专利名称：矿用本安型ip语音网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种网关，具体是一种矿用本安型IP语音网关。适用于煤矿井下 有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，也适合于煤炭、冶金、化工、建材、交通、电力、粮食等行业地 面恶劣环境中使用。使用在煤矿井下，为煤矿井下和地面的监控调度，提供有效的语音传输
D ο
背景技术：
目前国内开发的组合扩音电话，大多通过电缆与主控制器连接，由语音通讯、急停 开关和智能I/O等部件组成，可以实现半双工扩音通话、拉线、按钮闭锁及声光报警等功 能。但是都存在无法扩播，不能连接井下工业以太网并需要单独铺设电缆等问题。所以迫 切需要开发一种技术使得语音信号与以太网信号互相传播成为现实并实现语音扩播功能 的装置。
发明内容本实用新型提供一种矿用本安型IP语音网关。它既能把扩播电话信号转换成以 太网数据，也能把以太网数据转换成扩播电话信号，从而使扩播电话信号通过光纤以太网 传输。既能实现远距离传输，又不用单独铺设专用光纤。这样，井上人员就可以仍然使用普 通扩播电话进行操作(扩音、打点和接收)，完全像在井下一样。本实用新型是以如下技术方案实现的一种矿用本安型IP语音网关，由依次连接 的语音输入输出模块U1、A/D、D/A转换模块U2、编解码模块U3、控制电路模块U4、以太网控 制器模块U5、接口模块TO和以太网模块U7组成；来自Ul的模拟语音信号通过U2进行A/D 转换，得到的PCM信号，再由编解码模块U3进行压缩编码，压缩后数据输出给控制电路模块 U4 ；控制电路模块U4提供系统所需的所有时序，并对编码后的数据进行处理和打包，通过 以太网控制器模块TO经接口模块TO发送到井下工业以太网；在接收端，控制电路模块U4 接收网络数据，拆包并提取语音数据送入编解码模块U3对其进行解压与解码，并通过A/D、 D/A转换模块U2进行D/A转换还原成语音模拟信号到耳机输出；整个电路为本质安全型， 安装在一个密闭的容器中。由于采用了上述技术方案，可达到如下效果1)地面的调度电话能对井下扩音电话进行广播和对讲。地面电话通过按某几个键 可以对井下所有的扩音电话进行广播，或者按某几个键可对某几组扩音电话进行广播。此 时如果井下的人要与地面的人通话，就可按外线按钮来实现对讲功能。2)井下的扩音电话可与地面调度电话进行通话。井下的电话通过按下外线按钮， 自动接通预置的地面电话，对方摘机后可进行对讲。3)井下电话机用四芯电缆联通(含充电)，即可组成独立的全线扩播通信、对讲与 打点信号联络系统。3)可纳入工业以太环网系统。[0010]4)内装浮充电池组，外部供电临时中断的情况下，通信不受影响。本实用新型的有益效果是本矿用本安型IP语音网关，基于井上对井下扩播，节 省了井下电缆布置，为减少安全事故、降低人员伤亡、提高灾后抢险救援的科学性、有效性 提供必要的保障。它具有本质安全型电路，能够安全地用在井下高瓦斯浓度、高腐蚀和高粉 尘的恶劣环境。为煤矿的安全生产提供了一个IP语音传输平台，IP语音信号可以在井下以 太网上传输，不需要单独铺设光缆，井上人员可以仍然使用普通扩播电话进行操作(扩音、 打点和接收)，完全像在井下一样。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型原理框图；图2是U4模块电路图；图3是A/D、D/A转换模块U2电路图；图4是编解码模块U3电路图；图5是接口模块U6电路图。
具体实施方式
如图1所示电路主要由语音输入输出模块U1、A/D、D/A转换模块U2、编解码模块 U3、控制电路模块U4、以太网控制器模块TO、接口模块TO及以太网模块U7几个部分连接组 成。其中Ul 输入输出模块，麦克风的模拟语音信号或输出到耳机的语音信号。U2 :A/D、D/A转换模块，将模拟语音信号转换成PCM信号或将数字信号转换成语音信号。U3:编解码模块，对数字信号进行压缩编码，或对数字信号进行解压与解码。U4:控制电路模块，是微控制器核心芯片，提供系统时序，对编码后的数据进行处 理和打包或接受网绍数据并拆包提取语音数据。U5 以太网控制器模块，经接口发送到工业以太网。U6 接口模块，接收网绍数据等。U7:以太网模块。如图2所示，控制电路模块U4采用EP2C8Q208C8型FPGA芯片，EPCSl作为配置芯片。如图3、图4、图5所示，A/D、D/A转换模块U2采用TLC32044型芯片，编解码模块 U3采用AMBE-1000声码器芯片。U3 的 TX_STRB、TX_D0、RXS_TRB 和 U2 的 FSX、DX、FSR 相连，5. 184MHZ 晶震为电路 提供时序。U3的BP_SSEL[3:0]和波动开关相连，以选择相应的工作模式并行和串行、有 帧和无帧格式、主动和被动。U3将U2送入的数字语音压缩，按其帧格式打包后送到U3，并 将数据包解压还原送向U2，从而完成对数字语音的编、解码。
权利要求一种矿用本安型IP语音网关，其特征在于它由依次连接的语音输入输出模块(U1)、A/D、D/A转换模块(U2)、编解码模块(U3)、控制电路模块(U4)、以太网控制器模块(U5)、接口模块(U6)和以太网模块(U7)组成；来自语音输入输出模块(U1)的模拟语音信号通过A/D、D/A转换模块(U2)进行A/D转换，得到的PCM信号，再由编解码模块(U3)进行压缩编码，压缩后数据输出给控制电路模块(U4)；控制电路模块(U4)提供系统所需的所有时序，并对编码后的数据进行处理和打包，通过以太网控制器模块(U5)经接口模块(U6)发送到井下工业以太网；在接收端，控制电路模块(U4)接收网络数据，拆包并提取语音数据送入编解码模块(U3)对其进行解压与解码，并通过A/D、D/A转换模块(U2)进行D/A转换还原成语音模拟信号到耳机输出；整个电路为本质安全型，安装在一个密闭的容器中。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型IP语音网关，其特征在于控制电路模块(U4)采 用EP2C8Q208C8型FPGA芯片，EPCSl作为配置芯片。
3.根据权利要求1所述的矿用本安型IP语音网关，其特征在于A/D、D/A转换模块 (U2)采用TLC32044型芯片。
4.根据权利要求1所述的矿用本安型IP语音网关，其特征在于编解码模块(U3)采 用AMBE-1000声码器芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用本安型IP语音网关，属网关领域，是一种基于Nios II CPU控制实现网络信号与语音信号相互转换并具有扩播和打点功能的装置。主要由语音输入输出模块U1、A/D、D/A转换模块U2、编解码模块U3、控制电路模块U4、以太网控制器模块U5、接口模块U6及以太网模块U7依次连接组成。模拟语音信号通过A/D转换、压缩编码，对编码后的数据进行处理和打包，发送到井下工业以太网。在接收端，对网络数据拆包并提取语音数据进行解压与解码，通过D/A转换还原成语音模拟信号。有益效果是节省了井下电缆布置，为减少安全事故、降低人员伤亡、提高灾后抢险救援提供了保障。
文档编号H04M7/00GK201657089SQ20092004903
公开日2010年11月24日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者钱建生 申请人:钱建生