CN104184637A - 综采工作面数据传输系统及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种综采工作面数据传输系统及其数据传输方法，该系统包括多个网络接入器、交换机、监控中心、现场总线设备和网络设备；其中一个网络接入器通过所述交换机连接至所述监控中心；每个网络接入器与相邻的网络接入器通过多载波频分复用宽带传输线连接，形成第一传输通道；每个网络接入器与相邻的网络接入器还通过通信总线连接，形成第二传输通道；每个网络接入器通过现场总线与现场总线设备连接、通过宽带传输线与网络设备连接；网络设备与监控中心之间通过第一传输通道进行通信；现场总线设备与监控中心之间通过第一传输通道或第二传输通道进行通信。本发明具有冗余传输信道，提高系统可靠性，也简化了系统后续维护。

Description

综采工作面数据传输系统及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及综采工作面技术领域，特别是涉及一种综采工作面数据传输系统，以及一种综采工作面数据传输系统的数据传输方法。

背景技术

随着矿井综采工作面信息化、网络化、智能化的不断发展，工作面无人化、少人化水平的不断提高，自动化控制对工况环境适应性要求的不断深入，工作面各种生产设备、传感器、网络视频、语音、智能终端等设备种类和数量的不断增加，综采工作面现场业务数据接入与传输的需求正在不断增多。

传统的工作面数据接入与传输系统，主要以各厂家自身的监控系统为中心，基于各自独立的现场总线，总线协议类型众多，缺乏统一的通信协议标准和网络结构，容易形成信息孤岛，还存在严重的重复建设问题；此外，随着工作面自动化程度和信息化管理的不断深入，信息量正在呈级数增长，部分设备已采用网络接口，而现场总线传输速率偏低，无法满足工作面网络设备的接入需求，因此，传统的数据接入与传输方式已经严重制约了煤矿数字化生产的发展。

目前，虽然已有采用内置交换机作为综合接入器来实现工作面数据接入与以太网传输的系统，但此类系统或方法所有数据或信令的传输完全依赖单一的工作面以太网，并采用交换机端口串接完成组网，存在以下不足：

所有数据均依赖于单一的工作面以太网络传输，无系统自身管理信令的专用传输通道，当网络流量负荷增大或网络不稳定时，数据传输的实时性、可靠性易受影响，无法满足现场高优先级控制数据的传输要求，特别当系统内中间组网设备或线路出现故障时，其异常检测、告警信息也无法及时、有效的传输至监控平台；

由于工作面现场空间条件极为有限和特殊，此类系统采用交换机端口串联的组网方式，无正常网络汇聚的架构，当覆盖现场较大，接入器结点数量增多时，从串行的尾部至头部数据流量线性递增，网络数据冲突、延时增加、网络抖动等问题会显著增加，导致网络传输质量下降。

发明内容

基于此，本发明提供一种综采工作面数据传输系统及其数据传输方法，能简化系统维护、优化传输网络结构、提高系统的可靠性与适用性。

一种综采工作面数据传输系统，包括多个网络接入器、交换机、监控中心、现场总线设备和网络设备；

其中一个网络接入器通过所述交换机连接至所述监控中心；

每个网络接入器与相邻的网络接入器通过多载波频分复用宽带传输线连接，形成第一传输通道；每个网络接入器与相邻的网络接入器还通过通信总线连接，形成第二传输通道；

每个所述网络接入器通过现场总线与所述现场总线设备连接、通过宽带传输线与网络设备连接；

所述网络设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道进行通信；所述现场总线设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道或第二传输通道进行通信。

一种综采工作面数据传输系统的数据传输方法，包括如下步骤：

所述网络接入器根据预设的ID增址方向、起始ID、结束ID获取其自身ID号；其中，各台所述网络接入器的ID号按各台所述网络接入器的物理位置顺序依次递增或依次递减；

所述网络接入器根据所述ID号为与其连接的所述网络设备配置IP地址、以及根据所述ID号为与其连接的现场总线设备配置设备编号。

上述综采工作面数据传输系统，各个网络接入器之间通过多载波频分复用宽带传输线和通信总线连接，系统形成了两个数据传输通道；网络数据采用第一传输通道，而对于现场总线数据可选择两个传输通道进行通信；本发明在传统以太网传输线路上变换信号物理层传输方式，为系统提供工作面第二通信总线，可为高优先级控制的现场数据提供专用信道，改变了传输网络汇聚层的物理层信号传输方式，提高系统可靠性；通过各网络接入器物理上的总线型连接方式实现数据链路层的星型网络，也优化了传输网络结构。

