一种基于POE的支架电液控制系统的制作方法

一种基于poe的支架电液控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及液压支架控制领域，具体而言，涉及一种基于poe的支架电液控制系统。


背景技术：

2.目前井下支架电液控制系统的通讯传输大多采用can总线的通讯方式，can总线属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
3.但随着井下设备自动化、智能化技术的迅速发展，还需要传输语音信号、视频信号等，如果需要采集音频、视频信号，需要在井下综采工作面架设专门的通讯线路及供电设备，但是井下综采工作面空间有限，工作条件恶劣，极易发生设备故障，进而造成通讯网络的瘫痪。而can总线几百kbps的传输速度只能满足设备数据之间的交互，不支持语音信号、视频信号的传输，传输距离短。以can总线最高的传输速率1mbps为例，传输距离只有40m，节点个数在不添加中继器的情况下很难超过110个，带宽也无法满足1080p摄像机动辄6
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8mbps的传输速率。
4.综上，现有的支架电液控制系统采用的通讯方式存在数据传输速率低、传输距离短等技术问题。
5.针对上述相关技术中存在的技术问题，目前没有提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本实用新型提出了一种基于poe的支架电液控制系统，以决解决相关技术中现有的支架电液控制系统存在数据传输速率低、传输距离短等技术问题。
7.本实用新型提供了一种基于poe的支架电液控制系统，所述支架电液控制系统包括工作单元和外部接口，所述工作单元设有poe供电模块以及与所述poe供电模块连接的电源芯片和处理器模块，其中，所述poe供电模块，用于将直流电压传输至所述电源芯片，由所述电源芯片进行电压转换后，将转换后的电压传输至所述处理器模块，为所述处理器模块供电；所述外部接口，用于连接至少一传感器，并将传感器信号发送至所述处理器模块，由所述处理器模块转换成tcp/ip信号。
8.可选的，所述支架电液控制系统还包括多个液压支架控制器；所述poe供电模块设有多网口，所述多个液压支架控制器通过通讯电缆与所述多网口连接，组成环网模式。
9.可选的，所述poe供电模块与所述处理器模块之间通过以太网通信。
10.可选的，所述外部接口包括can总线，用于连接电磁阀驱动器，获取所述电磁阀驱动器中的控制信号并传输至所述处理器模块。
11.可选的，所述处理器模块还用于将所述控制信号转换成tcp/ip信号，并通过通讯电缆发送至所述poe供电模块，由所述poe供电模块中的以太网接口将所述控制信号对应的tcp/ip信号传输至局域网。
12.可选的，所述外部接口包括rs485总线或rs232总线，所述传感器包括行程传感器、
压力传感器和红外接收器中至少之一。
13.可选的，所述处理器模块还用于将所述传感器信号对应的tcp/ip信号通过通讯电缆发送至所述poe供电模块，由所述poe供电模块中的以太网接口将所述传感器信号对应的tcp/ip信号传输至局域网。
14.可选的，所述poe供电模块连接有摄像装置，以获取视频信号和音频信号；所述poe供电模块还用于，通过以太网接口将获取的所述视频信号和所述音频信号传输至局域网。
15.可选的，所述工作单元还包括与所述处理器模块连接的显示屏模块、无线通讯模块及键盘模块；所述poe供电模块还用于向所述显示屏模块、所述无线通讯模块及所述键盘模块供电。
16.可选的，所述处理器模块采用32位arm v9架构的处理芯片。
17.本实用新型实施例提供的一种基于poe的支架电液控制系统，该系统包括工作单元和外部接口，在工作单元中设有poe供电模块以及与poe供电模块连接的电源芯片和处理器模块，poe供电模块为液压支架控制器提供直流供电，由电源芯片进行电压转换，然后为处理器模块供电；外部接口，用于连接至少一传感器，并将传感器信号发送至处理器模块，由处理器模块转换成tcp/ip信号，可以通过使用通讯千兆以太网网络取代can总线，传输效率高，传输距离远，受干扰概率低，解决了现有的支架电液控制系统存在数据传输速率低、传输距离短等技术问题，支持远程传输音频、视频等信号。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
19.图1是根据本实用新型一实施例提供的基于poe的支架电液控制系统的框架图；
20.图2是根据本实用新型另一实施例提供的基于poe的支架电液控制系统的框架图；
21.图3是根据本实用新型实施例提供的基于poe的支架电液控制系统中poe供电模块供电方式示意图。
具体实施方式
22.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
23.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。
24.本实用新型实施例提供了一种基于poe的支架电液控制系统。下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及本实用新型的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些
