專利名稱：礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，尤其適合在煤礦井下含瓦斯及煤塵較多的易燃易爆的環(huán)境中使用的礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，公知的交換機(jī)由以太網(wǎng)二層交換芯片、接口變壓器和網(wǎng)絡(luò)接口組成，電路安裝在一個(gè)絕緣外殼里，完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。這樣的交換機(jī)由于(1)不具有隔爆性質(zhì)，不符合煤礦井下設(shè)備的安全規(guī)范；(2)由于不提供上聯(lián)冗余接口，也就不能組成具有自愈功能的環(huán)網(wǎng)，這樣當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，很容易造成井下通信網(wǎng)的崩潰，信息傳輸?shù)目煽啃缘貌坏奖ＷC；(3)不提供交換機(jī)管理配置功能，用戶也不能實(shí)時(shí)地監(jiān)控交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。所以不適用于對(duì)信息傳輸可靠性要求很高的煤礦井下使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，它不但提供2對(duì)上聯(lián)冗余的100Base-Fx單?；蚨嗄９饫w接口，利用上聯(lián)冗余光纖接口組成具有自愈功能的冗余環(huán)網(wǎng)來(lái)保證井下信息傳輸?shù)目煽啃?，而且提供用戶管理配置功能，是?gòu)建煤礦井下多媒體綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。
本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的電路主要由交換電路和控制電路兩部分組成，交換電路負(fù)責(zé)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受，主要由以太網(wǎng)二層交換芯片、以太網(wǎng)接口變壓器、帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口連接而成。以太網(wǎng)二層交換芯片U1的LED引腳連接到帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口U4和U5的LED引腳，U1的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)引腳連接到以太網(wǎng)接口變壓器U2和U3的接收信號(hào)、發(fā)送信號(hào)引腳，U2和U3的發(fā)送、接收信號(hào)引腳分別連接到U4和U5的接收、發(fā)送信號(hào)引腳，U1的MII引腳連接到嵌入式CPU芯片U6的MII引腳，U1的SPI引腳連接到U6的P3、P4、P6、P7引腳，U6的數(shù)據(jù)線、地址線和FLASH芯片U7的數(shù)據(jù)線、地址線相連接，U6的IIC引腳連接EEROM芯片U8的IIC引腳，整個(gè)電路安裝在一個(gè)密閉殼體中。殼體由金屬或非金屬制成，并符合煤礦井下安全規(guī)范。
提供冗余的2對(duì)上聯(lián)100Base-Fx單?；蚨嗄９饫w接口，利用上聯(lián)冗余光纖接口組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。
以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀從U4、U5中的某個(gè)接口傳送到U2或U3中，在其中經(jīng)過(guò)碼型轉(zhuǎn)換和波形整形之后，發(fā)送給交換芯片U1，U1負(fù)責(zé)解析以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，并通過(guò)查閱數(shù)據(jù)幀的目的地址，確定數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)發(fā)往目的端口、上層控制電路或者以廣播的形式發(fā)送至其它所有端口。如果不是發(fā)往上層控制電路的數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)至變壓器芯片U2或者U3進(jìn)行碼型轉(zhuǎn)換和整形，然后發(fā)送至U4、U5，經(jīng)傳輸電纜發(fā)往目的主機(jī)。發(fā)往控制電路的數(shù)據(jù)在U6中得到處理，如果是請(qǐng)求修改交換機(jī)，U6將修改結(jié)果保存在U8中并修改芯片U1完成設(shè)置；如果是請(qǐng)求操作U7上文件，則U6將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)往U1，U1再將數(shù)據(jù)發(fā)往目的端口。
本實(shí)用新型的有益效果是采用本實(shí)用新型在井下建立寬帶的多媒體綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像的實(shí)時(shí)、高速傳輸，這是解決礦井通信標(biāo)準(zhǔn)不一等問(wèn)題的根本方法，同時(shí)用戶在地面上就可以完成對(duì)井下設(shè)備的管理，并且安裝及維護(hù)簡(jiǎn)單，多臺(tái)礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)可以組成具有自愈功能的光纖環(huán)網(wǎng)，從而大大提高了井下通信系統(tǒng)的魯棒性和信息傳輸?shù)陌踩?，?duì)煤礦安全生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的意義。
