CN101820483A - 矿用井上井下通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用井上井下通信系统，用于实现井下煤机与井上控制设备间煤机信号的传送，所述系统包括：位于井下并与所述煤机相连的网桥、以及与所述网桥相连的信号转换器；位于井上与所述控制设备相连的数字线路接入复用器；所述数字线路接入复用器与所述信号转换器通过电话线相连。利用本发明，无需铺设专用通信线路即可实现井上井下通信，大大降低了系统成本。

Description

矿用井上井下通信系统

技术领域

本发明涉及煤矿环境中通信技术领域，具体涉及一种矿用井上井下通信系统。

背景技术

目前，在煤矿生产中，通常需要将井下煤机采集的数据信息传送到井上的控制设备，将控制设备发送的命令等信息传送到井下煤机。井上井下通信一般采用有线通信方式，进行有线通信的介质多为光缆、电缆等材料，其中双绞线电缆较为普及，通常采用直接在井下铺设通信介质的方式来部署其通信网络。在通信过程中，根据技术和环境的不同，需要的介质也不同，如光纤以太网技术需要铺设光缆等。

在现有技术中，由于各煤矿环境的不同，使得井上井下距离从几公里到几十公里不等，其电缆、中继器等基础设施的实施费用惊人，因此部分煤矿只铺设了井上到井下的双绞线电缆做电话线使用。

常见的井上井下有线通信技术有光纤以太网、CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网)总线、音频调制解调等，所述音频调制解调技术即俗称的窄带调制解调技术，其过程是利用56KHz调制解调器将数字信号转换成语音信号，利用双绞线传输，实现拨号上网的功能。该方案是在井下安装矿用调制解调器，该设备挂接要采集的数据终端，另一端则连接井下电话线。由于在通信过程中传输的全部是音频信号，所以在采集井下数据时，该电话线是始终占线的，即如果在该电话线上挂接一部电话机，其电话机是不能正常通话的。采取这种技术及上述其他技术实现井上井下通信时，均需要单独为其设备铺设一条专用的双绞线通信电缆，成本较高。

发明内容

本发明实施例提供一种矿用井上井下通信系统，无需铺设专用通信线路即可实现井上井下通信，降低系统成本。

为此，本发明实施例提供如下技术方案：

一种矿用井上井下通信系统，用于实现井下煤机与井上控制设备间煤机信号的传送，所述系统包括：位于井下并与所述煤机相连的网桥、以及与所述网桥相连的信号转换器；位于井上与所述控制设备相连的数字线路接入复用器；所述数字线路接入复用器与所述信号转换器通过电话线相连；其中：

所述网桥，用于调节所述煤机发送的上行煤机信号和所述信号转换器输出的下行煤机信号的波特率，使所述波特率处在满足从所述煤机到所述信号转换器的实际距离远程传输需要的波特率区间；

所述信号转换器，用于将所述网桥输出的上行煤机信号调制为上行高频模拟信号后通过电话线传送到所述数字线路接入复用器；将通过电话线接收到的所述数字线路接入复用器发送的下行高频模拟信号解调后传送给所述网桥；

所述数字线路接入复用器，用于通过电话线接收所述信号转换器发送的上行高频模拟信号，并将所述上行高频模拟信号解调后发送给所述控制设备；将所述控制设备发送的下行煤机信号调制为下行高频模拟信号后通过电话线传送给所述信号转换器。

优选地，所述煤机发送的上行煤机信号为CAN协议信号，所述控制设备发送的下行煤机信号为以太网协议信号；

所述信号转换器，还用于将波特率转换后的上行煤机信号转换为以太网协议信号，并将波特率转换后的下行煤机信号转换为CAN协议信号。

优选地，所述系统还包括：位于井下并通过电话线与所述信号转换器相连的电话机，以及位于井上并通过电话线与所述数字线路接入复用器相连的交换机，所述电话机用于与井上用户通话。

优选地，所述信号转换器，还用于将所述电话机发送的语音信号与需要传送的所述上行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述数字线路接入复用器；所述数字线路接入复用器，还用于将接收到的频分复用方式的上行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号通过交换机发送给所述井上用户。

