CN201682509U

CN201682509U - 矿用本安型工业以太环网交换机

Info

Publication number: CN201682509U
Application number: CN2010200221497U
Authority: CN
Inventors: 钱建生; 厉丹; 杜海洋; 李金�
Original assignee: XUZHOU HUAXUN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XUZHOU HUAXUN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-01-16
Filing date: 2010-01-16
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-01-16

Abstract

本实用新型公开了一种矿用本安型工业以太环网交换机，涉及一种矿用网络通信设备。它由以太网二层交换芯片U1、以太网接口变压器U2和U3、以太网接口U4和U5、嵌入式CPU芯片U6、FLASH芯片U7、EEROM芯片U8和电源模块U9组成。本实用新型的有益效果是：适应性强，数据传输快，多台矿用本安型工业以太环网交换机能够组成具有自愈功能的环网，使得井下通信网的鲁棒性和信息传输的安全性得到提高，提供用户管理配置功能，支持Web远程浏览、管理和系统软件的在线升级。

Description

矿用本安型工业以太环网交换机

技术领域

本实用新型涉及一种矿用网络通信设备，具体说是一种矿用本安型工业以太环网交换机，尤其适合于在煤矿井下工业电视系统中含瓦斯及煤尘较多的危险易燃易爆的环境中使用。

背景技术

目前，我国井下的通信系统很少有统一的信息平台，交换机主要基于以太网二层交换芯片、接口变压器和网络接口开发的。现有交换机具有以下缺点：1、不具有隔爆性质，不符合煤矿井下设备的安全规范；2、不提供上联冗余接口，不能组成具有自愈功能的环网；3、系统运行中出现故障时，容易造成井下通信网的崩溃；4、不提供交换机管理配置功能，用户不能实时地监控交换机运行状态；5、系统传输速率较低，不能同时传输数据、图像、语音的多媒体综合信息；6、没有统一的通信协议，系统与其它系统联网很困难，难以做到数据共享；7、网络结构不规范，不同厂家的设备无法接入，不能构建集监测、控制、通信功能于一体的矿井网络化信息化系统。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种矿用本安型工业以太环网交换机，能够解决目前煤矿井下多媒体综合业务数字系统中设备兼容性差和技术落后的问题，利用上联冗余光纤接口组成的具有自愈功能的冗余环网来保证井下信息传输的可靠性，它不但可以用在一般场所，而且可以用在煤矿井下等特殊要求的场所。

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种矿用本安型工业以太环网交换机，包括工业级以太网二层交换芯片U1，与工业级以太网二层交换芯片U1连接将以太网数据流的码型进行转换和整形的以太网接口变压器U2和U3，对应连接以太网接口变压器U2和U3的以太网接口U4和U5，以太网接口U4和U5分别和工业级以太网二层交换芯片U1连接，与工业级以太网二层交换芯片U1连接将采集的数据进行处理和存储的嵌入式CPU芯片U6，与嵌入式CPU芯片U6连接用于保存嵌入式实时操作系统、应用软件及系统运行日志等的FLASH芯片U7，与嵌入式CPU芯片U6连接用于保存系统配置参数的EEROM芯片U8，还包括给上述电路供电的电源模块U9。

工作原理是：以太网数据帧通过以太网接口U4、U5中的某个接口传送到U2或U3中，以太网数据帧在U2或U3中经过码型转换和波形整形之后，再发送给交换芯片U1，U1负责解析以太网数据帧，并通过查阅数据帧的目的地址，确定数据应当发往目的端口、上层控制电路或者以广播的形式发送至其它所有端口。不发往上层控制电路的数据则数据被转发至变压器芯片U2或者U3进行码型转换和整形，然后发送至U4、U5，经传输电缆发往目的主机。发往控制电路的数据在U6中得到处理，如果是请求修改交换机，U6将修改结果保存在U8中并修改芯片U1完成设置；如果是请求操作U7上文件，则U6将读取的数据发往U1，U1再将数据发往目的端口。