本发明系统的数据传输方法，按接入设备物理位置实时分配IP和设备号，极大地简化系统后续维护；本发明在传统以太网传输线路上变换信号物理层传输方式，通过总线型连接方式实现数据链路层的星型网络，具有冗余传输信道，系统可靠性较高；通过单节点内嵌web服务实现全系统信息管理，对组网设备、接入设备的管理极为便捷；具有优化传输网络结构、提高系统的可靠性与适用性的优点。

附图说明

图1为本发明综采工作面数据传输系统在一实施例中的结构示意图。

图2为本发明综采工作面数据传输系统的数据传输方法在一实施例中的流程示意图。

图3为本发明综采工作面数据传输系统在一实施例中网络接入器配置自身ID号的示意图。

图4为本发明综采工作面数据传输系统在一实施例中上行数据的传输示意图。

图5为本发明综采工作面数据传输系统在一实施例中下行数据的传输示意图。

图6为本发明综采工作面数据传输系统在一实施例中状态信息处理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明实施例综采工作面数据传输系统的结构示意图，包括多个网络接入器(121～12n)、交换机131、监控中心111、总线设备和网络设备；

其中一个网络接入器121通过所述交换机131连接至监控中心111；

每个网络接入器与相邻的网络接入器通过多载波频分复用宽带传输线连接，形成第一传输通道；每个网络接入器与相邻的网络接入器还通过通信总线连接，形成第二传输通道；

每个所述网络接入器通过现场总线与现场总线设备连接、通过宽带传输线与网络设备连接；

所述网络设备与所述监控中心111之间通过所述第一传输通道进行通信；所述总线设备与所述监控中心111之间通过所述第一传输通道或第二传输通道进行通信；

本实施例中，综采工作面数据传输系统内多台网络接入器间串行连接，形成工作面全覆盖的数据接入与传输网络，其中，首台网络接入器设置有光纤接口，通过矿用光缆与交换机连接，交换机通过矿井环网连接监控中心，监控中心设置有监控PC，可通过接入矿井环网实现对工作面设备的数据访问。

所述网络接入器有多台，实际数量视工作面接入设备的数量及其物理位置分布而确定；具体的，各个所述网络接入器可依次沿综采工作面走向布置，沿综采工作面走向的第一台网络接入器通过所述交换机连接至监控中心；网络接入器依次沿综采工作面走向布置，可与设置在综采工作面上不同位置的设备连接，进一步减少布线；监控中心可设置在矿井下或矿井外，首台网络接入器设置有光纤接口，通过交换机与矿井以太网与监控中心连接，可方便对其他网络接入器的管理。

通信总线与多载波频分复用宽带传输线两部分共用一根四芯线缆，网络接入器可为既有的四芯传输接口，相邻网络接入器之间采用包括通信总线与多载波频分复用宽带传输线的四芯线缆连接。

所述网络接入器，可设置有多载波频分复用宽带传输模块，与相邻网络接入器通过多载波频分复用宽带传输线相连，依此形成工作面第一传输通道，完成工作面内各台网络接入器之间的以太网物理层信号变换，依据数据链路层信息完成IP数据包的交换与传输；

所述网络接入器，通过通信总线与相邻网络接入器相连，依此形成工作面第二传输通道，为系统自身信令或高优先级接入数据提供高可靠的传输通道；

所述网络接入器，内置以太网交换机，可在工作面为多路现场网络设备提供直接接入；

上述的相邻网络接入器之间的通信总线可为CAN、RS485、RS422、RS232等现场总线中的一种；

网络接入器可设置有CAN、RS485、RS422、RS232等多种现场总线接口，可与多个总线设备(图1中以生产设备和现场传感器为例)连接；网络接入器也内置TCP/IP协议栈，可与多个网络设备(图1中以网络视频设备和语音通话设备为例)连接，可实现多种现场总线接入数据至以太网数据的直接桥转与传输，完成多种总线设备的数据接入与以太网传输。

