煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)是采用雙頻段以及雙輸入輸出接口的“全雙工”模式的動力電纜載波通信系統(tǒng)。使用AC-1140V或者AC-3300V的采煤機動力電纜，用于煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸。系統(tǒng)包括兩個均為單向通信的通路，由雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊、工作模式選擇模塊、FPGA第二核心處理模塊、DAC輸出緩沖電路、ADC輸入緩沖電路、雙DAC信號調(diào)理電路模塊、雙ADC信號調(diào)理電路模塊、信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波高壓耦合電路模塊構(gòu)成；所述系統(tǒng)配置以“主發(fā)與從收”為一體的“主發(fā)射站”和以“從發(fā)與主收”為一體的“從發(fā)射站”兩種單向通信模式。
【專利說明】煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下綜合機械化采煤面(簡稱綜采面)，具體是綜采面數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸，更具體是煤礦綜合采煤面的采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)以及控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于現(xiàn)代化礦井綜采工作面單產(chǎn)水平的不斷提高，對采煤機技術(shù)性能的要求也越來越高，采煤機的裝機功率也在不斷提高，且更加復(fù)雜，而高標(biāo)準(zhǔn)工作面裝備是實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高效的可靠保證。為了確保采煤機在最佳狀態(tài)運行，降低采煤機故障率，減少維修時間，需要運用采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)，對采煤機進(jìn)行在線工況監(jiān)測和快速的故障診斷，以及在必要的時候調(diào)制采煤機運行參數(shù)，以保證采煤機工作在最佳工況。
[0003]目前，由于礦井下的生產(chǎn)環(huán)境條件十分復(fù)雜惡劣，國內(nèi)大型礦井的井下通信網(wǎng)絡(luò)雖然已經(jīng)延伸至順槽，但在工作面到順槽之間通信極為困難，究其原因主要是工作面環(huán)境復(fù)雜、粉塵大、潮濕度高、水平及垂直方向起伏多變，無線通信多徑效應(yīng)以及衰減非常嚴(yán)重，嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的有效性與可靠性，而常規(guī)動力電纜與控制芯線集成的傳統(tǒng)多芯電纜控制方式，由于控制線較細(xì)，機械強度相對更低，經(jīng)常出現(xiàn)斷相等故障，查找困難，維護(hù)成本高，以至影響生產(chǎn)。另一方面采煤機工作電壓升至3.3kV等級，動力電纜內(nèi)工作芯線向控制芯線傳導(dǎo)共模電壓及傷害性漏電流幾率增多，對控制設(shè)備安全及操作人員的生命安全造成極大威脅。
[0004]為了解決上述問題，現(xiàn)有系統(tǒng)多為只有單向傳輸采煤機控制命令或者只單向傳輸傳感器數(shù)據(jù)功能，采用單頻段半雙工工作模式。這種工作模式存在的問題是:不能同時雙向傳輸，速度慢。為了能夠及時高效率的傳輸采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的各種傳感器的數(shù)據(jù)信息傳送至順槽，以及緊急情況下及時傳輸?shù)孛婵刂泼羁刂撇擅簷C或者隨時動態(tài)調(diào)整采煤機運行參數(shù)，而使其工作最佳狀態(tài)，這就需要一種系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候能夠同時雙向獨立進(jìn)行，以達(dá)到同時傳輸多達(dá)上百個傳感器數(shù)據(jù)以及采煤機控制命令時候不會相互干擾，也就是達(dá)到意義上的“全雙工”通信模式，而不是現(xiàn)有系統(tǒng)交替?zhèn)鬏數(shù)摹鞍腚p工”模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決綜合采煤面至順槽之間大功率采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及時相互傳輸?shù)膯栴}，克服傳統(tǒng)多芯線控制方式以及無線通信方式多徑衰落嚴(yán)重的缺點與不足，克服單頻段半雙工工作模式不能同時雙向傳輸而且速度慢的弊病，使得監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠高效，快速地傳輸至順槽，以及同時傳輸?shù)孛婊蛘唔槻鄣目刂泼钪敛擅簷C，本發(fā)明提供一種煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明是采用雙頻段以及雙輸入輸出接口的“全雙工”模式的動力電纜載波通信系統(tǒng)。使用AC-1140V或者AC-3300V的采煤機動力電纜，用于煤礦綜采面?zhèn)鬏敳擅簷C安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)至順槽監(jiān)控中心以及同時接收來自順槽或者地面的采煤機控制命令數(shù)據(jù)傳輸至采煤機進(jìn)行控制。
