一种薄煤层综采工作面数据传输系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄煤层综采工作面数据传输系统及方法，包括通讯接口单元和电力数据转换模块；所述的电力数据转换模块包括用于控制及通讯的核心处理单元、用于存放已调试好的用户程序的程序存储单元、用于实现代码执行及数据存储的数据存储单元、用于将核心处理单元处理后的模拟信号转换成电力信号的模拟前端单元和以太网收发单元，核心处理单元分别与程序存储单元、数据存储单元、模拟前端单元和以太网收发单元连接，以太网收发单元与用于将电力信号转换成TCP/IP信号的通讯接口单元连接。能实现TCP/IP信号与电力数据信号之间的相互转换，同时有效减少在传输过程中的电力信号的信号削减，使信号的传输距离长、抗干扰能力强。
【专利说明】一种薄煤层综采工作面数据传输系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数据传输系统及方法，具体是一种薄煤层综采工作面数据传输系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着世界范围内煤炭储量的不断减少，各国都越来越重视煤层厚度小于1.3m的薄煤层开采。在我国，薄煤层具有资源丰富及分布广泛的特点，其储存量约占到全国煤炭总储存量的五分之一以上。据相关数据显示，我国已经探明的矿区中，薄煤层的分布占到了矿区的84%左右。
[0003]现代化矿井提出了少人可视化工作面的理念，在综采工作面分布着多个语音设备和视频装置，使得地面调度室可实时监控综采工作面人员、机器的工作状况。为了检测综采工作面采煤机的工作状态，需要将采煤机机载可编程控制器所测的采煤机的状态参数传送至地面调度室。
[0004]在中厚煤层，综采工作面已经成功运用无线数据传输装置传输工作面数据。在薄煤层综采工作面，由于煤层较薄，特别是薄煤层综采工作面密布的液压支架、刮板运输机以及采煤机，导致工作面空间狭小，无线信号的实时性、稳定性以及可靠性都难以达到要求。
[0005]现有的综采工作面采用的有线传输方法，其缺点是接线复杂，系统庞大，设备笨重，信号传输不稳定。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。但是，由于电力线会对载波信号造成削减，因此电力信号的传输距离随着电力线中的负载量的增加而减少；薄煤层的工作条件使得电力线需要很大的负载，当电力线上负载很重时，线路阻抗将增大，会对载波信号有很高的削减。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种薄煤层综采工作面数据传输系统，接线简单，能将TCP/IP信号与电力信号相互转换，同时有效减少传输过程中电力信号的信号削减，使信号的传输距离长、抗干扰能力强。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:该薄煤层综采工作面数据传输系统，包括多个数据传输组、环网交换机和采煤机机载可编程控制器，数据传输组之间通过四芯电缆连接；所述的四芯电缆由两根供电线和两根电力信号线组成，环网交换机与其中一个数据传输组通过阻燃网线连接；所述的数据传输组由语音收发装置、视频装置和电力数据传输装置组成，电力数据传输装置与语音收发装置通过阻燃网线连接，视频装置与电力数据传输装置通过四芯电缆连接，采煤机机载可编程控制器通过两个电力数据传输装置和四芯电缆与环网交换机连接。
[0008]进一步，所述的电力数据传输装置包括通讯接口单元和电力数据转换模块；
[0009]所述的电力数据转换模块包括用于控制及通讯的核心处理单元、用于存放已调试好的用户程序的程序存储单元、用于实现代码执行及数据存储的数据存储单元、以太网收发单元以及用于将核心处理单元处理后的模拟信号转换成电力信号的模拟前端单元，核心处理单元分别与程序存储单元、数据存储单元、模拟前端单元和以太网收发单元连接，以太网收发单元与用于将电力信号转换成TCP/IP信号的通讯接口单元连接。
[0010]进一步，所述的核心处理单元为基于HomePlugAV技术标准的控制芯片。
[0011]进一步，所述的程序存储单元为高速同步动态随机存储器。
[0012]一种薄煤层综采工作面数据传输方法，其具体步骤是:
[0013]( I)视频装置和语音收发装置将采集的数据、以TCP/IP信号传递给电力数据传输
装置；
[0014](2)电力数据传输装置中的以太网收发单元接收到TCP/IP信号，然后将信号传送到核心处理单元；
[0015](3)核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对视频装置和语音收发装置传送过来的信号进行调制解调转换成模拟信号后传送到模拟前端单元;
[0016](4)模拟前端单元再对其进行调制解调转换成电力信号；
[0017](5)将电力信号加载到四芯电缆中两根电力信号线中并传输到与环网交换机连接的电力数据传输装置中，在电力数据传输装置之间的传输过程中不进行数据处理；
[0018](6)与环网交换机连接的电力数据传输装置中的核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对传送过来的电力信号进行调制解调转换成模拟信号后，传递给通讯接口单元，通讯接口单元将模拟信号转换成TCP/IP信号传递给环网交换机；
[0019](7)采煤机机载可编程控制器的信号处理过程与上述的语音收发装置及视频装置的信号处理过程相同，最后将信号传递给环网交换机。
[0020]本发明可以实时通过视频装置监测薄煤层综采工作面的工作人员及机器的工作状态，通过语音收发装置可以进行薄煤层工作面工作人员的调度，同时可以监测采煤机机载可编程控制器存储的采煤机实时工作状态；与现有技术相比，本发明通过电力数据传输装置和四芯电缆，将数据传输中的TCP/IP信号转换成电力信号，并通过四芯电缆中的两根电力信号线进行电力信号的传输；由于这两根电力信号线处于零负载的状态；因此电力线对电力信号削减很小，从而提高电力信号传输距离，保证信号传输过程中稳定可靠；与现有的综采工作面其他有线数据传输方式相比具有接线简单，抗干扰能力强，传输距离远的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的电原理图；
