一種礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)及其相關(guān)硬件架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字語音廣播系統(tǒng)及其相關(guān)硬件架構(gòu)，具體涉及一種礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)及其相關(guān)硬件架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦安全生產(chǎn)一直是煤礦領(lǐng)域的重大問題。隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視，要求煤礦企業(yè)必須按照煤礦相關(guān)規(guī)程建立完善的通信系統(tǒng)，不僅要做到地面上的通信交流，更要完善井上與井下的信息交互。目前，國內(nèi)礦用語音裝置一般通過音頻傳輸信號，大部分語音裝置只能實現(xiàn)井上調(diào)度室對井下進行播音，部分可實現(xiàn)兩個語音裝置之間的半雙工通信。實際通信過程中，工作人員需要在發(fā)送狀態(tài)與接收狀態(tài)之間切換，如果雙方同時處于發(fā)送狀態(tài)，或同時處于接收狀態(tài)，便不能進行正常通訊，使用過程中，無法實現(xiàn)兩個語音裝置之間的實時語音通信。
[0003]目前有采用以太網(wǎng)進行通信的語音系統(tǒng)，其每一個通信終端都需要連線到交換機，這種方式價格昂貴，且傳輸距離短，信號容易受到干擾，在運用到煤礦井下巷道中時存在信號盲點等問題，不適合推廣到煤礦的實際應用中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)及其相關(guān)硬件架構(gòu)，以實現(xiàn)任意兩個廣播終端之間或與地面調(diào)度之間的全雙工對話。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)，包括音頻服務器、本安調(diào)度主機、井下隔爆兼本安型廣播主站、井下隔爆兼本安型廣播分站、通信數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，其特征在于:還包括礦用以太網(wǎng)交換機單元，廣播主站通過以太網(wǎng)交換機單元接口上設(shè)置的網(wǎng)絡變壓器與以太網(wǎng)交換機單元連接。
[0006]所述本安調(diào)度主機、井下隔爆兼本安型廣播主站、井下隔爆兼本安型廣播分站具有微控制器單元、喇叭單元、音頻編解碼模塊、音頻功放模塊、以太網(wǎng)通信模塊、CAN總線通信模塊、RS485通信模塊、I/O模塊、電源模塊、人機交互界面;所述微控制器單元與音頻編解碼模塊、以太網(wǎng)通信模塊、CAN總線通信模塊、RS485通信模塊、I/O模塊、電源模塊、人機交互界面連通，音頻信號通過音頻編解碼模塊輸入至微控制器單元，微控制器單元將信號依次通過音頻編解碼模塊、音頻功放模塊、喇叭單元輸出。
[0007]音頻服務器、本安調(diào)度主機與廣播主站之間采用以太網(wǎng)通信，廣播主站與廣播分站之間采用CAN總線通信。
[0008]音頻服務器能設(shè)置每一個廣播主站的IP地址，廣播主站為每個廣播分站分配一個ID號。
[0009]所述礦用交換機單元支持全雙工工作模式。
[0010]所述音頻服務器作為上位機安裝有相應的組態(tài)軟件。
[0011 ]本安調(diào)度主機與音頻服務器可單獨或配合使用，具有緊急報警按鈕。
[0012]所述微控制器單元采用STM32F103VET6型單片機，并配置相應數(shù)據(jù)存儲模塊與程序存儲模塊。
[0013]所述音頻解碼模塊采用VS1063A芯片包含7424B的錄音緩沖區(qū)和32B的播放緩沖區(qū)及音頻耳機放大器，音頻驅(qū)動電路包括MIC輸入、LINE輸入。
[0014]以太網(wǎng)通信模塊采用W5200控制器，用于音頻服務器、本安調(diào)度主機與廣播主站之間的通?目O
[0015]CAN總線通信模塊用于廣播主站與廣播分站之間的通信，包括CTM1050T收發(fā)器，能夠用于電氣隔離，符合IS011898標準。
[0016]RS485通信模塊采用ADM2587E型收發(fā)器，可用于對廣播分站的固件升級或作為冗余通信接口。
[0017]所述人機交互界面安裝于廣播主站、廣播分站的外殼表面，包括軟件控制區(qū)、功能測試區(qū)、主站網(wǎng)絡參數(shù)配置區(qū)、音頻文件選擇區(qū)、音量控制區(qū)、系統(tǒng)播放模式控制區(qū)和特殊功能區(qū)。
[0018]所述I/O模塊包括I組Sbit撥碼開關(guān)電路、4個LED調(diào)試指示電路、6路光耦隔離數(shù)字輸入電路和8路繼電器輸出電路用于調(diào)試和后期應用預留。
[0019]所述電源模塊包括濾波、保護、電壓轉(zhuǎn)換電路。
[0020]本發(fā)明，微控制器單元為整個裝置的控制核心與運算核心;所述音頻編解碼單元的MIC輸入用于麥克風錄音，LINE輸入用于音頻輸入，將聲音信號處理后傳送至微控制器單元;所述音頻編解碼單元是在接收到微控制器單元播放語音指令后將數(shù)字量語音信號做解碼還原，并通過D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電信號;所述音頻功放模塊是在上述電信號經(jīng)過前級放大后進一步放大;所述喇叭單元是將被放大的信號轉(zhuǎn)換成聲音信號，用于播放;所述以太網(wǎng)模塊用于音頻服務器、本安調(diào)度主機與廣播主站之間的通信。所述CAN總線通信模塊用于廣播主站與廣播分站之間的通信。所述RS485通信模塊用于對廣播分站的固件升級或作為冗余通信接口。所述人機交互界面用于軟件控制、功能測試、主站網(wǎng)絡參數(shù)配置、音頻文件選擇、音量控制、系統(tǒng)播放模式控制和其它特殊功能。
