[发明专利]矿用双绞线宽带多址复用系统

说明书

本发明提供了一种矿用双绞线宽带多址复用系统，所述系统包括由两条导线构成的双绞线、通信终端、管理设备和接入设备，实现宽带和窄带通信的设备统一通过共享的双绞线进行通信传输，解决现有矿用现场总线传输速率低、传输距离短的问题，还解决了通过光缆接入设备存在的网络建设和维护成本高等问题。所述系统不仅可承载传感器等数据通信量较小的设备通信，还可承载视频、音频数据采集与通信设备等数据通信量较大的设备通信，具有传输速率高、传输距离远、结构简单、易于实施、易于维护等优点，极大地简化了现场网络结构，提高了矿井通信技术水平。

技术领域

本发明涉及矿用双绞线宽带多址复用系统，该系统涉及数据采集、通信接口、通信协议、通信控制管理等技术领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产，为保障煤炭安全生产，需在煤矿井下安装大量的与安全监测、生产监控相关的设备，这些设备种类多、数量大、通信数据量区别较大。目前煤矿井下有监控、定位、视频、语音等多个网络，现有CAN、RS485、PROFIBUS、LONWORKS等矿用现场总线传输速率低、传输距离短，难以满足矿井监控、定位、监视和通信需求；现有定位、视频、语音等网络一般采用工业以太网进行通信，工业以太网使用光缆时传输距离远，为保证设备的数据传输距离，每一个定位、视频、语音设备均需一根独立的光缆连接工业以太网的交换设备，网络所需光缆的数量多，建设安装成本高，维护十分困难，维护成本高，因此光缆不宜用于接入网络。为解决以上问题，急需一种传输速率高、成本低、便于维护的煤矿用宽带现场通信系统。

发明内容

本发明提供了一种矿用双绞线宽带多址复用系统，实现宽带和窄带通信的设备统一通过共享的双绞线进行通信传输，解决现有矿用现场总线传输速率低、传输距离短的问题，还解决了通过光缆接入设备存在的网络建设和维护成本高等问题。所述系统不仅可承载传感器等数据通信量较小的设备通信，还可承载视频、音频数据采集与通信设备等数据通信量较大的设备通信，具有传输速率高、传输距离远、结构简单、易于实施、易于维护等优点，极大地简化了现场网络结构，提高了矿井通信技术水平。

所述矿用双绞线宽带多址复用系统由两条导线构成的双绞线、通信终端、管理设备和至少两个接入设备；所述系统用于通过所述双绞线传输数字通信、视频、语音、传感器、定位和控制数据；所述接入设备和管理设备就近并联连接所述双绞线进行通信；所述通信终端通过通信端口连接接入设备，通过接入设备就近接入系统进行通信；所述接入设备具有由数字组成的唯一的识别号；所述管理设备负责在系统初始化阶段为接入设备分配所需带宽的通信通道，所述系统初始化完成后，所有接入设备自主在分配的通信通道进行双向通信；所述通信终端连接接入设备的通信接口包括宽带通信接口和窄带通信接口，所述宽带通信接口的通信方式包括以太网，所述窄带通信接口的通信方式包括工业现场总线；

所述通信终端包括井下数据设备和通信控制服务器；所述通信控制服务器还连接综合承载网，通过综合承载网与地面监控设备通信，通信控制服务器负责控制井下数据设备向地面监控设备传输的上行数据转发，和地面监控设备向井下数据设备传输的下行数据转发；所述井下数据设备包括视频图像数据采集设备、声音通信设备、安全数据采集设备、生产数据采集设备、监控分站、定位分站、无线基站、执行器、MEC边缘计算设备；所述视频图像数据采集设备负责采集矿井内的视频和图像信息；所述声音通信设备包括声音采集设备和声音播放设备；所述安全数据采集设备为用于监测矿井爆炸、火灾、煤与瓦斯突出、水灾、冲击地压、顶板冒落事故或灾害的传感器；所述生产数据采集设备为用于监测采煤工作面、掘进工作面、带式输送机、电机车、胶轮车、供电、排水、压风、通风生产设备的传感器；所述监控分站连接多个所述安全数据采集设备或生产数据采集设备，将其采集的数据进行汇集转发；所述定位分站用于井下移动目标定位和定位数据采集通信；所述无线基站用于井下移动数字通信设备的无线接入与管理；所述执行器用于根据控制指令数据驱动电机、开关、电磁阀、电液阀执行伺服动作；MEC边缘计算设备用于为其它井下数据设备提供数据计算、存储、处理服务。