所述矿用光缆，将工作面带光口网络接入器(即图中的首台网络接入器121)与矿井环网交换机相连，实现工作面以太网传输网络与矿井环网的互联。

所述监控中心，可设置监控计算机，可通过接入矿井环网实现对工作面各接入设备的数据访问，可通过在监控计算机上浏览器访问网络接入器121的嵌入式Web页面，便捷地对整个工作面接入与传输系统进行管理，包括系统状态查看与参数修改。

网络设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道进行通信；所述现场总线设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道或第二传输通道进行通信；其中，现场数据中，若是为高优先级的现场数据，可通过第二传输通道进行通信；为高优先级的数据提供专用通道，提高系统的可靠性；若是非高优先级的现场数据，可通过第一传输通道进行通信；高优先级或非高优先级，可根据预先设置的优先级标准而确定。

本发明还提供综采工作面数据传输系统的数据传输方法，如图2所示，可包括如下步骤：

S21、所述网络接入器根据预设的ID增址方向、起始ID、结束ID获取其自身ID号；其中，各台所述网络接入器的ID号按各台所述网络接入器的物理位置顺序依次递增或依次递减；

S22、所述网络接入器根据所述自身ID号为与其连接的所述网络设备配置IP地址、以及根据所述自身ID号为与其连接的现场总线设备配置设备编号。

本实施例中，在配置网络时，可先将各网络接入器内置的各端口、宽带传输模块等均保持为禁用状态，保证系统内所有组网设备、网络接入设备之间无网络连接；

各网络接入器通过相邻的通信总线(即第二传输通道)，可按各台网络接入器的物理位置的顺序对自身ID号进行分配；各台所述网络接入器的ID号按各台所述网络接入器的物理位置顺序依次递增或依次递减；各台网络接入器通过宽带传输线和通信总线串联连接，其ID号也按物理位置顺序依次递增或依次递减；

网络接入器根据自身ID号，为内置TCP/IP协议栈、现场接入的网络设备配置IP地址；

网络接入器根据自身ID号，为现场总线接口上已连接的总线设备分配设备编号。

具体的，所述网络设备的IP地址可包括子网地址和主机地址，所述子网地址为预设的系统参数，所述主机地址包括与所述网络设备连接的网络接入器的ID号，以及所述网络设备与所述网络接入器连接的网口的接口号；本实施例中，IP地址由子网地址和主机地址两部分组成，其中子网地址与系统参数设置一致，主机地址再分为两部，第一部分与本机ID号相同，第二部分与所在网络接入器网口的接口号相同，本机内置TCP/IP协议栈使用网口接口号0；

所述现场总线设备的编号包括与所述现场总线设备连接的网络接入器的ID号，以及所述现场总线设备与所述网络接入器连接的接口的接口号；本实施例中，设备编号由两部分内容组成，第一部分为所在网络接入器自身ID号，第二部分为接入设备所在网络接入器接口的接口号。

完成上述网络配置后，可使各网络接入器内置交换机的端口、多载波频分复用宽带传输模块等上电连接，系统数据链路层正常工作后，各网络接入器内置交换机和多载波频分复用宽带传输模块生成与当前网络连接情况相应的MAC地址转发表，系统网络依据IP数据包的地址信息进行路由选择与传输，进行正常的数据接入与以太网传输。

上述的网络接入器根据其在所有网络接入器的物理位置顺序配置其自身ID号，在一较佳实施例中，可为：

所述网络接入器包括ID服务器和普通网络接入器，所述ID服务器为所述沿综采工作面走向的第一台网络接入器，所述普通网络接入器为除所述ID服务器外的其他网络接入器；

所述ID服务器在判断其自身未获取到ID时，生成ID统计命令；系统在进行ID号初始化时，各台网络接入器都未配置ID，ID服务器首先需统计系统中网络接入器的连接个数；

所述ID统计命令从所述ID服务器依次传输至最后一台普通网络接入器，得到所有网络接入器的数量值；ID统计命令从首台网络接入器，即ID服务器，通过第二传输通道依次传输至最后一台普通网络接入器，每经过一台网络接入器时可进行计数，传输到最后一台普通网络接入器时，即可统计出所有网络接入器的数量值；

最后一台普通网络接入器根据所述数量值(ID_Count)和预设的ID起始号(ID_Beg)和增址方向生成ID确认命令，所述ID确认命令从最后一台普通网络接入器依次传输至所述ID服务器，各台普通网络接入器根据所述ID确认命令配置其ID号；