[0021 ]廣播主站作為以太網(wǎng)傳輸和CAN總線傳輸?shù)霓D(zhuǎn)接點，由音頻服務器或本安調(diào)度主機發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)包經(jīng)以太網(wǎng)傳輸?shù)綇V播主站，由廣播主站將音頻數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為可通過CAN總線傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)幀并傳輸?shù)綇V播分站。由于每一個廣播主站都采用固定的IP地址，每個廣播分站都有固定的ID號，所以在進行信號傳輸時，不會相互干擾，從而實現(xiàn)了任意兩個廣播終端之間或者與地面調(diào)度之間的全雙工對話，也可在煤礦正常生產(chǎn)時提供音樂播放、安全教育、實時調(diào)度等，更能為緊急事故提供調(diào)度、喊話，引導安全避險，最大限度的降低人員與經(jīng)濟損失。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)不意圖；
圖2為本發(fā)明的硬件構(gòu)架圖；
圖3為本發(fā)明的人機交互界面的主界面圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；如圖1所示，一種礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)，包括音頻服務器、本安調(diào)度主機、井下隔爆兼本安型廣播主站、井下隔爆兼本安型廣播分站、通信數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，其特征在于:還包括礦用以太網(wǎng)交換機單元，廣播主站通過以太網(wǎng)交換機單元接口上設(shè)置的網(wǎng)絡變壓器與以太網(wǎng)交換機單元連接;所述礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)由井上和井下兩部分組成。
[0025]所述音頻服務器位于井上，作為上位機安裝有相應的組態(tài)軟件，管理并控制著該數(shù)字語音廣播系統(tǒng)的工作模式及工作參數(shù)。能夠設(shè)置廣播主站的IP地址，查看主站的工作狀態(tài)參數(shù)，通過網(wǎng)絡可自動搜索和手動添加設(shè)備，對每個廣播主站可任意組網(wǎng)，形成相應的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)廣播、組播、單播的語音通訊和音頻流播放，可任意切換曲目并控制音頻參數(shù)，可實現(xiàn)一鍵全域、分域預警功能，系統(tǒng)可設(shè)置管理登陸權(quán)限。
[0026]所述本安調(diào)度主機與音頻服務器作用相輔，可獨立實現(xiàn)與廣播主站雙向語音通話和音頻流播放，具有屏顯、按鍵查詢、MIC輸入、功放輸出、一鍵禁止、緊急報警功能。
[0027]所述礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)井下包括廣播主站及廣播分站，廣播主站管理并控制廣播分站，能夠為每一個廣播分站設(shè)置ID號，提供一路雙聲道音頻輸出，可驅(qū)動8Q/5W揚聲器，提供RS485接口，實現(xiàn)對廣播分站的固件升級或冗余通信接口，具有I鍵通話、I鍵播放、I鍵停止、I鍵打點功能。
[0028]所述音頻服務器或本安調(diào)度機發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)包經(jīng)以太網(wǎng)傳輸?shù)綇V播主站，由廣播主站將音頻數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為可通過CAN總線傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)幀并傳送到廣播分站。
[0029]所述廣播分站具有地址撥碼開關(guān)、模式撥碼開關(guān)用于標識分站及工作模式，具有I鍵通話、I鍵播放、I鍵停止、I鍵打點功能。
[0030]所述礦用交換機單元支持全雙工工作模式。
[0031]所述廣播主站通過以太網(wǎng)交換機單元接口上設(shè)置的網(wǎng)絡變壓器與礦用以太網(wǎng)交換機單元連接;所述網(wǎng)絡變壓器具有以太網(wǎng)絕緣模塊，當輸入的信號為非本安信號時，其電流值超出網(wǎng)絡變壓器的設(shè)定值，超過的電流部分將被過濾掉，從而保證輸入的信號為本安信號。
[0032]圖2為本發(fā)明的硬件構(gòu)架圖；如圖2所示，一種礦用本安型雙向數(shù)字語音廣播系統(tǒng)相關(guān)硬件架構(gòu)，系統(tǒng)中本安調(diào)度主機、井下隔爆兼本安型廣播主站、井下隔爆兼本安型廣播分站具有微控制器單元、喇叭單元、音頻編解碼模塊、音頻功放模塊、以太網(wǎng)通信模塊、CAN總線通信模塊、RS485通信模塊、I/O模塊、電源模塊、人機交互界面。