CN207732797U - 一种多协议融合的监控定位通信融合分站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多协议融合的监控定位通信融合分站，包括电源管理单元、Wi‑Fi通信单元、安全监控单元、人员定位单元、车辆定位单元、语音广播单元、电源监控单元、3G通信单元、CAN通信单元、IO通信单元、以太网交换单元、多频天线。所述人员定位单元和车辆定位单元是基于UWB技术实现。本实用新型基于Wi‑Fi技术的矿用本质安全型融合分站，有机融合了Wi‑Fi无线、TCP、3G无线、CAN、IO、UWB等多协议制式方式，系统集成度高，抗干扰能力强，可靠性高，性价比高。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿通信领域，具体涉及一种多协议融合的监控定位通信融合分站。
背景技术
根据国家煤矿安全规程规定，现有煤矿在煤矿井下必须安装安全监测监控系统、人员定位系统、车辆定位系统、3G无线通信系统、Wi-Fi无线数据传输系统、语音广播系统和自动化控制系统等，各系统传输及接入需要CAN、IO、网口、光口等接口，而目前所采用设备全部都是独立设备，行成了煤矿井下多套系统均在独立运行的局面，造成投入成本高、设备种类多和后期维护难度大的问题。
实用新型内容
本实用新型目的是：提供一种多协议融合的监控定位通信融合分站，融合分站要具备人员定位功能、车辆定位功能、3G无线通信功能、WIFI数据传输功能和电源管理功能，并且具备丰富的业务接口，支持光口、电口、CAN接口、IO接口及广播接口，进而解决煤矿井下多系统运行设备多、维护难及数据融合难等问题，为实现不同功能单元的同设备融合，必须解决不同功能模块之间的底层通信技术问题、协议转换问题、模块化设计问题。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种多协议融合的监控定位通信融合分站，包括：电源管理单元、Wi-Fi通信单元、安全监控单元、人员定位单元、车辆定位单元、语音广播单元、电源监控单元、3G通信单元、CAN通信单元、IO通信单元、以太网交换单元和多频天线，并至少包括光口、电口、CAN接口和IO接口，其特征在于：
所述电源管理单元给各单元供电；
所述以太网交换单元通过以太网端口分别与车辆定位单元、人员定位单元、Wi-Fi通信单元、安全监控单元、语音广播单元和3G通信单元连接通信，完成对数据的汇聚、交换和上传；
所述语音广播单元通过CAN总线接口与CAN通信单元连接通信，实现对本地音频信号的放大、采集、编码和数据发送，并完成对CAN通信单元发送来的语音数据的解码、放大和本地播放；
所述安全监控单元至少集成有CAN接口，GPIO接口和标准IP接口，所述安全监控单元通过GPIO接口连接电源监控单元和IO通信单元，实现电源监控管理和IO状态管理控制；所述安全监控单元通过CAN总线接口连接CAN通信单元，实现与传感器的数据通信；
所述Wi-Fi通信单元、车辆定位单元、人员定位单元和3G通信单元均通过馈线连接至多频天线。
优选的所述以太网交换单元采用RTL8309G交换机。
优选的所述人员定位单元和车辆定位单元使用IR-UWB定位技术模块，能够远距离对人员/车辆进行精确定位，所述人员定位单元用于确定煤矿井下工人所在位置，其采用JN516芯片；所述车辆定位单元用于确定煤矿井下无轨胶轮车的行驶位置，其采用DW1000芯片。
优选的所述Wi-Fi通信单元采用AR9341芯片，建立Wi-Fi热点；所述3G通信单元采用PC333芯片，实现3G信号覆盖及3G语音交换。
优选的所述语音广播单元采用AMBE1000语音编解码芯片，根据安装环境采用CAN信号或者以太网光信号作为传输技术；所述安全监控单元以STM32F407VGT6单片机为控制核心，通过串口和总线方式采集电压信息、人员和车辆的位置信息，实时监控井下状况。
优选的所述CAN通信单元采用TD301DCAN收发芯片，其支持CAN2.0A协议。
优选的所述IO通信单元采用HRS1H-S芯片，分为4路DO、4路DI，其中4路DO为继电器无源触点输出，4路DI为无源触点输入，实现开关量的状态采集与控制。
优选的所述多频天线包含1.9GHz、2.1GHz、2.4GHz和4GHz频段。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供一种多协议融合的监控定位通信融合分站，以TCP/IP协议为基础，通过多协议有机融合了不同功能模块和接口，通过将四种无线信号的天线设计成一种可以发射四种信号的多频天线，提供了一种抗干扰、多频段、长距离无线信号覆盖的解决方案；通过将人员定位和车辆定位都采用UWB技术，实现一种定位技术支撑两种业务需要，进而解决了远距离进行人员/车辆精确定位；实现并解决了煤矿井下多系统运行、设备多、维护难及数据融合难等问题。
附图说明
