CN110120913A - 一种多功能融合通信网关 - Google Patents

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丁明洋
崔少鹏
程家林
李凤华
黄荣强
王波
罗春虎
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Abstract

本发明公开了一种多功能融合通信网关，包括电源及与电源连接的电源管理模块，还包括分别与电源管理模块连接的主机及数据传输模块，其中：主机与数据传输模块电连接，主机包括主机模块及数字总线模块，主机模块用于不同通信协议的解析，数字总线模块用于实现主机与终端设备的通信；数据传输模块用于连通主机与服务器。本发明公开的多功能融合通信网关具备多种接口、多种通信协议解析，集采集、传输、分析控制、数据接入等多种功能，能够实现矿井深度融合和联动控制。

Description

一种多功能融合通信网关
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体为一种多功能融合通信网关。
背景技术
随着对矿山环境的全面感知，各类智能（对环境、人、物）感知设备已逐渐覆盖矿山的每一个角落。在矿山恶劣环境下，迫切需要通过技术与装备的研究开发，充分保障泛在信息感知过程的数据有效性、系统可靠性和安全可控性。每个生产矿井都运行着通信、监控、自动化控制等多个业务网，但这些矿井每个业务网都独立建设，缺乏完整的统筹规划；目前矿山井下信息化建设中的设备与设备，设备与信息，信息与信息孤立，现有网关设备存在支持协议种类单一，计算、分析、筛选、通信等能力较低的问题。
针对当前矿山信息化建设过程对高度集成化、智能化的趋势，结合融合通信网络架构及传输技术与装备的需要，本发明公开了一种多功能融合通信网关，具备多种接口、多种通信协议解析，集采集、传输、分析控制、数据接入等多种功能，能够实现矿井深度融合和联动控制。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明公开了一种多功能融合通信网关，具备多种接口、多种通信协议解析，集采集、传输、分析控制、数据接入等多种功能，能够实现矿井深度融合和联动控制。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种多功能融合通信网关，包括电源及与电源连接的电源管理模块，还包括分别与电源管理模块连接的主机及数据传输模块，其中：
主机与数据传输模块电连接，主机包括主机模块及数字总线模块，主机模块用于不同通信协议的解析，数字总线模块用于实现主机与终端设备的通信；
数据传输模块用于连通主机与服务器。
优选地，数据传输模块包括万兆交换机和/或千兆交换机。
优选地，主机模块包括核心处理器、闪存、同步动态随机存储器、电源电路及接口电路，电源电路用于连通核心处理器与电源管理模块，接口电路包括用于连通主机及其他模块的通信接口。
优选地，数字总线模块的数字总线制式包括RS485总线和/或CAN总线。
优选地，主机还包括控制模块，控制模块用于根据主机预设控制逻辑实现控制输出功能。
优选地，主机还包括无线通信模块，无线通信模块包括LTE单元、Wifi单元、LORA单元、RFID单元及UWB单元中的任意一个或多个。
优选地，主机还包括音频模块，音频模块能够实现SIP会话协议转VOIP语音通话。
优选地，还包括分别与主机及电源管理模块电连接的人机交互模块，人机交互模块包括信息显示装置及指令输入装置。
优选地，还包括配置管理模块，配置管理模块用于设备网络搜索及管理，网络参数配置，设备通信参数配置，和端口数据优先级配置及管理中的任意一项或多项。
综上所述，本发明公开了一种多功能融合通信网关，包括电源及与电源连接的电源管理模块，还包括分别与电源管理模块连接的主机及数据传输模块，其中：主机与数据传输模块电连接，主机包括主机模块及数字总线模块，主机模块用于不同通信协议的解析，数字总线模块用于实现主机与终端设备的通信；数据传输模块用于连通主机与服务器。本发明公开的多功能融合通信网关具备多种接口、多种通信协议解析，集采集、传输、分析控制、数据接入等多种功能，能够实现矿井深度融合和联动控制。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明公开的一种多功能融合通信网关的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明公开的一种多功能融合通信网关的一种具体实施方式的实现框图；
图3为本发明公开的一种多功能融合通信网关的一种具体实施方式的主机原理框图。
如图标记说明：电源1、数据传输模块2、电源管理模块3、人机交互模块4、配置管理模块5、主机6、主机模块61、数字总线模块62、控制模块63、音频模块64、无线通信模块65。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本发明公开了一种多功能融合通信网关，包括电源及与电源连接的电源管理模块，还包括分别与电源管理模块连接的主机及数据传输模块，其中：
主机与数据传输模块电连接，主机包括主机模块及数字总线模块，主机模块用于不同通信协议的解析，数字总线模块用于实现主机与终端设备的通信；
数据传输模块用于连通主机与服务器。
在本发明中，电源管理模块主要功能为：将24V本安电源转换为各模块使用的5V、3.3V等直流电压电源，此外，本发明中的电源管理模块还同时具备过压过流保护功能。