实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本实用新型的实施例进行描述。
25.图1是根据本实用新型一实施例提供的基于poe的支架电液控制系统的框架图，如图1所示，该支架电液控制系统包括工作单元10和外部接口20，工作单元10设有poe供电模块100以及与poe供电模块100连接的电源芯片101和处理器模块102。
26.其中，poe供电模块100，用于将直流电压传输至电源芯片101，由电源芯片101进行电压转换后，将转换后的电压传输至处理器模块102，为处理器模块102供电；外部接口20，用于连接至少一传感器，并将传感器信号发送至处理器模块102，由处理器模块102转换成tcp/ip信号。
27.poe也被称为基于局域网的供电系统(pol,power over lan)或有源以太网(active ethernet)，有时也被简称为以太网供电，指的是在现有的以太网cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于ip的终端(如ip电话机、无线局域网接入点ap、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术，避免了在井下综采面布置各种供电设备以及各种总线协议并存的繁杂、数量大的电缆。
28.因此，本实用新型实施例提供了一种网络型电液控制系统，提出poe(全称为power over ethernet，即有源以太网)供电的方式，去取代现有的总线式电液控制系统的方案。在本实施例中，poe供电模块100与处理器模块102之间通过以太网通信，数据传输距离远、传输速度快；采用poe供电模块100和以太网收发模块取代can总线收发器，可以减少井下综采面的电缆类型繁杂、数量大，以及供电设备不统一的技术问题，poe技术还能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。
29.下面结合一实施例，对本实用新型提供的技术方案进行进一步说明：
30.图2是根据本实用新型另一实施例提供的基于poe的支架电液控制系统的框架图，如图2所示，外部接口20包括can总线、模拟量输入、rs485/rs232总线等构成；支架电液控制系统的工作单元10还包括显示屏模块104、无线通信模块105(集成遥控功能)及键盘模块106，poe供电模块100还用于向显示屏模块104、无线通讯模块105及键盘模块106供电。
31.其中，poe供电模块100通过空闲对供电，图3是根据本实用新型实施例提供的基于poe的支架电液控制系统中poe供电模块供电方式示意图，如图3所示，基于poe的支架电液控制系统为dc48v供电，其中，序号1
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8表示为网线的线序，内部电路中可以采用橙、白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕的网线。
32.在本实施例中，poe供电模块100通过与电源芯片101并联，将poe供电模块100的电源并联给电源芯片101，然后由电源芯片101进行电压转换，转化为dc 5v/3.7v，分别为工作单元10中的数据处理器模块102、显示屏模块104、无线通讯模块105、键盘模块106等模块供电。
33.优选地，支架电液控制系统还包括多个液压支架控制器；poe供电模块100设有多网口，多个液压支架控制器通过通讯电缆与多网口连接，组成环网模式。
34.在本实施例中，液压支架控制器通过工作单元10中的poe供电模块100与其他液压支架控制器相连，如图2所示，poe供电模块100通过引入以太网电缆2和以太网电缆3形成双网口输出，通过双网口建立与其他液压支架控制器之间的以太网通讯；优选地，还可通过双网口建立与本技术提供的支架电液控制系统以外的其他设备之间建立以太网通讯，例如，采煤机控制系统、刮板机在线监控系统、乳化液保障装置控制系统等。
35.优选的，本实施例提供的支架电液控制系统的液压支架控制器之间采用8芯通讯电缆通讯，通讯速率可以达到1000mbps，液压支架控制器之间使用通讯电缆连接，通过tcp/ip(全称为transmission control protocol/internet protocol，即传输控制协议/网际协议)进行通讯，构成千兆环网模式，使用通讯千兆以太网网络取代can总线，可以统一现场总线，更易与internet连接，传输效率高，传输距离远，受干扰概率低，能够实现远程的音频、视频等信号的信息共享，而且绝大多数操作系统都支持以太网的通信协议。
36.优选地，外部接口20包括can总线，用于连接电磁阀驱动器，获取电磁阀驱动器中的控制信号并传输至处理器模块102。优选地，为符合国家对井下设备安全的要求，电磁阀驱动器可以采用矿用本安型电磁阀驱动器，通过can总线与工作单元10连接。
37.在本实施例中，处理器模块102还用于将控制信号转换成tcp/ip信号，并通过通讯电缆发送至poe供电模块100，由poe供电模块100中的以太网接口将控制信号对应的tcp/ip信号传输至局域网。
