CN201663671U

CN201663671U - 基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统

Info

Publication number: CN201663671U
Application number: CN2010200223168U
Authority: CN
Inventors: 张�杰; 赵永强; 盛敏; 戚少军; 金勇�; 曹留柱; 田玉丽; 李宏伟; 葛芸萍; 堵会晓
Original assignee: NANJING BESTWAY AUTOMATION SYSTEM CO Ltd
Current assignee: NANJING BESTWAY AUTOMATION SYSTEM CO Ltd
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-01-20

Abstract

本实用新型公布了一种基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统，该系统由工控机、广播主机、广播麦克风MIC、接听选择设备、监听设备、双绞线音频传输设备、地面对讲链路、井上音频光端机、井下音频光端机和n条井下对讲链路组成，其中地面对讲链路和井下对讲链路均由m个音箱依次串接构成，每个音箱都设置对讲麦克风MIC。本实用新型抗干扰能力非常强，布线方便、设备安装简单、可靠性高、音质好，工作电流小，完全符合本安要求。

Description

基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿广播系统的电路的本安设计及音频差分信号远距离多级传输的技术领域，尤其涉及一种基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统。

背景技术

音频差分信号传输是一种极为有效的降噪并抑制共模干扰的传输技术，该方法抗干扰能力强、传输效果好，对信号强度要求不高，非常适合用于煤矿本安广播系统。

传统的同轴电缆和光纤传输方式解决了近距离和远距离的音频传输问题，300-3000米左右的音频信号传输成为广播系统的瓶颈。双绞线音频传输设备，使用价格便宜、取材方便的五类或五类以上的非屏蔽双绞线(CAT5四对线中的一对线传输一路高质量的音频信号，其余双绞线线对可以用来控制云台的RS-485数据等，也可以传输更多的音频信号，而且信号之间互不干扰，传输距.0～5000米可选。双绞线音频传输设备具有超强的干扰抑制能力。使用这种传输方式，具有布线方便、设备安装简单、可靠性高、抗干扰能力强、传输效果好、系统成本低廉等许多优点。双绞线传输设备的使用改变了同播系统、对讲系统以及各种监控场所的传统布线方式，为煤矿广播系统设计提供一种高性价比的解决方案。

传统的煤矿广播对讲系统使用总线传输，扩张灵活性性差，一般都不具备本安特性，工程上也只能采用隔爆设计。而本系统则有效的克服了这些缺点，音频的传输链路可以任意分支，不仅传输远，还可以串接大量音频分站，可以在各矿道上每隔一段距离便添加一只音箱，且可以随着开采进度而灵活添加分站，每只音箱既可以收听广播主机所播放的声音，也可以对主机通话，实现对讲。电源选择本公司研制的KDW98矿用隔爆兼本安直流稳压电源，而整个系统的电路也都为本安型设计，与传统煤矿广播对讲系统相比，在安全性，灵活性，甚至成本上，都具有优势。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

本实用新型基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统，其特征在于该系统由工控机、广播主机、广播麦克风MIC、选择接听设备、监听设备、双绞线音频传输设备、地面对讲链路、井上音频光端机、井下音频光端机和n条井下对讲链路组成，其中地面对讲链路和井下对讲链路均由m个音箱依次串接构成，每个音箱都设置对讲麦克风MIC；煤矿井下有n个分区，每个分区设置一条井下广播链路，广播麦克风MIC和工控机的输出端分别接广播主机的输入端，双绞线音频传输设备串接选择接听设备后接广播主机的输入端，监听设备的输入端接广播主机的输出端，广播主机的输出端串接双绞线音频传输设备后分别与井上音频光端机和地面广播链路双向通信，井上音频光端机的输出端通过光纤串接井下音频光端机后分别与n条井下广播链路双向通信，其中m、n都为大于1的自然数。