与现有技术相比，本发明实现了多种协议解析，能实现矿井深度融合和联动控制，打通了各独立系统间的壁垒，能大幅提升安全生产监控的实时响应速率和利用率。此外，本发明的网关系统的结构更为简单，可大大减少井下设备量，并降低维护量，进一步降低安全生产的成本。
具体实施时，数据传输模块包括万兆交换机和/或千兆交换机。
本发明中，数据传输模块由万兆交换机及千兆交换机组成，外设4个万兆SFP+、16个SFP。数据传输模块可组建环网，包括万兆环网、千兆环网，各环间可构建相切环、相交环,可快速构建井下通信主干网络；数据传输模块还提供多种网络接口，除万兆光口、千兆光口外，亦支持百兆光口、百兆电口。
具体实施时，主机模块包括核心处理器、闪存、同步动态随机存储器、电源电路及接口电路，电源电路用于连通核心处理器与电源管理模块，接口电路包括用于连通主机及其他模块的通信接口。
本发明中，核心处理器可采用Cortex-A8处理器，运行Linux 3.2操作系统。可扩展多种应用模块，具备和各个功能模块通信功能，具备多种通信协议解析，可实现多系统融合和联动控制。本发明中，接口电路提供多种通信接口用以同主机相连的功能模块通信，包括但不限于高速USB、CAN总线、UART、RS232以太网总线，从而保证了主机良好的兼容性。
具体实施时，数字总线模块的数字总线制式包括RS485总线和/或CAN总线。
本发明公开的多功能融合通信网关提供多种总线方式，包括但不限于RS485总线、CAN总线等。数字总线可接入多种井下数字设备，包括但不限于安全监控系统设备、人员定位管理系统设备等。数字总线通信参数可配置，包括但不限于通信协议、通信速率、数据校验等。本发明中，数字总线用以同终端设备通信，每种总线模块由多个数字通信控制器组成，包括总线逻辑控制器、总线接口控制器及总线端口。在一种具体实施方式中，数字总线模块外设最多8路RS485总线或2路CAN总线。
具体实施时，主机还包括控制模块，控制模块用于根据主机预设控制逻辑实现控制输出功能。
在一种具体实施方式中，当存在断电装置时，控制模块外设8路无源触点信号输出接口，可驱动无源触点信号控制远程断电装置，达到控制执行目的。
具体实施时，主机还包括无线通信模块，无线通信模块包括LTE单元、Wifi单元、LORA单元、RFID单元及UWB单元中的任意一个或多个。
本发明中的无线通信模块包括LTE、Wifi、LORA、RFID、UWB等，根据不同的无线方式可实现不同应用，外设1个无线模块。例如，基于LTE，可实现基于FDD-LTE的4G无线通信，包含4G通话、数据传输等；基于UWB，可实现基于UWB的精确人员定位功能。
具体实施时，主机还包括音频模块，音频模块能够实现SIP会话协议转VOIP语音通话。
音频模块可包括控制器、信号处理电路、功放电路，可将基于SIP会话协议的音频内容转换成普通电话音频，外设2路音频接口。
具体实施时，还包括分别与主机及电源管理模块电连接的人机交互模块，人机交互模块包括信息显示装置及指令输入装置。
本发明中，人机交互模块提供友好的人机交互功能，具备通信状态指示和设备状态指示功能。信息显示装置包括显示屏、声音播放装置等，指令输入装置包括触摸屏、键盘及鼠标等，当采用触摸屏作为人机交互模块时，触摸屏是信息显示装置，也是指令输入装置。
具体实施时，还包括配置管理模块，配置管理模块用于设备网络搜索及管理，网络参数配置，设备通信参数配置，和端口数据优先级配置及管理中的任意一项或多项。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多功能融合通信网关，其特征在于，包括电源及与电源连接的电源管理模块，还包括分别与电源管理模块连接的主机及数据传输模块，其中：
主机与数据传输模块电连接，主机包括主机模块及数字总线模块，主机模块用于不同通信协议的解析，数字总线模块用于实现主机与终端设备的通信；
数据传输模块用于连通主机与服务器。
2.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，数据传输模块包括万兆交换机和/或千兆交换机。
3.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，主机模块包括核心处理器、闪存、同步动态随机存储器、电源电路及接口电路，电源电路用于连通核心处理器与电源管理模块，接口电路包括用于连通主机及其他模块的通信接口。
4.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，数字总线模块的数字总线制式包括RS485总线和/或CAN总线。
5.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，主机还包括控制模块，控制模块用于根据主机预设控制逻辑实现控制输出功能。
6.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，主机还包括无线通信模块，无线通信模块包括LTE单元、Wifi单元、LORA单元、RFID单元及UWB单元中的任意一个或多个。
7.如权利要求1所述的多功能融合通信网关，其特征在于，主机还包括音频模块，音频模块能够实现SIP会话协议转VOIP语音通话。
8.如权利要求1至6任一项所述的多功能融合通信网关，其特征在于，还包括分别与主机及电源管理模块电连接的人机交互模块，人机交互模块包括信息显示装置及指令输入装置。
9.如权利要求1至6任一项所述的多功能融合通信网关，其特征在于，还包括配置管理模块，配置管理模块用于设备网络搜索及管理，网络参数配置，设备通信参数配置，和端口数据优先级配置及管理中的任意一项或多项。
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