[0007]本發(fā)明所述煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)包括兩個均為單向通信的通路，由雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊、工作模式選擇模塊、FPGA第二核心處理模塊、DAC輸出緩沖電路、ADC輸入緩沖電路、雙DAC信號調(diào)理電路模塊、雙ADC信號調(diào)理電路模塊、信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波高壓耦合電路模塊構(gòu)成；
連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)的雙CAN處理模塊還連接DSPIC單片機第一核心模塊；
DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心處理模塊通過雙串口傳輸數(shù)據(jù)，工作模式選擇模塊分別連接DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心處理模塊；
DAC輸出緩沖電路和ADC輸入緩沖電路均連接FPGA第二核心處理模塊，并且DAC輸出緩沖電路還連接雙DAC信號調(diào)理電路模塊，ADC輸入緩沖電路還連接雙ADC信號調(diào)理電路模塊；
雙DAC信號調(diào)理電路模塊和雙ADC信號調(diào)理電路模塊均連接信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波聞壓I禹合電路1旲塊；
DC+24V的電源電路模塊連接雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊以及FPGA第二核心處理模塊，為系統(tǒng)供電；
所述系統(tǒng)通過電力載波高壓耦合電路模塊掛載到AC-1140V或者AC-3300V的采煤機三相三線制動力電纜中的任意對應(yīng)兩相之上,實現(xiàn)動力電纜載波通信；
所述系統(tǒng)配置以“主發(fā)與從收”為一體的“主發(fā)射站”和以“從發(fā)與主收”為一體的“從發(fā)射站”兩種單向通信模式。
[0008]進(jìn)一步，其中“主發(fā)射站”的“主發(fā)”對應(yīng)“從發(fā)射站”的“主收”，使用頻段為3KHZ-150KHZ 從發(fā)射站”的“從發(fā)”對應(yīng)“主發(fā)射站” “從收”，使用頻段為250KHZ-450KHZ ；
對應(yīng)地，F(xiàn)PGA第二核心處理模塊同時集成了 3KHZ-150KHZ頻段的OFDM載波數(shù)據(jù)調(diào)制、解調(diào)模塊，以及250KHZ-450KHZ頻段的載波數(shù)據(jù)OFDM調(diào)制、解調(diào)模塊。
[0009]該系統(tǒng)通過工作模式選擇模塊決定該系統(tǒng)配置為“主發(fā)與從收”一體還是“從發(fā)與主收”為一體的工作體制，并同時控制發(fā)射、接收調(diào)理電路選擇模塊。
[0010]當(dāng)選擇“主發(fā)與從收”一體模式時，則該系統(tǒng)作為“主發(fā)射站”工作在綜采面采煤機一則，連接采煤監(jiān)控通信CAN總線網(wǎng)絡(luò)，同時系統(tǒng)軟件系統(tǒng)激活程序中的“主發(fā)設(shè)備”和“從收設(shè)備”，并同時控制信號調(diào)理電路選擇模塊選擇DACl信號調(diào)理電路，“主發(fā)設(shè)備”體現(xiàn)為:系統(tǒng)CANl網(wǎng)絡(luò)的一邊連接采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，另外一邊連接DSPIC單片機第一處理核心模塊，DSPIC單片機第一核心模塊處理好數(shù)據(jù)之后送至FPGA第二核心模塊進(jìn)行基帶信號的OFDM調(diào)制，頻段范圍3KHZ-150KHZ，之后輸出給DACI輸出緩沖電路、DACI信號調(diào)理電路模塊處理，再通過電力載波高壓耦合電路模塊發(fā)送至動力電纜上；
另一方面信號調(diào)理電路選擇模塊選擇ADCl信號調(diào)理電路模塊以便接收頻段250KHZ-450KHZ之間的數(shù)據(jù)，并傳輸給FPGA第二核心模塊進(jìn)行解調(diào)，之后通過DSPIC單片機第一核心模塊進(jìn)行二次解包處理通過CAN2網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給采煤機，進(jìn)行相應(yīng)的控制。