本实用新型的有益效果是：1、产品为隔爆兼本安型，适用性强，主要用于煤矿井下多媒体综合业务数字系统；2、采用了数字信号处理器，可以实现数据、语音和图像的实时、高速传输；3、解决矿井通信标准不统一等问题，用户在地面上就可以完成对井下设备的管理，并且安装及维护简单；4、多台矿用本安型工业以太环网交换机可以组成具有自愈功能的光纤环网，提高了井下通信系统的鲁棒性和信息传输的安全性；5、对煤矿安全生产具有深远的意义，并且该产品可扩展应用到有色金属矿山等其它行业，有广阔的市场前景。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型电路原理框图；

图2是交换芯片部分电路原理图。

图中：U1：以太网二层交换芯片，交换电路的核心部分，实现以太网二层交换，负责各个交换端口之间数据包的转发；

U2、U3：以太网接口变压器，实现以太网数据流的码型转换和整形，每个元件包含四个变压器组；

U4、U5：以太网接口，以太网5类双绞线RJ45接头的连接器，每个元件包含四个接口，每个接口包含两个指示灯(分别为橙色和绿色)；

U6：嵌入式CPU芯片，控制电路的核心部分，在其上运行嵌入式操作系统和控制软件，方便用户对环网交换机的管理；

U7：FLASH芯片，保存嵌入式实时操作系统、应用软件及系统运行日志等；

U8：EEROM芯片，保存系统的配置参数，当系统启动或者用户修改系统配置参数后，交换机按照该芯片中的参数来重新配置；

U9：电源管理模块，为整个系统提供3.3V和1.8V电源。

具体实施方式

如图1所示，矿用本安型工业以太环网交换机主要由以太网二层交换芯片U1、以太网物理层变压器芯片U2和U3、以太网接口U4和U5、嵌入式CPU芯片U6、FLASH芯片U7、EEROM芯片U8几部分组成，电源管理模块U9为整个电路提供稳定的工作电源。以太网数据帧从U4、U5中的某个接口传送到U2或U3中，在其中经过码型转换和波形整形之后，发送给交换芯片U1，U1负责解析以太网数据帧，并通过查阅数据帧的目的地址，确定数据应当发往的目的端口、上层控制电路或者以广播的形式发送至其它所有端口。不发往上层控制电路的数据则被转发至变压器芯片U2或者U3中进行码型转换和整形，然后发送至U4、U5，经传输电缆发往目的主机。发往控制电路的数据在U6中得到处理，如果是请求修改交换机，U6将修改的结果保存在U8中并修改芯片U1完成设置；如果是请求操作U7上文件，则U6将读取的数据发往U1，U1再将数据发往目的端口。该交换机使用嵌入式实时操作系统，兼容TCP/IP协议IPV4，具有远程web浏览管理和在线系统升级的功能。利用上联冗余光纤接口组成的具有自愈功能的冗余环网来保证井下信息传输的可靠性。它不但可以用在一般场所，而且可以用在煤矿井下等特殊要求的场所。