以下結(jié)合附圖和實(shí)驗(yàn)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)原理框圖；圖2是交換芯片部分電路原理圖；圖3是控制芯片部分電路原理圖；圖4是存儲(chǔ)電路圖；圖5是礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)隔爆外殼。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，U1以太網(wǎng)二層交換芯片，是交換電路的核心部分，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)二層交換，負(fù)責(zé)各個(gè)交換端口之間數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。
U2、U3以太網(wǎng)物理層變壓器芯片，每個(gè)元件包含四個(gè)變壓器組，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流的碼型轉(zhuǎn)換和整形。
U4、U5以太網(wǎng)接口及其狀態(tài)指示燈，每個(gè)元件包含四個(gè)接口，是以太網(wǎng)5類雙絞線RJ45接頭的連接器，每個(gè)接口包含兩個(gè)指示燈(分別為橙色和綠色)。
OSC125M晶振，負(fù)責(zé)產(chǎn)生25MHz時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
OSC210M晶振，負(fù)責(zé)產(chǎn)生10MHz時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
U6嵌入式CPU芯片，是控制電路的核心部分，在其上運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)和控制軟件，方便用戶對(duì)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的管理。
U7FLASH芯片，保存嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及系統(tǒng)運(yùn)行日志等。
U8EEROM芯片，保存系統(tǒng)的配置參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)或者用戶修改系統(tǒng)配置參數(shù)后，交換機(jī)按照該芯片中的參數(shù)來(lái)重新配置。
以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀從U4、U5中的某個(gè)接口傳送到U2或U3中，在其中經(jīng)過(guò)碼型轉(zhuǎn)換和波形整形之后，發(fā)送給交換芯片U1，U1負(fù)責(zé)解析以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，并通過(guò)查閱數(shù)據(jù)幀的目的地址，確定數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)發(fā)往目的端口、上層控制電路或者以廣播的形式發(fā)送至其它所有端口。如果不是發(fā)往上層控制電路的數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)至變壓器芯片U2或者U3進(jìn)行碼型轉(zhuǎn)換和整形，然后發(fā)送至U4、U5，經(jīng)傳輸電纜發(fā)往目的主機(jī)。發(fā)往控制電路的數(shù)據(jù)在U6中得到處理，如果是請(qǐng)求修改交換機(jī)，U6將修改結(jié)果保存在U8中并修改芯片U1完成設(shè)置；如果是請(qǐng)求操作U7上文件，則U6將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)往U1，U1再將數(shù)據(jù)發(fā)往目的端口。
參照?qǐng)D1至圖4，電路由交換電路和控制電路兩大部分組成，交換電路主要由以太網(wǎng)二層交換芯片、以太網(wǎng)接口變壓器、帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口和與控制電路接口部分組成，實(shí)際使用的以太網(wǎng)二層交換芯片為BROADCOM公司的BCM5338M，以太網(wǎng)接口變壓器為HANRUN公司的HR604009，以太網(wǎng)二層交換芯片U1的LED1A和LED1C連接到網(wǎng)絡(luò)接口U4的LEDD2和LEDD4，U1的RD1N～RD4N及RD5N～RD8N分別連接變壓器芯片U2的TD1N～TD4N引腳和變壓器芯片U3的TD5N～TD8N引腳，U1的RD1P～RD4P及RD5P～RD8P分別連接變壓器芯片U2的TD1P～TD4P引腳和變壓器芯片U3的TD5P～TD8P引腳，U1的TD1N～TD4N及TD5N～TD8N分別連接變壓器芯片U2的RD1N～RD4N引腳和變壓器芯片U3的RD5N～RD8N引腳，U1的TD1P～TD4P及TD5P～TD8P分別連接變壓器芯片U2的RD1P～RD4P引腳和變壓器芯片U3的RD5P～RD8P引腳，變壓器U2和U3的RX1N～RX4N、RX1P～RX4P、TX1N～TX4N、TX1P～TX4P引腳分別連接到網(wǎng)絡(luò)接口U4和U5的6A～6D、3A～3D、2A～2D、1A～1D引腳，U1的TXD0、TXD1、TXD2、TXD3引腳連接到控制電路板U6的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引腳，U1的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引腳連接到控制電路板U6的RXD0、RXD1、RXD2、RXD3引腳，U1的MISO/TDO/DO、SS#/TMS/CS、SCK/TCK/SK、MOSI/TDI/DI引腳連接控制板U6的P3、P6、P4、P7引腳。控制電路硬件部分主要由嵌入式CPU、FLASH、EEROM等組成，嵌入式CPU為SAMSUNG公司的S3C4510B，EEROM為ATMEL公司的24C02，F(xiàn)LASH為SST公司的39VF160，CPU芯片U6的D0～D31連接到U7的D0～D15，U6的A0～A21連接到U7的A0～A19，U6的SDA和SCL引腳連接U8的SDA和SCL引腳。整個(gè)電路安裝在一個(gè)密閉殼體中，殼體由金屬或非金屬制成，并符合煤礦井下安全規(guī)范。