本实用新型音频由主机到各个分站完全是差分信号的传输，此传输可以多路输入，也可以多路输出，抗干扰能力强，布线方便、设备安装简单、可靠性高、音质好，工作电流小，完全符合本安要求，并且可以实现多分区多分支的广播和对讲，基站可以灵活配置，可非常方便的扩展。

附图说明

图1为音箱内部可以将差分信号一分二示意图。

图2为系统结构图。

图3为音频差分信号接收器。

图4为音频差分信号发送器。

图5为音箱内部MIC放大电路。

图6为音箱内部MIC差分信号接收电路。

图7为音箱内部MIC差分信号发送电路。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明：

如图2所示，基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统，其特征在于该系统由工控机、广播主机、广播麦克风MIC、选择接听设备、监听设备、双绞线音频传输设备、地面对讲链路、井上音频光端机、井下音频光端机和n条井下对讲链路组成，其中地面对讲链路和井下对讲链路均由m个音箱依次串接构成，每个音箱都设置对讲麦克风MIC；煤矿井下有n个分区，每个分区设置一条井下广播链路，广播麦克风MIC和工控机的输出端分别接广播主机的输入端，双绞线音频传输设备串接选择接听设备后接广播主机的输入端，监听设备的输入端接广播主机的输出端，广播主机的输出端串接双绞线音频传输设备后分别与井上音频光端机和地面广播链路双向通信，井上音频光端机的输出端通过光纤串接井下音频光端机后分别与n条井下广播链路双向通信，其中m、n都为大于1的自然数。

本实用新型利用差分信号传输技术来实现矿用井上井下音频的远程传输，具有本安特性，井下每隔一段距离就会有一个音频分站，广播主机发送的信号通过差分传输到各分站，再次转换为音频信号并播放，同时将此差分信号继续发送到其它音频分站，从而可以实现音频的“树状”传输。各站点的音箱都可以通过所集成的MIC对主机喊话，此信号将通过内部集成的反向双绞线音频传输设备对上级分站音箱传输，并通过上级音箱内部的方向双绞线音频传输设备再次向广播主机端传输，而井下的音频分站最终由一对音频光端机送回地面。所有的MIC通话线路在音频分站前接入一台键盘应答机即接听选择设备，此应答机可以显示出请求通话的分站地址，并可以选择接听与否。一旦选择接听，传来的MIC喊话声将通过监听发送出来。

该系统通过一组广播主机将工控机音源和MIC音源整合并分出4路音频，并通过音频差分信号发送器转换成4路差分信号，通过双绞线实现远程传输，并由音频差分信号接收器转换成音频信号，此4路信号的其中一路用于地面，另3路由一对音频光端机打包成光信号传送到井下，在井下还原成电信号后接入各个分区的音箱，每只音箱不仅播放主机所播音频，还通过正向双绞线音频传输设备将此音频差分转换后传送至下级音箱，其下级音箱再次差分转换并继续对下传输，如此重复，可以实现音频的远距离多站点高音质传输，实现矿井的广播信号全覆盖。而每只音箱都集成有MIC，通过MIC喊话，可以实现与广播主机的对讲，如图1所示，

该系统的每只音箱不仅播放声音，还通过预留的一路的差分音频传输端子，常方便的实现声音的树状分支传输。同样，每只音箱还未mic回传链路预留有一差分输入端子，以便各个支路的mic通话声音可以混音打包回传。优点：信号传输远，音质好，抗干扰强，施工方便，可以随时在任意位置引出分支，任意分支也都可以和地面广播主机通话，满足了将来矿道拓展的需要。

该系统将广播主机与各个音频分站实现双向双绞线音频差分信号的级联传输，每个音频分站都可以将广播主机所传来的差分音频信号转换成音频播放，且继续传播此差分信号，每只音箱也都可以对广播主机通话，同样以差分传输的方式，以完全相反的路径回传给广播主机，从而实现与主机的对讲。本安电源部分可以针对音频播放特点进行智能调节，根据本安的要求，差分信号于井上、井下之间的传输由音频光端机完成。由于信号传输中不可避免的衰减和杂波信号的引入，特别在双绞线音频传输设备中配备了相应拨码开关，通过调节此开关，即可使传输效果音质及音量达到最佳效果。