其中，当ID增址方向远离所述ID服务器时，所述ID服务器的ID号为所述ID起始号，各台所述普通网络接入器的ID号向远离所述ID服务器的方向依次递增，最后一台所述普通网络接入器的ID号为所述数量值与所述起始号之和减一；当所述ID增址方向趋近于所述ID服务器时，所述ID服务器的ID号为所述数量值与所述起始号之和减一，其余各台所述普通网络接入器的ID号向远离所述ID服务器方向依次递减，最后一台普通网络接入器的ID号为所述起始号。

本实施例中，在ID统计命令到达最后一台网络接入器，此时已统计出所有网络接入器的数量值(ID_Count)，最后一台网络接入器可生成ID确认命令，ID确认命令从最后一台网络接入器从后往前依次传输到ID服务器，每台网络接入器在ID确认命令经过时，可根据数量值以及ID确认命令经过的网络接入器的个数，配置自身ID号；在配置时，可按依次递增顺序，也可按依次递减顺序，ID号的具体数值与统计数量值(ID_Count)、ID起始号(ID_Beg)、ID增址方向相关联。

具体的，所述ID服务器：当判断其自身未获取到ID时，向相邻的普通网络接入器发送ID统计帧，其中，所述ID统计帧中的所述数量值的初始值为一；

所述普通网络接入器：

当接收到所述ID统计帧后，将所述ID统计帧中的数量值(ID_Count)加一；

若远离所述ID服务器方向连接有相邻网络接入器，则向所述远离ID服务器方向的相邻网络接入器转发所述ID统计帧；

若远离所述ID服务器方向已无与相邻网络接入器连接，则：当预设的增址方向远离所述ID服务器时，配置自身ID号为所述数量值与所述起始号之和减一(ID_Count+ID_Beg-1)，并向趋近所述ID服务器方向的相邻网络接入器发送ID确认帧，其中，所述ID确认帧中具有ID号设置值(ID_Num)，所述ID号设置值(ID_Num)为所述自身ID号减一；当所述增址方向趋向ID服务器时，配置自身ID号为ID起始号(ID_Beg)，并向趋近所述ID服务器方向的相邻网络接入器发送ID确认帧，其中，所述ID确认帧中的所述ID号设置值(ID_Num)为所述自身ID号加一；

当接收到相邻网络接入器的ID确认帧时，配置自身ID号为所述ID确认帧中的ID号设置值(ID_Num)；

所述ID服务器：当接收到所述ID号确认帧时，配置自身ID号为所述ID确认帧中的ID号设置值(ID_Num)。

在各网络接入器配置自身ID号后，若有新的网络接入器接入，或者有网络接入器断开等情况时，各网络接入器需对自身ID号进行重新配置；具体的，可为：

所述普通网络接入器：

当检测到其自身未配置ID号时，向相邻的网络接入器发送ID号请求命令帧；

当接收到所述ID号请求命令帧时，向相邻的趋近所述ID服务器方向的网络接入器转发所述ID请求命令帧，直至所述ID请求命令帧发送到所述ID服务器；

当检测到已配置有ID号时，且远离ID服务器的方向已无相邻的网络接入器与其相连时：若预设的ID增址方向为远离ID服务器时，则以其ID号作为实际结束ID号按预设周期向所述ID服务器方向发送实际结束ID号设置帧；若预设的ID增址方向为趋近ID服务器时，则以其ID号作为实际起始ID号按预设周期向所述ID服务器方向发送实际起始ID号设置帧；

当接收到相邻的网络接入器发送的实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧时，向趋近所述ID服务器方向的相邻的网络接入器转发所述实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧，直至实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧到达所述ID服务器；

所述ID服务器：当接收到所述ID请求命令帧，或者根据所述实际起始ID号设置帧判断所述实际ID起始号与预设的系统ID起始号不同，或者根据所述实际结束ID号设置帧判断实际ID结束号与预设的系统ID结束号不同时，则向相邻的普通网络接入器发送所述ID统计帧。

结合图3，进一步阐述各网络接入器根据物理位置顺序配置其自身ID号的过程；图3中示出了两台普通网络接入器和ID服务器，其中最左边的普通网络接入器为系统尽头的网络接入器，即远离ID服务器的最后一台网络接入器；