參照?qǐng)D5，礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)隔爆外殼共有12個(gè)喇叭口(在圖五中只能看到前面的六個(gè)喇叭口，后面的六個(gè)被前面的六個(gè)擋住)，左右兩邊各六個(gè)喇叭口，每邊前后有兩排，每排有三個(gè)喇叭口。左邊六個(gè)喇叭口中最上面前排的一個(gè)作為一對(duì)上聯(lián)冗余100Base-Fx單模/多模光纖接口，其它五個(gè)為普通單模/多模光纖或者5類雙絞線接口；右邊六個(gè)喇叭口中最上面兩個(gè)喇叭口前面一個(gè)作為另外一對(duì)上聯(lián)冗余的100Base-Fx單模/多模光纖接口，后面一個(gè)是電源進(jìn)線接口，其它四個(gè)為普通單模/多模光纖接口或者5類雙絞線接口。
以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀從U4、U5中的某個(gè)接口傳送到U2或U3中，在其中經(jīng)過(guò)碼型轉(zhuǎn)換和波形整形之后，發(fā)送給交換芯片U1，U1負(fù)責(zé)解析以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，并通過(guò)查閱數(shù)據(jù)幀的目的地址，確定數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)發(fā)往目的端口、上層控制電路或者以廣播的形式發(fā)送至其它所有端口。如果不是發(fā)往上層控制電路的數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)至變壓器芯片U2或者U3進(jìn)行碼型轉(zhuǎn)換和整形，然后發(fā)送至U4、U5，經(jīng)傳輸電纜發(fā)往目的主機(jī)。發(fā)往控制電路的數(shù)據(jù)在U6中得到處理，如果是請(qǐng)求修改交換機(jī)，U6將修改結(jié)果保存在U8中并修改芯片U1完成設(shè)置；如果是請(qǐng)求操作U7上文件，則U6將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)往U1，U1再將數(shù)據(jù)發(fā)往目的端口。
權(quán)利要求1.一種礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，電路主要由以太網(wǎng)二層交換芯片、以太網(wǎng)接口變壓器、帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口、嵌入式CPU、EEROM、FLASH芯片相連接組成，其特征是以太網(wǎng)二層交換芯片U1的LED引腳連接到帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口U4和U5的LED引腳，U1的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)引腳連接到以太網(wǎng)接口變壓器U2和U3的接收信號(hào)、發(fā)送信號(hào)引腳，U2和U3的發(fā)送、接收信號(hào)引腳分別連接到U4和U5的接收、發(fā)送信號(hào)引腳，U1的MII引腳連接到嵌入式CPU芯片U6的MII引腳，U1的SPI引腳連接到U6的P3、P4、P6、P7引腳，U6的數(shù)據(jù)線、地址線和FLASH芯片U7的數(shù)據(jù)線、地址線相連接，U6的IIC引腳連接EEROM芯片U8的IIC引腳，整個(gè)電路安裝在一個(gè)密閉殼體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，其特征是提供冗余的2對(duì)上聯(lián)100Base-Fx單?；蚨嗄９饫w接口，利用上聯(lián)冗余光纖接口組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，其特征是所述密閉殼體為金屬或非金屬制成，具有隔爆性質(zhì)并符合煤礦井下安全規(guī)范。
專利摘要一種能夠在井下使用的礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，主要由以太網(wǎng)二層交換芯片、以太網(wǎng)接口變壓器、帶工作指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口、嵌入式CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和相關(guān)控制軟件組成，整個(gè)電路安裝在隔爆外殼里。多臺(tái)礦用隔爆兼本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)能夠組成具有自愈功能的環(huán)網(wǎng)，使得井下通信網(wǎng)的魯棒性和信息傳輸?shù)陌踩缘玫酱蟠筇岣摺Ｏ到y(tǒng)支持Web遠(yuǎn)程瀏覽、管理和系統(tǒng)軟件的在線升級(jí)，同時(shí)具有隔爆兼本質(zhì)安全性。
文檔編號(hào)H04L29/06GK2894109SQ200620071150
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者錢建生, 李鵬, 顧軍, 左明文 申請(qǐng)人:徐州華訊科技有限公司