一种矿用环网交换机制造技术

本实用新型专利技术提供的一种矿用环网交换机，包括电源管理模块、电压转换模块、交换模块和控制模块，所述电源管理模块通过电压转换模块分别与交换模块和控制模块连接，交换模块和控制模块相连接；所述交换模块包括交换芯片、信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块，所述信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块与交换模块相连，所述控制模块包括控制芯片、串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与控制芯片相连，所述串行接口模块通过光电隔离连接有RS‑485芯片。实现了井下千兆光纤冗余环网，集信息交换与视频传输功能于一体，承担矿井网络平台数据传输和网络平台的信息管理，通过其应用，实现了工业以太环网的构建，将因线缆受损导致的通讯事故的可能性降到最低。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用环网交换机
本技术涉及交换机
，具体涉及一种矿用环网交换机。
技术介绍
随着煤矿生产的发展和自动化程度的不断提高，现有系统固有的传输速率低、缺乏统一的通信协议标准和网络结构等缺陷已经不能适应建设高产高效现代化矿井的需要。现代煤矿生产需要建立一个数字化的网络信息平台，以实现矿井乃至全矿区的信息化和综合自动化。工业以太网+现场总线已经成成为煤矿井下多业务传输平台的事实标准，其交换机作为以太网通讯中不可或缺的设备，它通过标准网络接口实现现场设备之间的互联和信息集成。
技术实现思路
本技术提供了一种矿用环网交换机，采用了高性能以太网交换机芯片和网络处理器芯片,具有工业级的可靠性和实时性，能满足在井下恶劣环境中长期、稳定工作的需要。本技术采用的技术方案为：一种矿用环网交换机，包括电源管理模块、电压转换模块、交换模块和控制模块，所述电源管理模块通过电压转换模块分别与交换模块和控制模块相连接，交换模块和控制模块相连接；所述交换模块包括交换芯片、信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块，所述信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块与交换模块相连，所述控制模块包括控制芯片、串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与控制芯片相连，所述串行接口模块通过光电隔离连接有RS-485芯片。作为优选的，所述交换芯片上外接有PHY芯片，所述控制芯片上集成有MAC控制器，所述MAC控制器通过MII接口与PHY芯片相连，从而实现交换模块和控制模块相连接。作为优选的，所述交换模块还包括视频隔离器、视频编码器，所述视频编码器分别与视频隔离器和交换芯片相连。作为优选的，所述电源管理模块包括与矿用交流电相连的放电控制电路、AC/DC电源、电池充电电路、过放保护电路、过充保护电路、电池组和电源主控芯片，所述放电控制电路与AC/DC电源相连接，所述AC/DC电源分别与电压转换模块、电池充电电路相连，所述电池充电电路分别与过充保护电路、过放保护电路相连，所述过放保护电路分别与电池组、电压转换模块相连，所述电源电源主控芯片分别与放电控制电路、过充保护电路、过放保护电路、电池组、交换模块和控制模块相连接。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术的矿用环网交换机，实现了井下千兆光纤冗余环网，集信息交换与视频传输功能于一体，承担矿井网络平台数据传输和网络平台的信息管理，通过其应用，实现了工业以太环网的构建，将因线缆受损导致的通讯事故的可能性降到最低。此外，内置串口服务器，具有多路RS-485总线接口，可实现网络协议和现场总线之间的无缝转换，确保安全监控等信息网络透明传输还具有工业级的可靠性和实时性，能满足在井下恶劣环境中长期、稳定工作的需要。通过电源管理模块的设计，实现电池组充放电的智能管理，提高交换机供电可靠性，延长电池组使用寿命。附图说明图1为本技术的原理框图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。本技术的矿用环网交换机，包括电源管理模块、电压转换模块、交换模块和控制模块，电源管理模块通过电压转换模块分别与交换模块和控制模块连接，交换模块和控制模块相连接；交换模块包括交换芯片、信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块，信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块与交换模块相连，控制模块包括控制芯片、串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与控制芯片相连，串行接口模块通过光电隔离连接有RS-485芯片。其中，交换芯片采用88E6095芯片，集成MAC和PHY，可提供8FE+3GE共11路网络接口。