38.在本实施例的一个示例中，电磁阀驱动器通过can总线连接处理器模块102，以将开关控制信号或逻辑电平信号等(即上述控制信号)传输给处理器模块102，然后处理器模块102将开关控制信号或逻辑电平信号等转换成统一的tcp/ip信号，以便通过通讯电缆传输至poe供电模块100；poe供电模块100通过自身的以太网接口(即poe供电模块100的网口)传输到局域网中；在另一个示例中，支架电液控制系统包括多个液压支架控制器，则多个液压支架控制器之间可通过通讯电缆组成环网结构，则poe供电模块100通过以太网接口将控制信号对应的tcp/ip信号传输至环网。
39.优选的，外部接口20包括rs485总线或rs232总线，传感器包括行程传感器、压力传感器和红外接收器中至少之一。
40.优选的，处理器模块102还用于将传感器信号对应的tcp/ip信号通过通讯电缆发送至poe供电模块100，由poe供电模块100中的以太网接口将传感器信号对应的tcp/ip信号传输至局域网。
41.为符合国家对井下设备安全的要求，本实施例中的传感器可以采用矿用本安型行程传感器、矿用本安型压力传感器、矿用本安型红外接收器。
42.在本实施例中，通过rs485总线或rs232总线，将行程传感器采集到的行程信息、压力传感器采集到的压力信息、红外接收器采集到的红外信号等模拟量传输给处理器模块102；然后由处理器模块102将行程信息、压力信息、红外信号等模拟量转换成统一的tcp/ip信号，以便通过通讯电缆传输至poe供电模块100；poe供电模块100通过以太网接口传输给局域网；在另一个示例中，支架电液控制系统包括多个液压支架控制器，则多个液压支架控制器之间可通过通讯电缆组成环网结构，则poe供电模块100通过以太网接口将上述传感器信号对应的tcp/ip信号传输至环网中。
43.根据上述实施例，外部接口20可搭接can总线、rs485/rs232总线输入，可以实现模拟量、开关量等信号的输入，比如实现0.5
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4.5v/4
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20ma模拟量输入、开关量输入等；除了上述传感器外，外部接口20还可以接入高度传感器等，还可以是支架电液控制系统以外的设备发过来的信号，例如采煤机控制系统、刮板机在线监控系统、乳化液保障装置控制系统等。由于行业没有统一的通讯标准，每个厂家采用的通讯协议不一样，有can总线，有rs485等，为了能兼容其他厂家，就需要做到多种接口多种协议的数据采集，通过本实施例中的数
据处理器模块，将各种传感器或驱动器采集的信号转换成统一的tcp/ip信号，从而实现了统一各种接口或各种协议采集的数据，然后将统一后的信号上传至井下环网或局域网。
44.在本实施例中，为符合国家对井下设备安全的要求，整套系统为本质安全型设计，由隔爆兼本安型稳压电源供电，如图2所示，can总线输入为矿用本安型电磁阀驱动器，模拟量输入有矿用本安型行程传感器、矿用本安型压力传感器、矿用本安型红外线接收器。
45.优选地，poe供电模块100连接有摄像装置，以获取视频信号和音频信号；poe供电模块100还用于，通过以太网接口将获取的视频信号和音频信号传输至局域网。
46.在本实施例中，工作单元10还可以外接摄像装置，比如常用的摄像头，由于摄像头采集的视频信号即网络信号，因此可将视频信号或语音信号直接传输至poe供电模块100，然后通过以太网接口传输至局域网或环网。
47.优选地，处理器模块102采用32位arm v9架构的处理芯片。例如，处理芯片采用arm926ejs，v9架构，32位arm 16位thumb指令集，速度快，外设接口i/o口丰富，而且可以在底层软件的基础上二次开发。
48.基于上述实施例记载的内容可知，本实用新型能够达到的有益效果包括：
49.(1)由于每个网络型电液控制系统的控制器只需要一组连线，即1根电缆即可，因此每个网络型电液控制系统的控制器的布线更为简单和便宜；
50.(2)能与标准以太网和快速以太网标准架构无缝集成；
51.(3)免除了繁琐的供电设备及电缆，大大提升了安全性、维护难度及成本；
52.(4)通讯千兆网络取代can总线，支持视频、音频信号传输；
53.(5)can总线液压支架控制系因为终端电阻的存在，构不成环网，而非环网结构如果某1个设备损坏，通讯中断，会导致后续设备无法通讯而网络瘫痪，而本实用新型采用双网口输出，通过光纤可以构成有效的环网结构，防止单一设备故障造成的网络瘫痪。
54.(6)内部电路包含can\rs232\rs485接口，可连接其他通讯模块，与井下支架电液控制系统外的其他设备进行通讯，例如采煤机控制系统、刮板机在线监控系统、乳化液保障装置控制系统等。
55.(7)核心处理芯片采用32位arm v9架构，较传统单片机数据处理速率提升50％。
56.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
57.以上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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，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。