所述双绞线音频传输设备是一款高保真有源BALUN(BALance-UNbalance，平衡-非平衡)音频发送接收设备，其电气参数：

1.音频差分信号发送器(如图4)

频率响应：20Hz to 20kHz

共模抑制比：0 to 20kHz，65dB@1kHZ，61dB@5kHz

输入电平：2~3.1Vp-p

输入阻抗：640/10k Ω

输出平衡阻抗：100Ω

平衡输出出电平：6.3Vp-p(MAX)

压摆率：800V/uS THD：-75dB@1kHz(典型值)2nd HD：-68dB@5kHz(典型值)

频率：低频20Hz~1kHz 25dB中频1kHz~2kHz 15~92dB高频2kHz~10kHz 75dB

电源：DC24V

2.音频差分信号接收器(如图3)

频率响应：20Hz to 20kHz

共模抑制比：20 to 20kHz，65dB@1kHz，61dB@5kHz(典型)

输入电平：0.1~6.3Vp-p

输入阻抗：100Ω

输出阻抗：50和640Ω

输出电平：1~2Vp-p

压摆率：800V/uS THD：-75dB@1kHz(典型值)2nd HD：-68dB@5kHz(典型值)

频率补偿：30~0.3KHz 6dB 0.3KHz~2KHz 6dB~70dB 2KHz~20KHz 70dB 电源：D24V

通过芯片BL0910将音频转换成差分信号，通过双绞线接入下一级音箱内，此差分信号由芯片BL0912接收并重新换算成4路相同的音频信号，两路通过功放电路从而驱动音箱，另外两路则由BL0910转换成两路差分信号可以选择传输到下一级，这样，传输的链路就不再是单向，而是呈现为树状。

如图5所示，所述MIC放大电路，通过MIC传来的微弱电信号，由芯片TLC272放大后发送给反向音频传输设备。

所述本安电源，由于音频信号的固有特性，音箱工作电流波动非常大，为了满足本安设计的要求，电源部分使用单片机Atteny13做了特殊的设计，对于持续时间小于1ms，强度不超过700ma的脉冲电流做了屏蔽处理，这样就大大的增强了系统工作的稳定性，从而保证长时间工作而不会出电源的误保护现象。

所述音频光端机，音频信号或差分信号通过放大后再转换为光信号，通过光纤传送到井下，并在此还原成完全相同的差分电信号，并往井下音频分站传输。

所述拨码开关是通过拨动开关，选择性的将R209，R210，R211，R212，与R208并联来共同确定BL0910的放大倍数，选择性的将R112，R114，R116，R118与R107并联来确定BL0912的放大倍数。

如图6所示，为音箱内部MIC差分信号接收电路。

如图7所示，为音箱内部MIC差分信号发送电路。

Claims

1.一种基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统，其特征在于该系统由工控机、广播主机、广播麦克风MIC、接听选择设备、监听设备、双绞线音频传输设备、地面对讲链路、井上音频光端机、井下音频光端机和n条井下对讲链路组成，其中地面对讲链路和井下对讲链路均由m个音箱依次串接构成，每个音箱都设置对讲麦克风MIC；煤矿井下有n个分区，每个分区设置一条井下广播链路，广播麦克风MIC和工控机的输出端分别接广播主机的输入端，双绞线音频传输设备串接接听选择设备后接广播主机的输入端，监听设备的输入端接广播主机的输出端，广播主机的输出端串接双绞线音频传输设备后分别与井上音频光端机和地面广播链路双向通信，井上音频光端机的输出端通过光纤串接井下音频光端机后分别与n条井下广播链路双向通信，其中m、n都为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的基于降噪抑制共模干扰平衡的煤矿远距离本安对讲系统，其特征在于所述双绞线音频传输设备由音频差分信号发送器串接音频差分信号接收器组成。