B1).工作面上普通接入器，若其自身无ID号(即ID为0)，则向其左右邻网络接入器发送ID号请求命令帧；

B2).工作面上普通接入器，当其收到来自邻近的ID请求帧后，向其趋近ID服务器方向的下一台转发该ID请求帧，直至到达ID服务器；

B3).工作面上普通接入器，若其自身存在ID号时(即ID非0)，且其向远离ID服务器的方向已无下一台普通接入器与其相连时：若ID增址方向为远离ID服务器时，则以本机ID号作为系统结束ID号向ID服务器方向发送实际结束ID号设置帧；若增址方向趋近ID服务器时，则以本机ID号作为系统起始ID号向ID服务器方向发送实际起始ID号设置帧；

B4).工作面上普通接入器，当收到来自邻近网络接入器的实际起始ID号设置帧、实际结束ID号设置帧后，向趋近ID服务器方向的下一台网络接入器转发该数据帧，直至到达ID服务器；

B5).工作面上ID服务器，当其判断“自身无ID号”或“有收到来自系统内的ID请求帧”或“发现实际ID结束和起始号与系统设置参数”不一致时，则向远离ID服务器方向的下一台普通接入器发送ID统计帧，ID统计帧中的数量(Count_ID)字段初始值为1；

B6).工作面上普通接入器，当接收到来自邻近的ID统计帧后，首先将ID统计帧中的数量(Count_ID)字段值加1，若判断本机非位于系统尽头，则向远离ID服务器方向的下一台转发ID统计帧；若本机已是系统尽头：当增址方向远离ID服务器时，将(Count_ID+ID_BEG-1)值作为本机ID号，然后向趋近ID服务器方向的下一台发送ID确认帧；当增址方向趋向ID服务器时，将ID_BEG字段值作为本机ID号，然后向趋近ID服务器方向的下一台发送ID确认帧；ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)字段初始值与系统尽头普通接入器ID号一致；

B7).工作面上普通接入器，当接收到来自邻近的ID确认帧后，首先将ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)作为本机ID号，并修改ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)：若增址方向远离ID服务器，则将ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)字段值减1，若增址方向趋向ID服务器，则将ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)字段值加1，然后向趋近ID服务器方向的下一台转发ID确认帧，依此直至到达ID服务器；

B8).工作面上ID服务器，当接收到所述ID号确认帧时，配置自身ID号为所述ID确认帧中的ID号设置值(ID_NUM)。

在所有网络接入器完成ID号配置，网络设备IP地址配置，现场总线设备编号配置后，则可进行数据传输；

接下来结合图4，阐述本系统的上行数据传输过程，即网络设备或现场总线设备发送数据至监控中心的过程。

F1).系统接入数据分为两类，网络数据(即网络设备发送的数据，如网络视频、IP电话等)和现场总线数据(即现场总线设备发送的数据，如采煤机监控数据、现场传感器采集的数据等)；现场总线数据分为高优先级数据和非高优先级数据；

F2).若上传网络数据，生成IP数据包；由网络接入器的内置交换机、多载波频分复用宽带传输模块、环网交换机依据IP数据包中的地址信息完成路由选择与交换后，直接传送至监控PC端的TCP目的端口；

F3).若接入现场总线数据，首先向该数据中添加上传的现场总线设备的编号；

F4).若接入现场总线数据为非高优先级数据，则直接利用本机与监控中心的TCP连接，经由工作面以太网络(即第一传输通道)进行传输；

F5).若接入现场总线数据为高优先级数据，则不直接通过工作面以太网络进行IP传输，而是通过第二传输通道进行传输；数据首先通过相邻网络接入器的通信总线发送至ID服务器，再由环网交换机依据IP数据包中的信息完成路由选择与交换后，将接入数据传输至监控PC的TCP目的端口，将接入数据传输至监控PC的TCP目的端口。

结合图5，阐述本系统的下行数据传输过程，即监控中心发送数据至网络设备或总线设备的过程。

G1).监控PC产生的查询或控制指令数据；

G2).若目的端是网络设备，通过第一传输通道传输数据，由PC监控软件与网络设备间建立的TCP连接，经网络接入器内置交换机、多载波频分复用宽带传输线、环网交换机组成的工作面传输网络，依据IP数据包中的地址信息完成路由选择与交换，将数据直接送达目的网络设备的TCP端口；