[0011]當(dāng)所述系統(tǒng)選擇“從發(fā)與主收”一體模式時，則該系統(tǒng)作為“從發(fā)射站”工作在另外的一則(順槽監(jiān)控中心或其它地方)，同時系統(tǒng)軟件系統(tǒng)激活“從發(fā)設(shè)備”和“主收設(shè)備”，并同時控制信號調(diào)理電路選擇模塊并選擇DAC2信號調(diào)理電路，“從發(fā)設(shè)備”體現(xiàn)為:CAN2網(wǎng)絡(luò)的一邊連接順槽監(jiān)控系統(tǒng)的CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，接收采煤機控制命令，另外一邊連接DSPIC單片機第一核心模塊，DSPIC單片機第一核心模塊處理好數(shù)據(jù)之后送至FPGA第二核心模塊進(jìn)行基帶信號的OFDM調(diào)制，頻段為250KHZ-450KHZ，再通過電力載波高壓耦合電路模塊發(fā)送至動力電纜上；另一方面信號調(diào)理電路選擇模塊選擇ADC2信號調(diào)理電路模塊接收頻段在3KHZ-150KHZ之間的采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，并傳輸給FPGA第二核心模塊進(jìn)行解調(diào)，之后通過DSPIC單片機第一核心模塊進(jìn)行二次解包處理通過CANl網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到順槽監(jiān)控中心CAN網(wǎng)絡(luò)。
[0012]所述的OFDM基帶信號調(diào)制技術(shù)基本原理是:發(fā)送時，經(jīng)過DSPIC單片機第一核心模塊處理排序的數(shù)據(jù)通過串口輸送到FPGA第二核心模塊之后，主要經(jīng)過數(shù)據(jù)加擾，RS編碼，卷積編碼，數(shù)據(jù)交織之后進(jìn)行調(diào)制映射，IFFT離散傅立葉反變換，插入循環(huán)前綴以及加窗等處理，輸出給DAC相關(guān)電路處理。接收時則對經(jīng)過ADC采集的信號進(jìn)行相應(yīng)的信號同步檢測、去除循環(huán)前綴，F(xiàn)FT變換，信道估計，解映射，解交織，信道譯碼等操作。
[0013]所述電力載波高壓耦合電路模塊采用相-相、“電磁耦合”與“阻容注入式耦合”復(fù)合耦合的方式，即是工作的時候可以掛載到動力電纜上任意的對應(yīng)的兩相之上即可以進(jìn)行通信，比如A-A和B-B或者A-A和C-C或者B-B和C-C。
[0014]為了方便沒有更新監(jiān)控系統(tǒng)至CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)睦显O(shè)備，實現(xiàn)兼容性，本發(fā)明還包括與雙CAN總線并行的雙RS485總線。
[0015]本發(fā)明所述的DAC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的DAC處理電路、有源低通濾波電路、單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路和功率放大電路，其中單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路主要將DAC輸出的單極性信號轉(zhuǎn)為差分信號進(jìn)行傳輸，以提高抗共模干擾，并使用射頻變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率放大電路使用DC+24V供電，以使得輸出的信號幅度接近電源供電主電壓DC+24V，提高載波信號傳輸?shù)木嚯x，減少中繼系統(tǒng)，其中DACl有源低通濾波電路為250KHZ-450KHZ響應(yīng)頻段；DAC2有源低通濾波電路為3KHZ-150KHZ響應(yīng)頻段。
[0016]所述的ADC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的低噪放大電路、有源帶通濾波電路、差分信號轉(zhuǎn)單端信號電路、AGC自動增益控制電路和ADC處理電路。其中ADCl有源帶通濾波電路為3KHZ-150KHZ響應(yīng)頻段；ADC2有源帶通濾波電路為250KHZ-450KHZ響應(yīng)頻段。
[0017]本發(fā)明的整個系統(tǒng)置于防爆機箱之內(nèi)，防爆機箱分為左高壓區(qū)域、右低壓控制區(qū)域以及中間隔離區(qū)域。
[0018]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:
