[发明专利]一种嵌入式矿用网关

权利要求书

1.一种嵌入式矿用通讯网关，用于采矿安全监控，采矿安全监控系统由地面监控中心、矿用信息传输接口、矿用通讯网关、矿用分站、矿用各种传感器组成；其特征在于：

所述矿用通讯网关，工作在恶劣的矿井下环境中，在矿井井下与嵌入式矿用分站通讯采用CAN总线，而井下与井上的监控主机通讯则采用工业以太网，该矿用网关的作用是将CAN协议与工业以太网IP/TCP协议相互转换，同时发挥了双方的优点；

矿用通讯网关包括本安电源、ARM控制器主板、CAN总线通讯板、光纤接口和防爆外壳；ARM控制器主板，包括ARM9处理器和uC/OS-II型嵌入式操作系统；

供电电源为本质安全型电源，含有电源输入口I和电源输出口O，电源输入口I与外部交流电源连接，电源输出口O以直流电压为安全监控系统供电；

具有固定IP地址的监控主机使用有线网卡通过工业以太网络获得通讯网关发送来的各种实时数据，对采矿安全信息进行远程监测。

2.如权利要求1所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：所述矿用分站，各种传感器测量的数据信号通过简单转换之后传输给矿用分站，每个矿用分站接收最多8个传感器的输入，并在矿用分站内对数据做相应预处理；矿用分站不仅是一个传输中介，更是一个分布式控制节点，它将各种实时数据、报警解警信号发送给监控主机，也接收并执行监控主机对它发送的控制命令；对矿用分站以及监控主机而言，该转换过程是完全透明的，因此，通过使用该嵌入式矿用通讯网关，可在不改变分站和监控主机的设计结构情况下，无限扩展整个煤矿安全监控系统所挂接的传感器容量。

3.如权利要求1或2所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：所述一个嵌入式矿用通讯网关，与多个数据分站相连，然后多个通讯网关与一监控主机相连接，并且可以动态增加删除所有的矿用网关、矿用分站以及传感器；所述嵌入式矿用通讯网关在软件上设计了一个低优先级别的任务，该任务定时查询整个系统中的所有网关，如果与所记录的状态不符合，则向监控主机发送相应消息，动态新增或者删除矿用网关。

4.如权利要求1或2所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：该嵌入式矿用通讯网关采用多重自诊断措施，在软件上采用了多种设计措施防止数据包的错误以及丢失，即使传输数据出错或者丢失了数据包，也能自动要求重新发送；在硬件上采用了看门狗设计，该看门狗的作用在于，万一该网关出现运行故障，死机时，能在≤30秒内自动重启恢复正常运行。

5.如权利要求1所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：多个通讯网关在与一监控主机建立连接后，根据其所采集和监测到的CAN总线信息，自动将所得数据解包，并做相应的处理，然后使用TCP/IP协议通过工业以太网将数据向监控主机发送传感器实时监控数据、传感器超限报警、馈电异常报警、自动瓦斯风电闭锁的实时信息，方便了监控主机的处理。

6.如权利要求1所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：该嵌入式矿用通讯网关安装在防爆外壳里面，与外界所有的通讯通过专用接线端子完成，电源采用的是高稳定性的5V开关电源，从每个环节保证了该网关的运行不受外界干扰；即使发生严重煤矿安全事故，严密的防护措施也能保证该网关能正常运行。

7.如权利要求1所述的嵌入式矿用通讯网关，其特征在于：所述供电电源包括开关电源和12V/7.2AH蓄电池，将220V交流电转换为5V直流电压为矿用通讯网关供电，供电电源通过内置UPS切换开关控制蓄电池充放电；在发生意外断电时，该通讯网关能自动采用蓄电池供电，保证系统继续正常运行2小时以上，具有良好的电源续航能力。