G3).若目的端是总线设备，则向数据部分添加目的设备的编号；

G4).若为非高优先级数据，则通过第一传输通道，监控PC与目的现场接入设备所在网络接入器之间的TCP连接，经由工作面IP网络进行传输，最后由目的接入设备所在网络接入器将数据发送至目的现场总线设备；

G5).若为高优先级数据，则通过第二传输通道，通过监控PC与ID服务器之间的TCP连接，ID服务器依据设备编号信息通过通信总线将数据发送至目的现场总线设备所在的网络接入器，最后由网络接入器将数据发送至目的现场总线设备。

在一较佳实施例中，还可包括步骤：

所述普通网络接入器：

根据预设的时间周期，向趋近所述ID服务器的相邻网络接入器发送自身状态信息帧；

当接收到相邻普通接入器发送的所述自身状态信息帧时，向趋近所述ID服务器的相邻网络接入器转发所述自身状态信息帧，直至到达所述ID服务器；

所述ID服务器：开辟系统状态信息存储区、生成自身状态信息帧、接收所述普通接入器发送的自身状态信息帧，并将所述自身状态信息帧、每台所述网络接入器状态信息的内容保存并映射至状态信息存储区。

所述监控中心向所述ID服务器发送状态信息查询请求；

所述ID服务器：

当接收到所述状态信息查询请求时，根据每台网络接入器及其状态信息在所述系统状态信息存储区中的映射关系，从所述系统状态信息存储区中获取相应网络接入器的状态信息，将所述网络接入器的状态信息发送至所述监控中心。

所述监控中心根据接收到的对目的网络接入器的状态信息修改内容生成参数修改帧；

所述ID服务器：

当接收到所述参数修改帧时，根据目的网络接入器的状态信息在所述系统状态信息存储区的映射关系，修改所述系统状态信息存储区相应的内容，并向相邻的网络接入器发送所述参数修改帧；

所述普通网络接入器用于接收所述参数修改帧并转发至相邻的网络接入器，直至所述参数修改帧到达目的网络接入器；根据所述参数修改帧检测到自身为所述目的网络接入器时，依据状态信息修改内容更新自身状态信息。

结合图6，阐述本系统对各现场总线设备或网络设备的状态信息处理过程：

H1).在ID服务器内开辟固定的系统状态信息存储区，用于实时保存系统内每台网络接入器的状态与设置参数信息；

H2).系统内普通接入器按固定周期，经由工作面相邻网络接入器的通信总线，向ID服务器方向的下一台相邻网络接入器发送自身状态信息帧，状态信息帧包括：系统ID起/止范围、本机ID号、本机接入设备连接状态与传输流量、本机TCP/UDP连接设置参数、本机错误与异常信息；

H3).系统内普通接入器收到来自相邻网络接入器的状态信息帧后，向趋近ID服务器方向的下一台相邻网络接入器转发该数据帧，直至到达ID服务器；

H4).ID服务器收到状态信息帧后，按状态信息帧中的ID号，将状态信息帧中的信息内容映射更新至ID服务器系统状态信息存储区；

H5).用户查询系统状态或修改参数时，在监控PC浏览器地址栏输入ID服务器的IP地址(即“HTTP://ID服务器IP地址”)；本实施例中，监控中心与ID服务器通信时，由于ID服务器已配置有IP地址，可直接采用web方式进行通信，无需部署PC客户端软件，极大便捷了系统管理；

H6).ID服务器的web服务器收到HTTP请求后，向监控PC浏览器返回用户登陆页面；

H7).用户可在监控PC的浏览器上打开登陆页面，输入用户名密码，验证通过后，ID服务器的web服务器向PC浏览器返回系统信息查询与参数设置页面，将系统状态信息存储区的内容通过HTTP协议映射至PC浏览器上的信息查询与参数设置页面，用户即可查看整个系统状态信息；

H8).当用户实际使用中需要对参数进行修改配置时，可在页面上参数修改表单内修改参数，点击确认后，PC上的web浏览器向ID服务器发送参数修改帧，参数修改帧中可包含：需修改的目的网络接入器ID号、参数项目、参数值、参数是否为全局参数等内容；

H9).ID服务器的web服务器收到参数修改帧后，首先按参数修改帧内容，对其内部系统状态信息存储区的对应内容进行更新，当设置参数项有更新时，则向远离ID服务器方向的下一台相邻网络接入器转发参数修改帧，直至需修改的目的网络接入器收到该数据帧，并按对应内容更新参数设置。