1、本發(fā)明的系統(tǒng)集成雙通道發(fā)射機、雙通道接收機于一體，并使用相距100KHZ以上的雙載波頻段分開、同時傳輸采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和采煤機控制命令數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸更安全可靠，采用的調(diào)制方式為正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)，將高速的串行數(shù)據(jù)流分割為低速的并行數(shù)據(jù)流，將數(shù)據(jù)分散到多個正交的子載波之上進(jìn)行并行傳輸，具有較強的克服多徑效應(yīng)，抵抗符號間干擾的能力，從而大大地減少了子載波之間的干擾，相對于傳統(tǒng)的擴頻調(diào)相等技術(shù)極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0019]2、本發(fā)明的系統(tǒng)具備CAN總線波特率自適應(yīng)檢測能力，無需根據(jù)不同客戶另行修改，另外配備了 RS485接口，方便沒有更新監(jiān)控系統(tǒng)至CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)睦显O(shè)備，因此兼容性較強。
[0020]3、本發(fā)明的檢測系統(tǒng)部署靈活，無需額外布線，直接掛載到動力電纜就可以直接使用，節(jié)約了多芯線損耗嚴(yán)重或者部署無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所帶來的成本。
[0021]4、本發(fā)明的系統(tǒng)采用的OFDM調(diào)制方式，傳輸速率較傳統(tǒng)的載波調(diào)制方式有了大幅度的提高。
[0022]5、本發(fā)明采用FPGA作為編解碼核心，相對于DSP以及其他的控制器，具有編程靈活，速度快，開發(fā)周期短特點；而一些使用集成電力載波芯片設(shè)計的通信電路，由于其PLC通信系統(tǒng)的一些物理層的參數(shù)，都已經(jīng)固化在芯片中，針對特定的信道，不能適時修改參數(shù)，因此可移植差；本系統(tǒng)采用FPGA作為核心，具有面向用戶，面向環(huán)境，可修改性、可裁剪性靈活等優(yōu)勢。
[0023]6、本發(fā)明的系統(tǒng)直接掛載到動力電纜，不使用較細(xì)的控制線，故障率低，也便于維護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)基本框圖；
圖2是系統(tǒng)配置為“主發(fā)射站”運行模式圖；
圖3是系統(tǒng)配置為“從發(fā)射站”運行模式圖；
圖4是DAC信號輸出調(diào)理電路模塊原理框圖，DACl與DAC2相同；
圖5是ADC信號輸入調(diào)理電路模塊原理框圖，ADCl與ADC2相同；
圖6是系統(tǒng)工作連線原理框圖。

【具體實施方式】
[0025]見圖1。本發(fā)明的系統(tǒng)包括兩個均為單向通信的通路:CAN1/RS485—DACl和DAC2 ；CAN2/RS485—ADCl 和 ADC2。由雙 CAN 處理模塊 CAN1/RS485 與 CAN2/RS485、DSPIC 單片機第一核心模塊、工作模式選擇模塊、FPGA第二核心處理模塊、DAC輸出緩沖電路、ADC輸入緩沖電路、雙DAC信號調(diào)理電路模塊DACl和DAC2、雙ADC信號調(diào)理電路模塊ADCl和ADC2、信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波高壓耦合電路模塊構(gòu)成；
連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)的雙CAN處理模塊還連接DSPIC單片機第一核心模塊；
DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心模塊通過雙串口(串口 I和串口 2)傳輸數(shù)據(jù)，工作模式選擇模塊分別連接DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心模塊；
DAC輸出緩沖電路和ADC輸入緩沖電路均連接FPGA第二核心模塊，并且DAC輸出緩沖電路還連接雙DAC信號調(diào)理電路模塊DACl和DAC2，ADC輸入緩沖電路還連接雙ADC信號調(diào)理電路模塊ADCl和ADC2 ；
雙DAC信號調(diào)理電路模塊和雙ADC信號調(diào)理電路模塊均連接信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波聞壓I禹合電路1旲塊；
DC+24V的電源電路模塊連接雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊以及FPGA第二核心模塊，為系統(tǒng)供電；
所述系統(tǒng)通過電力載波高壓耦合電路模塊掛載到AC-1140V或者AC-3300V的采煤機三相三線制動力電纜中的任意對應(yīng)兩相之上,實現(xiàn)動力電纜載波通信；
系統(tǒng)通過兩個均為單向通信的通路，配置以“主發(fā)與從收“為一體的”主發(fā)射站”和以“從發(fā)與主收”為一體的“從發(fā)射站”兩種單向通信模式。
