CN210986119U - 矿用本安型千兆环网交换机和矿用工业环网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种矿用本安型千兆环网交换机和矿用工业环网系统，该矿用本安型千兆环网交换机包括：壳体、嵌于壳体壁上的用于连接快插型光纤接头的光纤接口和至少两个用于连接矿用护套连接器的连接器接口，以及位于壳体内的交换机板卡和与交换机板卡连接的至少一电力线通信转换模块；其中，用于接入外部供电电源的一连接器接口分别连接交换机板卡和各电力线通信转换模块；用于接入千兆光纤的光纤接口连接交换机板卡，用于连接外部设备的其他连接器接口分别与各电力线通信转换模块对应连接。本实用新型的技术方案能够在保证数据传输可靠性的同时，大大减少矿井下设备供电的复杂性，且具有光纤组件可拆卸、可靠性高等特点。

Description

矿用本安型千兆环网交换机和矿用工业环网系统

技术领域

本实用新型涉及矿用本安型交换机技术领域，尤其涉及一种矿用本安型千兆环网交换机和矿用工业环网系统。

背景技术

目前，矿用千兆以太网光纤环网是矿山信息化系统的主要组成部分，其主要由矿用光纤和矿用千兆以太环网交换机组成。由于环网符合IEEE802.3以太网标准，利用光纤传输可以提供1000M快速以太网的能力，并且支持多种灵活的冗余环网组合架构，具有网络自愈功能等，因此常常作为井下的有线宽带网络通讯系统。然而，由于矿井下环境恶劣，如何为这一恶劣的现场环境提供稳定、可靠的网络通讯平台却是一个难题。

一方面，目前大部分的本安型摄像仪等设备需要进行独立供电，并与矿用本安型交换机连接进行传输数据时，布置线缆多而导致增加了系统复杂性；此外，对于目前的矿用本安型交换机基本是采用RJ485总线接入，因此往往需要单独配置相应的矿用串口服务器。另一方面，目前大部分本安型交换机通过矿用尾纤组成光线环网，由于矿用尾纤的接头连接性能较差，且矿用尾纤容易折断，容易导致通信链路不稳定等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提出一种矿用本安型千兆环网交换机和矿用工业环网系统。

本实用新型的一实施例提出一种矿用本安型千兆环网交换机，包括：壳体、嵌于所述壳体壁上的用于连接快插型光纤接头的光纤接口和至少两个用于连接矿用护套连接器的连接器接口，以及位于所述壳体内的交换机板卡和与所述交换机板卡连接的至少一电力线通信转换模块；

其中，用于通过所述矿用护套连接器接入外部供电电源的一连接器接口分别连接所述交换机板卡和各所述电力线通信转换模块；用于通过所述快插型光纤接头接入千兆光纤的光纤接口连接所述交换机板卡；

用于通过其他的矿用护套连接器连接外部设备的其他连接器接口分别与各所述电力线通信转换模块一一对应连接；各所述电力线通信转换模块用于将所述交换机板卡输出的4芯电缆网络传输信号转换为用于输入所述外部设备的2芯电缆网络传输信号。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，与所述光纤接口对应连接的所述快插型光纤接头；和/或，

与每一所述连接器接口对应连接的所述矿用护套连接器。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述矿用护套连接器为四芯电缆线结构，所述连接器接口包括与所述四芯电缆线结构匹配的四芯结构；

每一所述其他连接器接口的其中2芯连接至内部电源线以用于为对应连接的所述外部设备供电，另外2芯连接对应的电力线通信转换模块以用于与所述外部设备通信；其中，所述内部电源线连接所述交换机板卡和各所述电力线通信转换模块的电源输入端。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述电力线通信转换模块包括三个，每一所述电力线通信转换模块均为RJ45转RJ11电力线通信模块。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述矿用护套连接器包括四个，一个连接至用于接入外部供电电源的所述连接器接口，其他三个分别对应连接三个所述电力线通信转换模块。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述快插型光纤接头设有三曲槽防松结构。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述快插型光纤接头为J599型航空接头。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，还包括：一个与所述交换机板卡连接的作为备用的所述连接器接口。