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1、电路连接示意图；
图中：1、以太网交换单元；2、语音广播单元；3、安全监控单元；4、电源管理单元；5、3G通信单元；6、人员定位单元；7、车辆定位单元；8、Wi-Fi通信单元；9、多频天线；10、CAN通信单元；11、IO通信单元；12、电源监控单元。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种多协议融合的监控定位通信融合分站，包括：电源管理单元4、Wi-Fi通信单元8、安全监控单元3、人员定位单元6、车辆定位单元7、语音广播单元2、电源监控单元12、3G通信单元5、CAN通信单元10、IO通信单元11、以太网交换单元1和多频天线9，并至少包括光口、电口、CAN接口和IO接口，其特征在于：
所述电源管理单元4给各单元供电；
所述以太网交换单元1通过以太网端口分别与车辆定位单元7、人员定位单元6、Wi-Fi通信单元8、安全监控单元3、语音广播单元2和3G通信单元5连接通信，完成对数据的汇聚、交换和上传；
所述语音广播单元2通过CAN总线接口与CAN通信单元10连接通信，实现对本地音频信号的放大、采集、编码和数据发送，并完成对CAN通信单元10发送来的语音数据的解码、放大和本地播放；
所述安全监控单元3至少集成有CAN接口，GPIO接口和标准IP接口，所述安全监控单元3通过GPIO接口连接电源监控单元12和IO通信单元11，实现电源监控管理和IO状态管理控制；所述安全监控单元3通过CAN总线接口连接CAN通信单元10，实现与传感器的数据通信；
所述Wi-Fi通信单元8、车辆定位单元7、人员定位单元6和3G通信单元5均通过馈线连接至多频天线9。
具体工作原理如下：电源开启后，电源管理单元4给各单元供电，各单元完成初始化操作，通过CAN总线和IO接口实现数据通信，采集IO通信单元11数据以实现IO状态管理及控制，采集电源监控单元12状态以实现电源监控管理，再由安全监控单元3对所有传感器进行管理并将数据汇聚与上传至以太网交换单元1。
以太网交换单元1按照标准TCP/IP协议接收来自Wi-Fi通信单元8、3G通信单元5、语音广播单元2、安全监控单元3、车辆定位单元7和人员定位单元6的以太网数据信息，以太网交换单元1处于全双工模式，一方面将收集到的数据信息转换成光信号通过光缆上传至位于地表的服务器，另一方面接收服务器处理后的数据并发送到井下各设备单元。
其中语音广播单元2对CAN通信单元10发送来的其他语音广播的语音数据进行解码、放大和本地播放，并对本地麦克音频放大、采集、编码和数据发送。
3G通信单元5通过3G网络协议实现井下3G信号覆盖及3G语音交换。
Wi-Fi通信单元8作为AP节点，通过无线网传输技术实现Wi-Fi信号覆盖。
本实用新型通过对Wi-Fi无线、TCP/IP、3G网络、CAN通信、IO接口、UWB定位等多协议制式的有效融合，解决了以前多套系统独立运行时维护难、数据融合难的问题，达到了在地表就能对井下所有人员及设备的状态进行实时监控和交互的目的。
实施例2
一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其中人员定位单元6和车辆定位单元7使用UWB定位技术模块，能够远距离对人员/车辆进行精确定位。按照煤矿生产安全规定，所有井下工作人员都必须佩戴电子信息卡，所有井下工作车辆都安装有电子车辆卡，其中人员定位单元6在连接天线后能够与工人所佩戴的电子信息卡进行实时通讯，为了适应井下复杂多变的环境，提高通讯距离，本实用新型提供了一种抗干扰、多频段的多频天线9，该多频天线9包含1.9GHz、2.1GHz、2.4GHz和4GHz四个频段，改进后的天线可以发射四种频率信号，从而有效解决了长距离无线信号覆盖的问题。人员定位单元6采用JN516芯片收集人员卡信息，通过设定的定位算法计算出人员位置。
车辆定位单元7通过所连接的多频天线9与电子车辆卡实时通讯，通过所采用的DW1000芯片收集车辆卡信息，通过定位算法计算车辆位置，实现对煤矿井下无轨胶轮车的行驶位置的实时监控。
人员定位单元6和车辆定位单元7将收集到的定位信息发送给以太网交换单元1，以太网交换单元1将收集到的定位信息发送给地表服务器，从而实现对煤矿井下工人和车辆所在位置的精确识别和定位。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多协议融合的监控定位通信融合分站，包括：电源管理单元(4)、Wi-Fi通信单元(8)、安全监控单元(3)、人员定位单元(6)、车辆定位单元(7)、语音广播单元(2)、电源监控单元(12)、3G通信单元(5)、CAN通信单元(10)、IO通信单元(11)、以太网交换单元(1)和多频天线(9)，其特征在于：至少包括光口、电口、CAN接口和IO接口，
所述电源管理单元(4)给各单元供电；