[0026]整個系統(tǒng)置于由鋼板焊接而成的長方體防爆機箱之內(nèi)，防爆機箱分為左高壓區(qū)域和右低壓控制區(qū)域，以及中間隔離區(qū)域。
[0027]系統(tǒng)的左高壓區(qū)域掛載到AC-1140V或者AC-3300V的采煤機三相三線制動力電纜中的任意對應(yīng)兩相之上，比如A-A和B-B或者A-A和C-C或者B-B和C-C (參見圖6)。右低壓控制區(qū)域外接DC+24V直流電源作為低壓控制區(qū)的供電。
[0028]見圖2。通過工作模式選擇模塊決定該系統(tǒng)配置為“主發(fā)與從收”一體的“主發(fā)射站”工作模式。
[0029]該系統(tǒng)作為“主發(fā)射站”工作在綜采面采煤機一則，連接采煤監(jiān)控通信CAN總線網(wǎng)絡(luò)，同時系統(tǒng)軟件系統(tǒng)激活程序中的“主發(fā)設(shè)備”和“從收設(shè)備”，并同時控制信號調(diào)理電路選擇模塊選擇DACl信號調(diào)理電路模塊，“主發(fā)設(shè)備”體現(xiàn)為:系統(tǒng)CANl網(wǎng)絡(luò)的一邊連接采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，另外一邊連接DSPIC單片機第一處理核心模塊，DSPIC單片機第一核心模塊處理好數(shù)據(jù)之后由串口 I送至FPGA第二核心模塊進(jìn)行基帶信號的OFDM調(diào)制，頻段范圍3KHZ-150KHZ，之后輸出給DACl輸出緩沖電路、DACl信號調(diào)理電路模塊處理，再通過電力載波高壓耦合電路模塊發(fā)送至動力電纜上；
另一方面信號調(diào)理電路選擇模塊選擇ADCl信號調(diào)理電路模塊以便接收頻段250KHZ-450KHZ之間的數(shù)據(jù)，并傳輸給FPGA第二核心模塊進(jìn)行解調(diào)，之后由串口 2送至DSPIC單片機第一核心模塊，通過DSPIC單片機第一核心模塊進(jìn)行二次解包處理通過CAN2網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給采煤機，進(jìn)行相應(yīng)的控制。
[0030]見圖3。通過工作模式選擇模塊決定該系統(tǒng)配置為“從發(fā)與主收”一體的“從發(fā)射站”工作模式。
[0031]該系統(tǒng)作為“從發(fā)射站”工作在另外的一則(順槽監(jiān)控中心或其它地方)，同時系統(tǒng)軟件系統(tǒng)激活“從發(fā)設(shè)備”和“主收設(shè)備”，并同時控制信號調(diào)理電路選擇模塊并選擇DAC2信號調(diào)理電路模塊，“從發(fā)設(shè)備”體現(xiàn)為:CAN2網(wǎng)絡(luò)的一邊連接順槽監(jiān)控系統(tǒng)的CAN系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，接收采煤機控制命令，另外一邊連接DSPIC單片機第一核心模塊，DSPIC單片機第一核心模塊處理好數(shù)據(jù)之后送至FPGA第二核心模塊進(jìn)行基帶信號的OFDM調(diào)制，頻段為250KHZ-450KHZ,再通過電力載波高壓耦合電路模塊發(fā)送至動力電纜上；另一方面信號調(diào)理電路選擇模塊選擇ADC2信號調(diào)理電路模塊接收頻段在3KHZ-150KHZ之間的采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，并傳輸給FPGA第二核心模塊進(jìn)行解調(diào)，之后通過DSPIC單片機第一核心模塊進(jìn)行二次解包處理通過CANl網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到順槽監(jiān)控中心CAN網(wǎng)絡(luò)。
[0032]見圖4。DAC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的DAC處理電路(DAC)、有源低通濾波電路(有源低通濾波)、單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路(單端轉(zhuǎn)差分)和功率放大電路，其中單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路使用射頻變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率放大電路使用DC+24V供電。在DAC信號調(diào)理電路模塊中，信號從DAC輸入，最后經(jīng)放大后輸出。
[0033]見圖5。ADC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的低噪放大電路(差分低噪放大)、有源帶通濾波電路(有源帶通濾波)、差分信號轉(zhuǎn)單端信號電路(差分轉(zhuǎn)單端)、AGC自動增益控制電路(AGC)和ADC處理電路(ADC)。在ADC信號調(diào)理電路模塊中，信號從差分低噪放大輸入,最后經(jīng)ADC后輸出。