进一步地，在上述的矿用本安型千兆环网交换机中，所述交换机板卡采用工业级光电千兆以太环网交换机；所述工业级光电千兆以太环网交换机包括4个千兆以太网光介质模块和8个千兆以太网收发器介质模块。

本实用新型的另一实施例提出一种矿用工业环网系统，包括依次连接的核心交换机、多个环网交换机和外部设备，每一所述环网交换机采用上述的矿用本安型千兆环网交换机。

本实用新型的技术方案通过设有光纤接口以实现利用快插型光纤接头接入千兆光纤，不仅方便光纤组合的现场安装与可拆卸，可靠性也更高；同时，在交换机内部采用电力线通信转换模块将传统以太网的4芯电缆(RJ45)传输转换为2芯电缆(RJ11)传输，并设有多个连接器接口以通过矿用护套连接器连接多个外部设备，相比于现有技术中配置为RJ45接口，可以很好地解决对于本安型外部设备不适用的问题；而相比现有技术中配置为RS485串口，则无需配置相应的串口服务器，降低了系统复杂度等。此外，还可利用矿用护套连接器的另外2芯对外部设备进行供电，即实现2芯供电加2芯传输的结构，对于外部设备而言也无需提供额外的电源装置，大大减少矿井下设备供电的复杂性，进一步地降低了系统复杂度等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本实用新型实施例矿用本安型千兆环网交换机的第一结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例矿用本安型千兆环网交换机的第二结构示意图；

图3(a)-图3(b)示出了本实用新型实施例矿用本安型千兆环网交换机的矿用护套连接器的外形结构示意图和四芯结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例矿用工业环网系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-矿用工业环网系统；10-矿用本安型千兆环网交换机；10’-环网交换机；20-核心交换机；30-外部设备；101-壳体；102-光纤接口；103-连接器接口；104-交换机板卡；105-电力线通信转换模块；110-矿用护套连接器；111-双层钢丝编织胶管；112-钢头接头；113-扣件；114-针脚；115-针孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，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。

通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

请参照图1和图2，本实施例提出一种矿用本安型千兆环网交换机10，可应用于矿井下的有线网络通讯，尤其适用于构建矿用工业环网系统等。该矿用本安型千兆环网交换机10具有结构更加简单，光纤环网传输更加可靠等特点。下面对该矿用本安型千兆环网交换机10的结构进行详细说明。

示范性地，该矿用本安型千兆环网交换机10主要包括：壳体101、嵌于该壳体101壁上的至少一个光纤接口102和至少两个连接器接口103，以及位于该壳体101内的交换机板卡104和与该交换机板卡104连接的至少一电力线通信转换模块105。其中，上述的每一光纤接口102用于连接对应的快插型光纤接头；而上述的每一连接器接口103用于连接对应的矿用护套连接器。

示范性地，如图2所示，对于该至少两个连接器接口103，其中一个连接器接口103同时连接至该交换机板卡104和各电力线通信转换模块105，以用于通过一矿用护套连接器接入外部电源，使得该外部电源能够为板卡和各模块提供所需工作电压；而其他的连接器接口103则分别与各电力线通信转换模块105对应连接，即一个电力线通信转换模块105连接有一个连接器接口103。这些其他的连接器接口103主要用于通过其他的矿用护套连接器连接相应的外部设备，从而实现各外部设备与交换机板卡104之间的信息交互等等。

每一光纤接口102分别连接该交换机板卡104，该光纤接口102主要用于通过快插型光纤接头来接入千兆光纤至交换机板卡104。通常地，交换机板卡104上设有光电转换模块接口，各光纤接口102将连接至对应的光电转换模块接口。可以理解，通过该千兆光纤可在多个该矿用本安型千兆环网交换机10所组成的环网中实现千兆网络信号传输。

电力线通信转换模块105主要用于将该交换机板卡104输出的4芯电缆网络传输信号转换为用于输入至外部设备的2芯电缆网络传输信号，此外，电力线通信转换模块105还可以用于将外部设备输出的2芯信号转换为4芯信号后输入至该交换机板卡104，从而实现双向数据交互等。