本实施例中，系统按物理位置自动分配各个网络接入器IP地址、接入总线设备编号、接入网络设备IP地址，保证系统逻辑地图与设备实物地址的实时准确对应，简化了设备管理，提高了系统可靠性；系统设备管理采用嵌入web服务器，用户无需安装或部署PC客户端软件，极大便捷了系统管理。

本发明综采工作面数据传输系统，各个网络接入器之间通过多载波频分复用宽带传输线和通信总线连接，系统形成了两个数据传输通道；网络数据采用第一传输通道，而对于现场总线数据可选择两个传输通道进行通信；本发明在传统以太网传输线路上变换信号物理层传输方式，为系统提供工作面第二通信总线，可为高优先级控制的现场数据提供专用信道，改变了传输网络汇聚层的物理层信号传输方式，提高系统可靠性；通过各网络接入器物理上的总线型连接方式实现数据链路层的星型网络，也优化了传输网络结构。

本发明系统的数据传输方法，按接入设备物理位置实时分配IP和设备号，极大地简化系统后续维护；本发明在传统以太网传输线路上变换信号物理层传输方式，通过总线型连接方式实现数据链路层的星型网络，具有冗余传输信道，系统可靠性较高；通过单节点内嵌web服务实现全系统信息管理，对组网设备、接入设备的管理极为便捷；具有优化传输网络结构、提高系统的可靠性与适用性的优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种综采工作面数据传输系统，其特征在于，包括多个网络接入器、交换机、监控中心、现场总线设备和网络设备；

其中一个网络接入器通过所述交换机连接至所述监控中心；

每个网络接入器与相邻的网络接入器通过多载波频分复用宽带传输线连接，形成第一传输通道；每个网络接入器与相邻的网络接入器还通过通信总线连接，形成第二传输通道；

每个所述网络接入器通过现场总线与所述现场总线设备连接、通过宽带传输线与所述网络设备连接；

所述网络设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道进行通信；所述现场总线设备与所述监控中心之间通过所述第一传输通道或第二传输通道进行通信。

2.根据权利要求1所述的综采工作面数据传输系统，其特征在于，各个所述网络接入器依次沿综采工作面走向布置，沿综采工作面走向的第一台网络接入器通过所述交换机连接至监控中心。

3.一种如权利要求1～2任一项所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述网络接入器根据预设的ID增址方向、起始ID、结束ID获取其自身ID号；其中，各台所述网络接入器的ID号按各台所述网络接入器的物理位置顺序依次递增或依次递减；

所述网络接入器根据所述自身ID号为与其连接的所述网络设备配置IP地址、以及根据所述自身ID号为与其连接的现场总线设备配置设备编号。

4.根据权利要求3所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，所述网络接入器包括ID服务器和普通网络接入器，所述ID服务器为所述沿综采工作面走向的第一台网络接入器，所述普通网络接入器为除所述ID服务器外的其他网络接入器；

所述网络接入器根据预设的ID增址方向、起始ID、结束ID获取其自身ID号的步骤包括：

所述ID服务器在判断其自身未获取到ID号时，生成ID统计命令；

所述ID统计命令从所述ID服务器依次传输至最后一台普通网络接入器，得到所有网络接入器的数量值；

最后一台普通网络接入器根据所述数量值和预设的ID起始号生成ID确认命令，所述ID确认命令从最后一台普通网络接入器依次传输至所述ID服务器，各台网络接入器根据所述ID确认命令配置其ID号；

其中，当ID增址方向远离所述ID服务器时，所述ID服务器的ID号为所述ID起始号，各台所述普通网络接入器的ID号向远离所述ID服务器的方向依次递增，最后一台所述普通网络接入器的ID号为所述数量值与所述起始号之和减一；当所述ID增址方向趋近于所述ID服务器时，所述ID服务器的ID号为所述数量值与所述起始号之和减一，其余各台所述普通网络接入器的ID号向远离所述ID服务器方向依次递减，最后一台普通网络接入器的ID号为所述起始号。