其中5路FE接口通过信号隔离器配置成5路百兆电接口，3路FE接口通过百兆光纤收发器配置成3路百兆光接口，2路GE接口通过千兆SFP模块配置成千兆光接口，这两个千兆光接口可以连成自愈环，在链路发生故障时，可以启动备用链路，以防线路故障带来通讯中断。1路GE接口外接PHY芯片，实现与控制芯片的连接。此外，88E6095芯片还提供了读写其内部寄存器的串行管理SMI接口，可实现对交换机的管理和配置。控制模块采用LPC1778芯片，作为交换机管理控制CPU，外围配置了4MB字节的Flash存储器和16MB字节的SRAM存储器，内嵌5路UART串行外设通过光电隔离连接RS-485驱动芯片，配置成5路RS-485总线接口，无需另外芯片扩展就能直接构成多路现场总线接口。另外，LPC1778芯片内嵌以太网MAC控制器，带MII/RMII接口，方便与交换机的PHY芯片相连接，完成对交换模块智能管理。在本实施例中，交换模块还包括视频隔离器、视频编码器，视频编码器分别与视频隔离器和交换机芯片相连。视频隔离器用于消除由地回路电压引起的对CCTV视频或音频信号的干扰，视频编码器用于对模拟视频信号进行数字化处理，通过压缩编码进行网络传输。模拟摄像机采用BNC头通过同轴线接到视频隔离器，通过视频隔离器做了一级本安保护，把视频信号传输给视频编码器，视频编码器把模拟信号转换成数字信号，并加以压缩后通过网线传输给交换机，从而实现模拟视频的方便入网。在最佳实施例中，为了提高交换机供电的可靠性，将电源管理模块设计如下，其包括与矿用交流电相连的放电控制电路、AC/DC电源、电池充电电路、过充保护电路、过放保护电路、电池组和电源主控芯片，放电控制电路与AC/DC电源输入端相连接，AC/DC电源输出端分别与电压转换模块、电池充电电路相连，电池充电电路分别与过充保护电路、过放保护电路相连，过放保护电路分别与电池组、电压转换模块相连，电源主控芯片分别与放电控制电路、过充保护电路、过放保护电路、电池组、交换模块和控制模块相连接。在交流电存在的情况下，通过AC/DC电源输出DC36V进行供电，一部分通过电压转换模块将其转换成适合电压为交换机各模块供电，一部分为镍氢电池组充电；若外部交流断电，则自动切换为电池组放电为交换机供电。放电控制电路可在交流供电存在的情况下，通过断开AC/DC电源的输入，从而控制电池组供电，完成电池组的维护放电，用来检测电池组寿命，判断是否需要更换交换机电池组。过充保护电路用来切换电池的充电状态，若电池电压达到过压保护值，则切断电池充电电路；过放保护电路是为防止电池组在放电过程中的过放情况，若检测到电池电压低于欠压保护电压，则立即关断电池组的输出。电源主控芯片主要对电池组的电压、电流进行采样，进而实现过充、过放电路的控制，以及交换机的电压、电流进行采样。具体的，电源管理模块的工作过程如下：矿用交流电通过电源管理模块、电压转换模块给交换机供电，电源主控芯片采集交换机供电状态、电池组的电压、电流等信息，判断交流输出是否存在，如果交流输出存在，判断电池电压是否过压，不过压就正常充电，过压就切断电池充电电路；如果交流输出不存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用环网交换机，其特征在于：包括电源管理模块、电压转换模块、交换模块和控制模块，所述电源管理模块通过电压转换模块分别与交换模块和控制模块连接，交换模块和控制模块相连接；所述交换模块包括交换芯片、信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块，所述信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块与交换模块相连，所述控制模块包括控制芯片、串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与控制芯片相连，所述串行接口模块通过光电隔离连接有RS-485芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿用环网交换机，其特征在于：包括电源管理模块、电压转换模块、交换模块和控制模块，所述电源管理模块通过电压转换模块分别与交换模块和控制模块连接，交换模块和控制模块相连接；所述交换模块包括交换芯片、信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块，所述信号隔离器、百兆光纤收发器、千兆SFP模块与交换模块相连，所述控制模块包括控制芯片、串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述串行接口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与控制芯片相连，所述串行接口模块通过光电隔离连接有RS-485芯片。


2.根据权利要求1所述的矿用环网交换机，其特征在于：所述交换芯片上外接有PHY芯片，所述控制芯片上集成有MAC控制器，所述MAC控制器通过MII接口与PHY芯片相连，从而实...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宗刚，景光跃，
申请(专利权)人：郑州臻嵘自动化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41