所述以太网交换单元(1)通过以太网端口分别与车辆定位单元(7)、人员定位单元(6)、Wi-Fi通信单元(8)、安全监控单元(3)、语音广播单元(2)和3G通信单元(5)连接通信，完成对数据的汇聚、交换和上传；
所述语音广播单元(2)通过CAN总线接口与CAN通信单元(10)连接通信，实现对本地音频信号的放大、采集、编码和数据发送，并完成对CAN通信单元(10)发送来的语音数据的解码、放大和本地播放；
所述安全监控单元(3)至少集成有标准IP接口，CAN接口和GPIO接口，所述安全监控单元(3)通过GPIO接口连接电源监控单元(12)和IO通信单元(11)，实现电源监控管理和IO状态管理控制；所述安全监控单元(3)通过CAN总线接口连接CAN通信单元(10)，实现与传感器的数据通信；
所述Wi-Fi通信单元(8)、车辆定位单元(7)、人员定位单元(6)和3G通信单元(5)均通过馈线连接至多频天线(9)。
2.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述以太网交换单元(1)采用RTL8309G交换机。
3.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述人员定位单元(6)和车辆定位单元(7)使用IR-UWB定位技术模块，能够远距离对人员/车辆进行精确定位，所述人员定位单元(6)用于确定煤矿井下工人所在位置，其采用JN516芯片；所述车辆定位单元(7)用于确定煤矿井下无轨胶轮车的行驶位置，其采用DW1000芯片。
4.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述Wi-Fi通信单元(8)采用AR9341芯片，建立Wi-Fi热点；所述3G通信单元(5)采用PC333芯片，实现3G信号覆盖及3G语音交换。
5.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述语音广播单元(2)采用AMBE1000语音编解码芯片，根据安装环境采用CAN信号或者以太网光信号作为传输技术；所述安全监控单元(3)以STM32F407VGT6单片机为控制核心，通过串口和总线方式采集电压信息、人员和车辆的位置信息，实时监控井下状况。
6.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述CAN通信单元(10)采用TD301DCAN收发芯片，其支持CAN2.0A协议。
7.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述IO通信单元(11)采用HRS1H-S芯片，分为4路DO、4路DI，其中4路DO为继电器无源触点输出，4路DI为无源触点输入，实现开关量的状态采集与控制。
8.如权利要求1所述的一种多协议融合的监控定位通信融合分站，其特征在于，所述多频天线(9)包含1.9GHz、2.1GHz、2.4GHz和4GHz四个频段。
Priority Applications (1)
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| CN201820110585.6U CN207732797U (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种多协议融合的监控定位通信融合分站 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110784841A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-11 | 南京北路自动化系统有限责任公司 | 一种基于网络通讯的煤矿用多系统信息融合方法及系统 |
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2018
- 2018-01-23 CN CN201820110585.6U patent/CN207732797U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110784841A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-11 | 南京北路自动化系统有限责任公司 | 一种基于网络通讯的煤矿用多系统信息融合方法及系统 |
| CN110784841B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-07-22 | 南京北路智控科技股份有限公司 | 一种基于网络通讯的煤矿用多系统信息融合方法及系统 |
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Legal Events
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