一种大功率矿用本安型万兆三层交换机的制作方法

本发明属于万兆三层交换机技术领域，尤其涉及一种大功率矿用本安型万兆三层交换机。

背景技术：

煤矿综合自动化是煤矿高产、高效和安全生产的保证，而煤矿井下网络平台是实现煤矿综合自动化的基础。目前，我国的许多煤矿都建立了工业以太网，用于井下采煤装备以及井下环境参数的监控；但主要是采用百兆+千兆混合网络方式(百兆下行+千兆上行组环)。

目前井下以太网交换机的不足之处主要体现在以下几点：

传输速率不高，大部分集中在100兆端口通信，一般只有2-3个固定上行千兆组环端口。

数据交换主要处于数据链路层，随着井下通信监测技术的发展和设备的增多，所要传输的数据量也在急剧上升，传统的二层转发技术已经不能满足现代化井下通信的需求。

井下所使用的本安电源，对输出功率有明确限制(gb3836.4本安防爆标准)。一般为12v/1.2a或18v/900ma，此功率要求限制了大部分普通大功率万兆三层交换机在井下的使用。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，多路隔离电源扩展式设计，单路负载符合单路本安电源功率输出要求，能够实现分步式上电，减小冲击电流。

本发明实施例是这样实现的：

一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，包括：

多个隔离电源、电源检测电路、电流管控电路、万兆交换电路和多个功耗群组，多个隔离电源分别与电源检测电路连接，电源检测电路分别与电流管控电路和万兆交换电路连接，电流管控电路和万兆交换电路连接，电流管控电路分别与多个功耗群组连接；

电源检测电路检测检测各个隔离电源是否正常工作：

如果隔离电源正常工作，则输出隔离电源正常信息，并通过电源检测电路将一个隔离电源与万兆交换电路连通，对万兆交换电路进行上电操作；万兆交换电路进行上电初始化完成后，电源检测电路及电流管控电路分别将剩余的正常工作的隔离电源与对应的多个功耗群组连通，依次给多个功耗群组的各个功耗群组上电；万兆交换电路检测到功耗群组完成上电操作后，对功耗群组进行初始化，初始化完成后开启交换转发功能；

如果某个隔离电源不工作，则输出此路隔离电源异常信息，此路对应的万兆交换电路或功耗群组不进行上电操作。

所述的一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，具体为通过电源检测电路内的电路开关将一个隔离电源与万兆交换电路连通，对万兆交换电路进行上电操作。

所述的一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，还包括：cpu，其为内置在万兆交换电路的处理器或者外置处理器，cpu分别与电源检测电路和电流管控电路连接，电源检测电路检测各个隔离电源是否正常工作，并将此信息传递给cpu，如果隔离电源不工作，则通知cpu此路隔离电源异常，如果隔离电源正常工作，则通知cpu此路隔离电源正常；cpu根据所接收的隔离电源正常及异常信息，控制电源检测电路给万兆交换电路上电或不上电，cpu根据所接收的隔离电源正常及异常信息，控制电流管控电路给各个功耗群组上电或不上电。

本发明实施例采用多路隔离电源扩展式设计，单路负载符合单路本安电源功率输出要求，同时隔离电源与隔离电源之间满足本安输入隔离的安规要求。4个万兆上行光口及多个千兆下行光口，满足井下日益发展的大数据通信网络对高速端口的需求。通过电源检测电路和电流管控电路，解决万兆交换电路和多个功耗群组负载同时上电导致的本安启动保护问题。通过多路隔离电源，分别对万兆交换电路和功耗群组供电，并通过电流管控及缓启动技术，提供了一个可满足gb3836.4本安防爆标准的多光口本安型万兆三层交换机，系统总功率可远超单路本安电源的最大输出功率，解决大功率多光口交换机在本安环境下因为供电功率受限而无法使用的弊端，满足现代矿井高信息量的数据交换。本发明突破本安条件下的单路电源输出功率瓶颈，可广泛用于井下大功率通信设备的更新换代，或用于矿山煤炭通信设备厂家做二次开发使用。

附图说明

图1是本发明的本安型万兆三层交换机原理图；

图2是本发明的万兆交换路的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，尤其涉及一种用于煤矿井下机电装备的工况信息传输的大功率多光口本安型万兆三层交换机。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

如图1和图2所示，一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，包括：

多个隔离电源(隔离电源1、隔离电源2……隔离电源n)、电源检测电路、电流管控电路、万兆交换电路和多个功耗群组(功耗群组1……功耗群组n)，多个隔离电源中相邻的隔离电源进行连接，多个隔离电源分别与电源检测电路连接，电源检测电路分别与电流管控电路和万兆交换电路连接，电流管控电路和万兆交换电路连接，电流管控电路分别与多个功耗群组连接；