优选地，该电力线通信转换模块105将采用RJ45转RJ11电力线通信模块。其中，RJ45以太网接口为4芯电缆传输接口，而RJ11接口为2芯电缆传输接口，利用该电力线通信转换模块105可以方便实现两种不同传输协议的转换，对于百兆传输的下行外部设备，该RJ11接口完全适用。

考虑到现有的如本安型摄像仪或其他矿用电气设备等常常独立供电，意味着需要额外进行电源线布线，对于环境恶劣的矿井场景，增加了系统的复杂度，也降低了系统可靠性等，为此，本实施例提出利用2芯电缆供电加2芯电缆数据传输的传输架构，从而实现该交换机与外部设备的供电与交互，这样就不需要再为外接设备额外地连接电源线，可大大降低系统复杂度。

优选地，用于连接交换机板卡104和外部设备的该矿用护套连接器110采用四芯电缆传输结构。示范性地，如图3(a)所示，该矿用护套连接器110采用防爆双层钢丝编织胶管111，其两端设有钢头接头112，且在双层钢丝编织胶管111与钢头接头112之间通过扣件113进行连接，以保证连接稳固。其中，该矿用护套连接器110的两端为对称结构，每一端均包括2个针脚114和2个针孔115，如图3(b)所示，即构成四芯结构。

对应地，位于交换机上的连接器接口103将包括与该四芯电缆线结构匹配的四芯结构。如图2所示，对于上述的其他连接器接口103，其中的2芯连接内部电源线，另外2芯连接对应的电力线通信转换模块105，从而形成2芯电缆用于为对应连接的外部设备供电，另外2芯电缆用于与该外部设备进行通信。其中，该内部电源线即为用于接入外部电源的内部导线，其连接该交换机板卡104和各电力线通信转换模块105的电源输入端。

本实施例中，优选地，设有四个上述的连接器接口103，其中一个用于接入外部电源，其他三个则用于连接三个电力线通信模块。优选地，这四个连接器接口103位于壳体101的同一侧壁。应当明白的是，在实际应用中，该连接器接口103的个数可根据实际需求设置。

可选地，该矿用本安型千兆环网交换机10还包括：一个与交换机板卡104连接的备用连接器接口，优选地，该备用连接器接口采用上述的连接器接口103。

本实施例中，用于连接光纤接口102的快插型光纤接头可采用卡口连接方式，且带有采用防松机构，优选地选三曲槽结构，这样通过旋转120度即可实现该快插型光纤接头与该光纤接口102的快速连接与分离。进一步优选地，该快插型光纤接头采用J599型航空接头。该航空接头不仅可以实现光纤组件的快速可拆卸，而且体积小、重量轻，还具有电磁屏蔽功能、损耗小、可靠性高等特点。

在一种可选的实施例中，该矿用本安型千兆环网交换机10还包括：与每一连接器接口103对应连接的矿用护套连接器110，优选地，采用上述的具有四芯电缆传输结构的矿用护套连接器110。

在另一种可选的实施例中，该矿用本安型千兆环网交换机10还包括：与该光纤接口102对应连接的快插型光纤接头，优选地，该快插型光纤接头将采用上述的J599型航空接头。

进一步地，该矿用本安型千兆环网交换机10还包括：位于外壳壁上的LED指示灯，该LED指示灯与该交换机板卡104电性连接，从而用于指示该交换机的工作状态。示范性地，该LED指示灯可采用发光二极管等等。

其中，该交换机板卡104将采用工业级光电千兆以太环网交换机。在一种实施例中，示范性地，可采用如型号为VT-FG204S的工业级光电千兆以太环网交换机，其包括4个千兆以太网光介质模块(型号为HW-P4201D)和8个千兆以太网收发器介质模块(型号为HW-648I)。应当理解，在实际应用中，该交换机板卡104可以根据实际运用场合进行不同性能或不同型号的选取。