5.根据权利要求4所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：

所述ID服务器：当判断其自身未获取到ID时，向相邻的普通网络接入器发送ID统计帧，其中，所述ID统计帧中的所述数量值的初始值为一；

所述普通网络接入器：

当接收到所述ID统计帧后，将所述ID统计帧中的数量值加一；

若远离所述ID服务器方向连接有相邻网络接入器，则向所述远离ID服务器方向的相邻网络接入器转发所述ID统计帧；

若远离所述ID服务器方向已无与相邻网络接入器连接，则：当预设的增址方向远离所述ID服务器时，配置自身ID号为所述数量值与所述起始号之和减一，并向趋近所述ID服务器方向的相邻网络接入器发送ID确认帧，其中，所述ID确认帧中具有ID号设置值，所述ID号设置值为所述自身ID号减一；当所述增址方向趋向ID服务器时，配置自身ID号为所述ID起始号，并向趋近所述ID服务器方向的相邻网络接入器发送ID确认帧，其中，所述ID确认帧中的所述ID号设置值为所述自身ID号加一；

当接收到相邻网络接入器的ID确认帧时，配置自身ID号为所述ID确认帧中的ID号设置值；

所述ID服务器：当接收到所述ID号确认帧时，配置自身ID号为所述ID确认帧中的ID号设置值。

6.根据权利要求5所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：

所述普通网络接入器：

当检测到其自身未配置ID号时，向相邻的网络接入器发送ID号请求命令帧；

当接收到所述ID号请求命令帧时，向相邻的趋近所述ID服务器方向的网络接入器转发所述ID请求命令帧，直至所述ID请求命令帧发送到所述ID服务器；

当检测到已配置有ID号时，且远离ID服务器的方向已无相邻的网络接入器与其相连时：若预设的ID增址方向为远离ID服务器时，则以其ID号作为实际结束ID号按预设周期向所述ID服务器方向发送实际结束ID号设置帧；若预设的ID增址方向为趋近ID服务器时，则以其ID号作为实际起始ID号按预设周期向所述ID服务器方向发送实际起始ID号设置帧；

当接收到相邻的网络接入器发送的实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧时，向趋近所述ID服务器方向的相邻的网络接入器转发所述实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧，直至实际起始ID号设置帧或实际结束ID号设置帧到达所述ID服务器；

所述ID服务器：当接收到所述ID请求命令帧，或者根据所述实际起始ID号设置帧判断所述实际ID起始号与预设的系统ID起始号不同，或者根据所述实际结束ID号设置帧判断实际ID结束号与预设的系统ID结束号不同时，则向相邻的普通网络接入器发送所述ID统计帧。

7.根据权利要求4所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：

所述普通网络接入器：根据预设的时间周期，向趋近所述ID服务器的相邻网络接入器发送自身状态信息帧；当接收到相邻普通网络接入器发送的所述自身状态信息帧时，向趋近所述ID服务器的相邻网络接入器转发所述自身状态信息帧，直至到达所述ID服务器；

所述ID服务器：开辟系统状态信息存储区、生成自身状态信息帧、接收所述普通接入器发送的自身状态信息帧，并将所述自身状态信息帧、每台所述网络接入器状态信息的内容保存并映射至所述系统状态信息存储区。

8.根据权利要求7所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：

所述监控中心向所述ID服务器发送状态信息查询请求；

所述ID服务器：当接收到所述状态信息查询请求时，根据每台网络接入器及其状态信息在所述系统状态信息存储区中的映射关系，从所述系统状态信息存储区中获取相应网络接入器的状态信息，将所述网络接入器的状态信息发送至所述监控中心。

9.根据权利要求8所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：

所述监控中心根据接收到的对目的网络接入器的状态信息修改内容生成参数修改帧；

所述ID服务器：当接收到所述参数修改帧时，根据目的网络接入器的状态信息在所述系统状态信息存储区的映射关系，修改所述系统状态信息存储区相应的内容，并向相邻的网络接入器发送所述参数修改帧；

所述普通网络接入器：接收所述参数修改帧并转发至相邻的网络接入器，直至所述参数修改帧到达目的网络接入器；根据所述参数修改帧检测到自身为所述目的网络接入器时，根据状态信息修改内容更新自身状态信息。

10.根据权利要求3所述的综采工作面数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，所述网络设备的IP地址包括子网地址和主机地址，所述子网地址为预设的系统参数，所述主机地址包括与所述网络设备连接的网络接入器的ID号，以及所述网络设备与所述网络接入器连接的网口的接口号；所述现场总线设备的编号包括与所述现场总线设备连接的网络接入器的ID号，以及所述现场总线设备与所述网络接入器连接的接口的接口号。