[0022]图2是本发明中电力数据传输装置的电原理图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0024]如图1和图2所示，该薄煤层综采工作面数据传输系统，包括多个数据传输组、环网交换机和采煤机机载可编程控制器，数据传输组之间通过四芯电缆连接；所述的四芯电缆由两根供电线和两根电力信号线组成，环网交换机与其中一个数据传输组通过阻燃网线连接；所述的数据传输组由语音收发装置、视频装置和电力数据传输装置组成，电力数据传输装置与语音收发装置通过阻燃网线连接，视频装置与电力数据传输装置通过四芯电缆连接，采煤机机载可编程控制器通过两个电力数据传输装置和四芯电缆与环网交换机连接。
[0025]进一步，所述的电力数据传输装置包括通讯接口单元和电力数据转换模块；
[0026]所述的电力数据转换模块包括用于控制及通讯的核心处理单元、用于存放已调试好的用户程序的程序存储单元、用于实现代码执行及数据存储的数据存储单元、以太网收发单元以及用于将核心处理单元处理后的模拟信号转换成电力信号的模拟前端单元，核心处理单元分别与程序存储单元、数据存储单元、模拟前端单元和以太网收发单元连接，以太网收发单元与用于将电力信号转换成TCP/IP信号的通讯接口单元连接。
[0027]进一步，所述的核心处理单元为基于HomePlugAV技术标准的控制芯片。
[0028]进一步，所述的程序存储单元为高速同步动态随机存储器。
[0029]一种薄煤层综采工作面数据传输方法，其具体步骤是:
[0030]( I)视频装置和语音收发装置将采集的数据、以TCP/IP信号传递给电力数据传输
装置；
[0031](2)电力数据传输装置中的以太网收发单元接收到TCP/IP信号，然后将信号传送到核心处理单元；
[0032](3)核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对视频装置和语音收发装置传送过来的信号进行调制解调转换成模拟信号后传送到模拟前端单元;
[0033](4)模拟前端单元再对其进行调制解调转换成电力信号；
[0034](5)将电力信号加载到四芯电缆中两根电力信号线中并传输到与环网交换机连接的电力数据传输装置中，在电力数据传输装置之间的传输过程中不进行数据处理；
[0035](6)与环网交换机连接的电力数据传输装置中的核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对传送过来的电力信号进行调制解调转换成模拟信号后，传递给通讯接口单元，通讯接口单元将模拟信号转换成TCP/IP信号传递给环网交换机；
[0036](7)采煤机机载可编程控制器的信号处理过程与上述的语音收发装置及视频装置的信号处理过程相同，最后将信号传递给环网交换机。
【权利要求】
1.一种薄煤层综采工作面数据传输系统，其特征在于，包括多个数据传输组、环网交换机和采煤机机载可编程控制器，数据传输组之间通过四芯电缆连接；所述的四芯电缆由两根供电线和两根电力信号线组成，环网交换机与其中一个数据传输组通过阻燃网线连接；所述的数据传输组由语音收发装置、视频装置和电力数据传输装置组成，电力数据传输装置与语音收发装置通过阻燃网线连接，视频装置与电力数据传输装置通过四芯电缆连接，采煤机机载可编程控制器通过两个电力数据传输装置和四芯电缆与环网交换机连接。
2.根据权利要求1所述的一种薄煤层综采工作面数据传输系统，其特征在于，所述的电力数据传输装置包括通讯接口单元和电力数据转换模块； 所述的电力数据转换模块包括用于控制及通讯的核心处理单元、用于存放已调试好的用户程序的程序存储单元、用于实现代码执行及数据存储的数据存储单元、以太网收发单元以及用于将核心处理单元处理后的模拟信号转换成电力信号的模拟前端单元，核心处理单元分别与程序存储单元、数据存储单元、模拟前端单元和以太网收发单元连接，以太网收发单元与用于将电力信号转换成TCP/IP信号的通讯接口单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种薄煤层综采工作面数据传输系统，其特征在于，所述的核心处理单元为基于HomePlugAV技术标准的控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种薄煤层综采工作面数据传输系统，其特征在于，所述的程序存储单元为高速同步动态随机存储器。
5.一种薄煤层综采工作面数据传输方法，其特征在于，其具体步骤是: (1)视频装置和语音收发装置将采集的数据、以TCP/IP信号传递给电力数据传输装置； (2)电力数据传输装置中的以太网收发单元接收到TCP/IP信号，然后将信号传送到核心处理单元； (3)核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对视频装置和语音收发装置传送过来的信号进行调制解调转换成模拟信号后传送到模拟前端单元； (4)模拟前端单元再对其进行调制解调转换成电力信号； (5)将电力信号加载到四芯电缆中两根电力信号线中并传输到与环网交换机连接的电力数据传输装置中，在电力数据传输装置之间的传输过程中不进行数据处理； (6)与环网交换机连接的电力数据传输装置中的核心处理单元调用程序存储单元和数据存储单元中执行程序和数据对传送过来的电力信号进行调制解调转换成模拟信号后，传递给通讯接口单元，通讯接口单元将模拟信号转换成TCP/IP信号传递给环网交换机； (7)采煤机机载可编程控制器的信号处理过程与上述的语音收发装置及视频装置的信号处理过程相同，最后将信号传递给环网交换机。
【文档编号】E21C35/00GK103763522SQ201310751644
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王忠宾, 许静, 谭超, 周晓谋, 闫海峰, 姚新港, 黄嘉兴, 刘继东, 房灵堃 申请人:中国矿业大学, 苏州福德保瑞科技发展有限公司