[0034]見圖6。通過CAN1/485，由工作在綜采面采煤機一則的主發(fā)射站發(fā)送綜采面采煤機安全監(jiān)控系統(tǒng)中各種傳感器數(shù)據(jù)，由從發(fā)射站接收；同時，通過CAN2/485，由工作在地面或者順槽一則的從發(fā)射站發(fā)送地面或者順槽監(jiān)控在緊急情況下的控制命令，由主發(fā)射站接收。上述過程中，數(shù)據(jù)的傳輸均通過AC-1140V/AC-3300V三相(A/B/C)三線制動力電纜完成。
【權(quán)利要求】
1.煤礦綜采面數(shù)據(jù)和控制命令數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括兩個均為單向通信的通路，由雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊、工作模式選擇模塊、FPGA第二核心模塊、DAC輸出緩沖電路、ADC輸入緩沖電路、雙DAC信號調(diào)理電路模塊、雙ADC信號調(diào)理電路模塊、信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波高壓耦合電路模塊構(gòu)成； 連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)的雙CAN處理模塊還連接DSPIC單片機第一核心模塊； DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心模塊通過雙串口傳輸數(shù)據(jù)，工作模式選擇模塊分別連接DSPIC單片機第一核心模塊與FPGA第二核心模塊； DAC輸出緩沖電路和ADC輸入緩沖電路均連接FPGA第二核心模塊，并且DAC輸出緩沖電路還連接雙DAC信號調(diào)理電路模塊，ADC輸入緩沖電路還連接雙ADC信號調(diào)理電路模塊； 雙DAC信號調(diào)理電路模塊和雙ADC信號調(diào)理電路模塊均連接信號調(diào)理電路選擇模塊及電力載波聞壓I禹合電路1旲塊； DC+24V的電源電路模塊連接雙CAN處理模塊、DSPIC單片機第一核心模塊以及FPGA第二核心模塊，為系統(tǒng)供電； 所述系統(tǒng)通過電力載波高壓耦合電路模塊掛載到AC-1140V或者AC-3300V的采煤機三相三線制動力電纜中的任意對應(yīng)兩相之上,實現(xiàn)動力電纜載波通信； 所述系統(tǒng)配置以“主發(fā)與從收“為一體的”主發(fā)射站”和以“從發(fā)與主收”為一體的“從發(fā)射站”兩種單向通信模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:其中“主發(fā)射站”的“主發(fā)”對應(yīng)“從發(fā)射站”的“主收”，使用頻段為3KHZ-150KHZ ;“從發(fā)射站”的“從發(fā)”對應(yīng)“主發(fā)射站” “從收”，使用頻段為250KHZ-450KHZ ； FPGA第二核心模塊同時集成了 3KHZ-150KHZ頻段的OFDM載波數(shù)據(jù)調(diào)制、解調(diào)模塊，以及250KHZ-450KHZ頻段的載波數(shù)據(jù)OFDM調(diào)制、解調(diào)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:電力載波高壓稱合電路模塊米用相-相、“電磁耦合”與“阻容注入式耦合”復(fù)合耦合的方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:還包括與雙CAN總線并行的雙RS485總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:整個系統(tǒng)置于防爆機箱之內(nèi)，防爆機箱分為左高壓區(qū)域、右低壓控制區(qū)域以及中間隔離區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的DAC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的DAC處理電路、有源低通濾波電路、單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路和功率放大電路，其中單端信號轉(zhuǎn)差分信號電路使用射頻變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率放大電路使用DC+24V供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的ADC信號調(diào)理電路模塊，包括順序連接的低噪放大電路、有源帶通濾波電路、差分信號轉(zhuǎn)單端信號電路、AGC自動增益控制電路和ADC處理電路。
【文檔編號】H04L5/14GK104168101SQ201410429708
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】賓相邦, 宋樹祥, 蔡超波, 岑明燦, 閉金杰, 雷善歷 申請人:廣西師范大學(xué)