收發(fā)單元以及用于將核心處理單元處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數(shù)據(jù)存儲單元、模擬前端單元和以太網(wǎng)收發(fā)單元連接，以太網(wǎng)收發(fā)單元與用于將電力信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
[0027]進(jìn)一步，所述的核心處理單元為基于HomePlugAV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的控制芯片。
[0028]進(jìn)一步，所述的程序存儲單元為高速同步動態(tài)隨機存儲器。
[0029]一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸方法，其具體步驟是:
[0030]( I)視頻裝置和語音收發(fā)裝置將采集的數(shù)據(jù)、以TCP/IP信號傳遞給電力數(shù)據(jù)傳輸
裝置；
[0031](2)電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的以太網(wǎng)收發(fā)單元接收到TCP/IP信號，然后將信號傳送到核心處理單元；
[0032](3)核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對視頻裝置和語音收發(fā)裝置傳送過來的信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后傳送到模擬前端單元;
[0033](4)模擬前端單元再對其進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成電力信號；
[0034](5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中并傳輸?shù)脚c環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中，在電力數(shù)據(jù)傳輸裝置之間的傳輸過程中不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0035](6)與環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對傳送過來的電力信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機；
[0036](7)采煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發(fā)裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最后將信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機。
【權(quán)利要求】
1.一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括多個數(shù)據(jù)傳輸組、環(huán)網(wǎng)交換機和采煤機機載可編程控制器，數(shù)據(jù)傳輸組之間通過四芯電纜連接；所述的四芯電纜由兩根供電線和兩根電力信號線組成，環(huán)網(wǎng)交換機與其中一個數(shù)據(jù)傳輸組通過阻燃網(wǎng)線連接；所述的數(shù)據(jù)傳輸組由語音收發(fā)裝置、視頻裝置和電力數(shù)據(jù)傳輸裝置組成，電力數(shù)據(jù)傳輸裝置與語音收發(fā)裝置通過阻燃網(wǎng)線連接，視頻裝置與電力數(shù)據(jù)傳輸裝置通過四芯電纜連接，采煤機機載可編程控制器通過兩個電力數(shù)據(jù)傳輸裝置和四芯電纜與環(huán)網(wǎng)交換機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置包括通訊接口單元和電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊； 所述的電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括用于控制及通訊的核心處理單元、用于存放已調(diào)試好的用戶程序的程序存儲單元、用于實現(xiàn)代碼執(zhí)行及數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲單元、以太網(wǎng)收發(fā)單元以及用于將核心處理單元處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電力信號的模擬前端單元，核心處理單元分別與程序存儲單元、數(shù)據(jù)存儲單元、模擬前端單元和以太網(wǎng)收發(fā)單元連接，以太網(wǎng)收發(fā)單元與用于將電力信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號的通訊接口單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述的核心處理單元為基于HomePlugAV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的控制芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述的程序存儲單元為高速同步動態(tài)隨機存儲器。
5.一種薄煤層綜采工作面數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，其具體步驟是: (1)視頻裝置和語音收發(fā)裝置將采集的數(shù)據(jù)、以TCP/IP信號傳遞給電力數(shù)據(jù)傳輸裝置； (2)電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的以太網(wǎng)收發(fā)單元接收到TCP/IP信號，然后將信號傳送到核心處理單元； (3)核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對視頻裝置和語音收發(fā)裝置傳送過來的信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后傳送到模擬前端單元； (4)模擬前端單元再對其進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成電力信號； (5)將電力信號加載到四芯電纜中兩根電力信號線中并傳輸?shù)脚c環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中，在電力數(shù)據(jù)傳輸裝置之間的傳輸過程中不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (6)與環(huán)網(wǎng)交換機連接的電力數(shù)據(jù)傳輸裝置中的核心處理單元調(diào)用程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元中執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)對傳送過來的電力信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號后，傳遞給通訊接口單元，通訊接口單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機； (7)采煤機機載可編程控制器的信號處理過程與上述的語音收發(fā)裝置及視頻裝置的信號處理過程相同，最后將信號傳遞給環(huán)網(wǎng)交換機。
【文檔編號】E21C35/00GK103763522SQ201310751644
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王忠賓, 許靜, 譚超, 周曉謀, 閆海峰, 姚新港, 黃嘉興, 劉繼東, 房靈堃 申請人:中國礦業(yè)大學(xué), 蘇州福德保瑞科技發(fā)展有限公司