电源检测电路检测检测各个隔离电源是否正常工作：

如果隔离电源正常工作，则输出隔离电源正常信息，并通过电源检测电路将一个隔离电源与万兆交换电路连通，对万兆交换电路进行上电操作；万兆交换电路进行上电初始化完成后，电源检测电路及电流管控电路分别将剩余的正常工作的隔离电源与对应的多个功耗群组连通，依次给多个功耗群组的各个功耗群组上电；万兆交换电路检测到功耗群组完成上电操作后，对功耗群组进行初始化，初始化完成后开启交换转发功能；

如果某个隔离电源不工作，则输出此路隔离电源异常信息，此路对应的万兆交换电路或功耗群组不进行上电操作。

所述的一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，具体为通过电源检测电路内的电路开关将一个隔离电源与万兆交换电路连通，对万兆交换电路进行上电操作。

所述的一种大功率矿用本安型万兆三层交换机，还包括：cpu，其为内置在万兆交换电路的处理器或者外置处理器，cpu分别与电源检测电路和电流管控电路连接，电源检测电路检测各个隔离电源是否正常工作，并将此信息传递给cpu，如果隔离电源不工作，则通知cpu此路隔离电源异常，如果隔离电源正常工作，则通知cpu此路隔离电源正常；cpu根据所接收的隔离电源正常及异常信息，控制电源检测电路给万兆交换电路上电或不上电，cpu根据所接收的隔离电源正常及异常信息，控制电流管控电路给各个功耗群组上电或不上电。

正常工作的隔离电源，意为通过电源检测电路检测有正常输出的电源。cpu需要通过电源检测电路，知道哪些功耗群组是可以正常供电的。例如：某功耗群组如sfp因为电源异常不能正常上电，cpu需要通知用户，此处功能异常。如果某路电源异常，cpu是不能通过电流管控电路给该路功耗群组供电的。

隔离电源是独立的电源，除了上电时序要求，隔离电源相互之间没有任何关系。

电源检测电路只负责检测隔离电源是否正常工作，并将此信息传递给cpu，如果隔离电源不工作，则通知cpu此路隔离电源异常。如果此处的隔离电源正常，则通过电流管控电路给此路功耗群组供电。类似于一个负责检测侦听，另一个负责给下级功耗单位分配电源，亦即，打开功耗群组的动作，即为电流管控电路的工作，怎么知道打开哪个功耗群组，就是电源检测电路的工作。

本发明通过多路隔离电源，依次给万兆交换电路和功耗群组上电，最大程度上减少系统启动冲击电流对本安电源的影响，确保本系统符合本安设计要求。

具体原理如下：

1、多路本安隔离电源1-n，依次连接到万兆交换电路和若干个功耗群组，功耗群组包括但不限于光模块、以太网phy芯片等一个或多个功耗器件单元。

2、电源检测电路检测到隔离电源已经连接到功耗群组时，打开隔离电源一给万兆交换电路上电，所述检测电路，包含但不限于mos管，光耦等开关器件。

3、万兆交换电路上电完成后，通过处理器控制电流管控电路，例如，通过io管脚驱动mos开关依次给功耗群组上电。

4、万兆交换电路检测到功耗群组完成上电操作后，对功耗群组进行初始化，初始化完成后开启交换转发功能。

5、万兆交换电路为，一个处理器单元，一个万兆交换芯片，及其必要的启动存储计算芯片及电源电路，如图2所示，万兆交换电路包括万兆交换芯片、处理器单元、clk(时钟)、sdram(存储器)、flash(闪存)、reset(复位)和corepower(核心电源)，其中，reset用于提供处理器单元及万兆交换芯片的复位功能，clk提供计时功能，sdram和flash都用于提供存储功能，corepower用于给万兆交换芯片和处理器单元供电，万兆交换芯片用于数据交换传输功能，处理器单元用于数据处理功能。

本发明中使用多路隔离电源给系统供电，并通过对万兆交换电路和功耗群组单元进行上电管控，使其满足本安设计要求。一种分步式上电技术，对管控后的多个功耗器件进行分步上电，有效减少冲击电流对本安电源的影响。万兆交换电路初始化完成之后，才对sfp等功耗群组单元进行供电。只要是在本安设计中采用处理器上电完成后，才依次打开功耗群组的上电方法，均属于本发明保护范围，包含但不限于硬件延时启动、i0分步启动等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。