优选地，所述数字线路接入复用器，还用于将通过交换机接收到的井上用户的语音信号与需要传送的下行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述信号转换器；所述信号转换器，还用于将接收到的频分复用方式的下行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号传送给所述电话机。

可选地，所述系统还包括：

中继器，分别通过电话线与所述信号转换器和所述数字线路接入复用器相连，用于放大所述信号转换器和所述数字线路接入复用器之间传送的上行高频模拟信号和下行高频模拟信号。

本发明实施例矿用井上井下通信系统，将煤机发送的上行煤机信号的波特率调节至满足实际远距离传输需要的波特率区间，并将调节后的上行煤机信号调制为上行高频模拟信号，将所述上行高频模拟信号通过电话线传送到井上；对传送到井上的上行高频模拟信号进行解调，得到上行煤机信号，并将解调得到的上行煤机信号发送给所述控制设备；相应地，将控制设备发送的下行煤机信号调制为下行高频模拟信号，将所述下行高频模拟信号通过电话线传送到井下；对传送到井下的下行高频模拟信号进行解调，得到下行煤机信号，将解调得到的下行煤机信号的波特率转调节至满足实际远距离传输需要的波特率区间，然后传送给所述煤机。从而可以利用煤矿现有的电话网络即可实现井上井下通信，无需单独铺设专用通信线路，大大降低了系统成本。

附图说明

图1是本发明实施例矿用井上井下通信系统的一种结构示意图；

图2是本发明实施例矿用井上井下通信系统的另一种结构示意图；

图3是本发明实施例矿用井上井下通信系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

参照图1，是本发明实施例矿用井上井下通信系统的一种结构示意图。

该矿用井上井下通信系统用于实现井下煤机21与井上控制设备11间煤机信号的传送，所述煤机信号为数字信号。

在该实施例中，所述系统包括：位于井下并与所述煤机21相连的网桥22、以及与所述网桥22相连的信号转换器23；位于井上与所述控制设备11相连的数字线路接入复用器12；所述数字线路接入复用器12与所述信号转换器23可以通过矿井现有的电话线10相连。其中：

所述网桥22，用于调节所述煤机21发送的上行煤机信号和所述信号转换器23输出的下行煤机信号的波特率，使所述波特率处在满足从所述煤机到所述信号转换器的实际距离远程传输需要的波特率区间；比如，将所述煤机21发送的上行煤机信号的波特率f1调节至满足实际距离远程传输需要的波特率f2，比如100KB，以及将所述信号转换器23输出的下行煤机信号的波特率f2调节至满足从所述信号转换器至所述煤机到的实际距离远程传输需要的波特率f1；

所述信号转换器23，用于将所述网桥22输出的上行煤机信号调制为上行高频模拟信号，然后通过电话线10将所述上行高频模拟信号传送到所述数字线路接入复用器12；并将通过电话线10接收到的所述数字线路接入复用器12发送的下行高频模拟信号解调后传送给所述网桥22；

所述数字线路接入复用器12，用于通过电话线10接收所述信号转换器23发送的上行高频模拟信号，并将所述上行高频模拟信号解调后发送给所述控制设备11；将所述控制设备11发送的下行煤机信号调制为下行高频模拟信号后通过电话线10传送给所述信号转换器23。

下面结合图1详细说明上行煤机信号和下行煤机信号的传送过程。

对于煤机21发送的上行煤机信号，首先由网桥22将其波特率f1调节至满足从所述煤机到所述信号转换器的实际距离远程传输需要的波特率f2，然后发送给信号转换器23；信号转换器23将接收到的煤机信号调制为上行高频模拟信号，以使其能够通过电话线10传送给井上的数字线路接入复用器12；所述数字线路接入复用器12接收到所述上行高频模拟信号后，对其进行解调，得到煤机信号，然后将得到的煤机信号发送给控制设备11。

对于控制设备11发送的下行煤机信号，首先由数字线路接入复用器12将其调制为下行高频模拟信号，以使其能够通过电话线10传送给井下的信号转换器23；所述信号转换器23接收到所述下行高频模拟信号后，对其进行解调得到波特率为f2的下行煤机信号，然后将解调后的下行煤机信号发送给网桥22，再由网桥22将该下行煤机信号的波特率f2调节为f1，然后发送给煤机21。