本实施例的矿用本安型千兆环网交换机通过在交换机内部采用电力线通信转换模块以实现将传统以太网的4芯电缆(RJ45)传输转换为2芯电缆(RJ11)，同时设有光纤接口以实现利用快插型光纤接头接入千兆光纤，不仅方便光纤组合的现场安装与可拆卸，相比于现有的采用矿用尾纤，其可靠性也将明显提高；还设有多个连接器接口以通过矿用护套连接器连接多个外部设备，相比于现有技术中大多配置为RJ45接口，可以很好地解决对于本安型外部设备(如本安型摄像机等)不适用的问题；而相比现有技术中配置为RS485串口，系统也无需再配置相应的串口服务器，降低了系统复杂度等。此外，还可利用矿用护套连接器的另外2芯对外部设备进行供电，即实现2芯供电加2芯传输的四芯传输结构，对于外部设备而言也无需提供额外的电源装置，可进一步地降低系统复杂度等。

实施例2

请参照图4，本实施例提出一种矿用工业环网系统1，包括依次连接的至少一核心交换机20、多个环网交换机10’和至少一外部设备30。其中，该环网交换机10’将采用上述实施例1中的矿用本安型千兆环网交换机10。可以理解，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例，在此不再详述。

示范性地，各个环网交换机10’之间可通过上述的快插型光纤接头接入千兆光纤并进行千兆网络信号的传输。此外，该多个环网交换机10’能够用于与该核心交换机20进行千兆以太网的上行通信传输，还用于与多个外部设备30进行百兆以太网的下行通信传输等。例如，该外部设备30可包括但不限于为网络摄像仪、读卡服务器、矿用防爆控制器、井下监控服务器等。

在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，包括：壳体、嵌于所述壳体壁上的用于连接快插型光纤接头的光纤接口和至少两个用于连接矿用护套连接器的连接器接口，以及位于所述壳体内的交换机板卡和与所述交换机板卡连接的至少一电力线通信转换模块；

其中，用于通过一所述矿用护套连接器接入外部供电电源的一所述连接器接口分别连接所述交换机板卡和各所述电力线通信转换模块；用于通过所述快插型光纤接头接入千兆光纤的光纤接口连接所述交换机板卡；

用于通过对应的所述矿用护套连接器连接外部设备的至少一所述连接器接口分别与各所述电力线通信转换模块一一对应连接；各所述电力线通信转换模块用于将所述交换机板卡输出的4芯电缆网络传输信号转换为用于输入所述外部设备的2芯电缆网络传输信号。

2.根据权利要求1所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，还包括：与所述光纤接口对应连接的所述快插型光纤接头；和/或，

与每一所述连接器接口对应连接的所述矿用护套连接器。

3.根据权利要求1或2所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述矿用护套连接器为四芯电缆线结构，所述连接器接口包括与所述四芯电缆线结构匹配的四芯结构；

用于与所述电力线通信转换模块连接的每一所述连接器接口的其中2芯连接至内部电源线以用于为对应连接的所述外部设备供电，另外2芯连接对应的电力线通信转换模块以用于与所述外部设备通信；其中，所述内部电源线连接所述交换机板卡和各所述电力线通信转换模块的电源输入端。

4.根据权利要求1所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述电力线通信转换模块包括三个，每一所述电力线通信转换模块均为RJ45转RJ11电力线通信模块。

5.根据权利要求4所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述矿用护套连接器包括四个，一个连接至用于接入外部供电电源的所述连接器接口，其他三个分别对应连接三个所述电力线通信转换模块。

6.根据权利要求1所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述快插型光纤接头设有三曲槽防松结构。

7.根据权利要求6所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述快插型光纤接头为J599型航空接头。

8.根据权利要求5所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，还包括：一个与所述交换机板卡连接的作为备用的所述连接器接口。

9.根据权利要求1所述的矿用本安型千兆环网交换机，其特征在于，所述交换机板卡采用工业级光电千兆以太环网交换机；所述工业级光电千兆以太环网交换机包括4个千兆以太网光介质模块和8个千兆以太网收发器介质模块。

10.一种矿用工业环网系统，其特征在于，包括依次连接的核心交换机、多个环网交换机和外部设备，每一所述环网交换机采用根据权利要求1至9中任一项所述的矿用本安型千兆环网交换机。

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