如图2所示，交换芯片部分电路主要由以太网二层交换芯片片U1、以太网接口变压器U2、U3和以太网接口U4、U5组成。以太网二层交换芯片片U1采用以太网交换芯片BCM5338M；以太网接口变压器U2、U3采用网络变压器芯片HR604009，以太网接口U4、U5采用AMP公司的RJ45接头。以太网二层交换芯片U1的LED1A、LED1C引脚对应连接到以太网接口U4的LEDD2、LEDD4引脚，U1的RD1N～RD4N及RD5N～RD8N对应连接以太网接口变压器U2的TD1N～TD4N引脚和U3的TD1N～TD4N引脚，U1的RD1P～RD4P及RD5P～RD8P脚对应连接U2的TD1P～TD4P引脚和U3的TD1P～TD4P引脚，U1的TD1N～TD4N及TD5N～TD8N对应连接U2的RD1N～RD4N引脚和U3的RD1N～RD4N引脚，U1的TD1P～TD4P及TD5P～TD8P对应连接U2的RD1P～RD4P引脚和U3的RD1P～RD4P引脚，U2的RX1N～RX4N、RX1P～RX4P、TX1N～TX4N、TX1P～TX4P引脚分别连接到以太网接口U4的6A～6D、3A～3D、2A～2D、1A～1D引脚，U3的RX1N～RX4N、RX1P～RX4P、TX1N～TX4N、TX1P～TX4P引脚分别连接到以太网接口U5的6A～6D、3A～3D、2A～2D、1A～1D引脚，U1的TXD0、TXD1、TXD2、TXD3引脚对应连接到图3中嵌入式CPU芯片U6 的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引脚，U1的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引脚连接到嵌入式CPU芯片U6的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引脚，U1的MISO/TDO/DO、SS#/TMS/CS、SCK/TCK/SK、MOSI/TDI/DI引脚连接嵌入式CPU芯片U6的GPIO25、GPIO24、GPIO23、GPIO256引脚。

控制芯片部分电路主要由嵌入式CPU芯片U6、FLASH芯片U7和EEROM芯片U8组成。本实施例中嵌入式CPU芯片U6采用嵌入式处理器PXA270，FLASH芯片U7采用存储器24C256，EEROM芯片U8采用存储器28F128J3A。嵌入式CPU芯片U6的MD0～MD31引脚对应连接到FLASH芯片U7的MD0～D15引脚，U6的MA0～MA25引脚对应连接到FLASH芯片U7的MA2～A124引脚，嵌入式CPU芯片U6的SDA、SCL引脚对应连接EEROM芯片U8的SDA和SCL引脚。

电源模块U9由稳压变压器REG-1117-3.3U9_1、集成电路芯片LT3404EMS8U9_2和稳压器MAX8863U9_3组成，为整个电路提供提供3.3V和1.8V电源。

Claims

1.一种矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：包括工业级以太网二层交换芯片U1，与工业级以太网二层交换芯片U1连接将以太网数据流的码型进行转换和整形的以太网接口变压器U2和U3，对应连接以太网接口变压器U2和U3的以太网接口U4和U5，以太网接口U4和U5分别和工业级以太网二层交换芯片U1连接，与工业级以太网二层交换芯片U1连接将采集的数据进行处理和存储的嵌入式CPU芯片U6，与嵌入式CPU芯片U6连接用于保存嵌入式实时操作系统、应用软件及系统运行日志等的FLASH芯片U7，与嵌入式CPU芯片U6连接用于保存系统配置参数的EEROM芯片U8，还包括给上述电路供电的电源模块U9。

上述电路进行了本安处理，安装在一个密闭壳体中。

2.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：以太网二层交换芯片U1采用以太网交换芯片BCM5338M。

3.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：所述的以太网接口变压器U2、U3采用网络变压器HR604009。

4.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：所述的以太网接口U4和U5采用AMP公司的RJ45接头。

5.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：嵌入式CPU芯片U6采用嵌入式处理器PXA270。

6.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：所述的FLASH芯片U7采用存储器24C256。

7.根据权利要求1所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：所述的EEROM芯片U8采用存储器28F128J3A。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的矿用本安型工业以太环网交换机，其特征在于：所述的以太网二层交换芯片U1的LED引脚连接到以太网接口U4、U5的LED引脚，U1的发送信号引脚连接到以太网接口变压器U2、U3的接收信号引脚，U1接收信号引脚连接到U2、U3的发送信号引脚，U2、U3的发送引脚对应连接到U4、U5的接收信号引脚，U2、U3的接收信号引脚对应连接到U4、U5的发送信号引脚，U1的串口引脚连接到嵌入式CPU芯片U6的串口引脚，U1的SPI引脚连接到U6的GPIO23、GPIO24、GPIO25、GPIO26引脚，U6的数据线、地址线引脚和FLASH芯片U7的数据线、地址线引脚相连接，U6的IIC引脚连接EEROM芯片U8的IIC引脚。