在上述实施例中，煤机21发送的上行煤机信号与控制设备22发送的下行煤机信号需要采用相同的协议，比如，为以太网协议信号或为采用其他通信协议的信号。

CAN协议是一种串行通信协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN协议的应用范围很广，从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN协议。在现有的煤矿中，煤机信号的传送通常采用CAN总线，为此，在本发明系统的另一实施例中，为了满足这种需求，还可以由所述信号转换器23实现不同协议信号的转换。

假设所述煤机21发送的上行煤机信号为CAN协议信号，所述控制设备11发送的下行煤机信号为以太网协议信号，则所述信号转换器23还用于将波特率调节后的上行煤机信号转换为以太网协议信号，并将下行煤机信号转换为CAN协议信号。

具体地，对于煤机21发送的采用CAN协议的上行煤机信号，首先由网桥22将其波特率f1调节至满足从所述煤机21到所述信号转换器23的实际距离远程传输需要的波特率f2，然后由所述信号转换器23对调节后的CAN协议的上行煤机信号进行协议转换，将其转换为以太网协议信号，然后将转换后的以太网协议信号调制为上行高频模拟信号。

对于控制设备11发送的下行煤机信号，所述信号转换器23接收到下行高频模拟信号后，对其进行解调得到波特率为f2的下行煤机信号，由于该下行煤机信号是以太网协议信号，因此将其转换为CAN协议信号，然后将转换后的下行煤机信号发送给网桥22。

需要说明的是，在具体应用中，本发明实施例中的所述信号转换器23中的信号调制和协议转换功能可以由不同的功能模块来实现，也可以集成在同一模块中来实现。

所述信号转换器23可以利用现有的一些能够提供调制解调和协议转换的通用设备来实现，比如调制解调器和CAN转以太网协议转换器。当然，也可以采用专用的信号转换设备来实现。

当然，本发明实施例中并不限定上行煤机信号和下行煤机信号所采用的协议，不论是采用相同协议还是不同协议，也不论是采用何种协议，都可以应用本发明实施例的系统，利用煤矿现有的电话网络即可实现井上井下通信，无需单独铺设专用通信线路，大大降低系统成本。

利用本发明实施例矿用井上井下通信系统，还可以实现煤机信号与语音信号在同一电缆中传输，不会影响井上井下用户的正常通话。

如图2所示，是本发明实施例矿用井上井下通信系统的另一种结构示意图。

与图1所示实施例不同的是，在该实施例中，所述系统还进一步包括：

位于井下并通过电话线与所述信号转换器23相连的电话机24，以及位于井上并通过电话线与所述数字线路接入复用器12相连的交换机13，所述电话机24用于与井上用户通话。

在本发明实施例中，所述信号转换器23，还用于将所述电话机24发送的语音信号与需要传送的所述上行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述数字线路接入复用器12；相应地，所述数字线路接入复用器12，还用于将接收到的频分复用方式的上行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号通过交换机13发送给所述井上用户。

在本发明实施例中，所述数字线路接入复用器12，还用于将通过交换机13接收到的井上用户的语音信号与需要传送的下行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述信号转换器23；相应地，所述信号转换器23，还用于将接收到的频分复用方式的下行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号传送给所述电话机24。

下面结合图2详细说明本发明实施例中煤机信号和语音信号的复用传送过程。

信号上行时，煤机21发送上行煤机信号，通过网桥22调节到合适的波特率后传送给信号转换器23；井下电话机24发送的语音信号也会传送给信号转换器23。信号转换器23将上行煤机信号由CAN协议信号转换成以太网协议信号，再将其调制成高频模拟信号，然后该高频模拟信号与语音信号通过频分复用方式一起传送给井上的数字用户线路接入复用器12；数字用户线路接入复用器12将接收的信号分离为高频模拟信号与语音信号，然后将语音信号发送给交换机13；将高频模拟信号解调，然后发送给控制设备11。

信号下行时，控制设备11向数字用户线路接入复用器12发送下行煤机信号，交换机13向数字用户线路接入复用器12发送语音信号；数字用户线路接入复用器12将下行煤机信号调制成高频模拟信号，与语音信号通过频分复用方式一起传送给井下的信号转换器23；信号转换器23将接收的信号分离为高频模拟信号与语音信号，将语音信号发送给井下电话机24，将高频模拟信号解调，然后将解调后的下行煤机信号由以太网协议信号转换为CAN协议信号，再通过网桥22调节到合适的波特率后传送给煤机21。

可见，本发明实施例矿用井上井下通信系统，不仅可以利用现有的电话线路实现井上井下煤机信号的传输，而且可以使煤机信号与语音信号在同一电缆中传输，在不影响井上井下用户的正常通话的情况下，有效地降低了系统成本。

比如，语音信号的波特率是低于4KHZ的，而需要传送的煤机信号的数据波特率在16KHZ以上，经过调制后更是能达到上行20K～138K、下行138K～1.1M1的一个高频信号。这样两种波特率信号在一条电缆中占用不同频段的信道来传输，经过频分复用技术处理后，可以实现互不干扰、同时传输；在通信的局端和户端通过调制解调、分离的设备，即能将信号频分复用传输出去，也能对收到的信号进行分离，分别还原成语音信号和数字信号，从而不妨碍井下电话机的使用。

在实际应用中，考虑到各煤矿环境的不同，会使得井上井下距离从几公里到几十公里不等，因此，在本发明矿用井上井下通信系统的还提供了另一实施例，如图3所示。

与图1所示实施例不同的是，在该实施例中，所述系统还包括：

中继器25，分别通过电话线与所述信号转换器23和所述数字线路接入复用器12相连，用于放大所述信号转换器23和所述数字线路接入复用器12之间传送的上行高频模拟信号和下行高频模拟信号。

需要说明的是，可以根据煤矿实际环境，设置一个或多个所述中继器25，以保证信号的传输距离能够满足环境需求。

当然，在图2所示实施例中，同样可以根据应用环境，设置一个或多个所述中继器25，从而可以使本发明实施例矿用井上井下通信系统应用于各种不同的煤矿环境中。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种矿用井上井下通信系统，用于实现井下煤机与井上控制设备间煤机信号的传送，其特征在于，包括：位于井下并与所述煤机相连的网桥、以及与所述网桥相连的信号转换器；位于井上与所述控制设备相连的数字线路接入复用器；所述数字线路接入复用器与所述信号转换器通过电话线相连；其中：

所述网桥，用于调节所述煤机发送的上行煤机信号和所述信号转换器输出的下行煤机信号的波特率，使所述波特率处在满足从所述煤机到所述信号转换器的实际距离远程传输需要的波特率区间；

所述信号转换器，用于将所述网桥输出的上行煤机信号调制为上行高频模拟信号后通过电话线传送到所述数字线路接入复用器；将通过电话线接收到的所述数字线路接入复用器发送的下行高频模拟信号解调后传送给所述网桥；

所述数字线路接入复用器，用于通过电话线接收所述信号转换器发送的上行高频模拟信号，并将所述上行高频模拟信号解调后发送给所述控制设备；将所述控制设备发送的下行煤机信号调制为下行高频模拟信号后通过电话线传送给所述信号转换器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤机发送的上行煤机信号为CAN协议信号，所述控制设备发送的下行煤机信号为以太网协议信号；

所述信号转换器，还用于将波特率转换后的上行煤机信号转换为以太网协议信号，并将波特率转换后的下行煤机信号转换为CAN协议信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：位于井下并通过电话线与所述信号转换器相连的电话机，以及位于井上并通过电话线与所述数字线路接入复用器相连的交换机，所述电话机用于与井上用户通话。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述信号转换器，还用于将所述电话机发送的语音信号与需要传送的所述上行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述数字线路接入复用器；

所述数字线路接入复用器，还用于将接收到的频分复用方式的上行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号通过交换机发送给所述井上用户。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述数字线路接入复用器，还用于将通过交换机接收到的井上用户的语音信号与需要传送的下行高频模拟信号通过频分复用方式传送到所述信号转换器；

所述信号转换器，还用于将接收到的频分复用方式的下行高频模拟信号和语音信号分离，将分离出的语音信号传送给所述电话机。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

中继器，分别通过电话线与所述信号转换器和所述数字线路接入复用器相连，用于放大所述信号转换器和所述数字线路接入复用器之间传送的上行高频模拟信号和下行高频模拟信号。

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