[01338594]矿用本质安全型网络设备

矿用本质安全型网络设备是西安科技大学与西安终南信息技术有限公司联合开发的项目,拥有核心知识产权,是面向行业及企业信息化的应用系统,是多种通信手段融合的企业信息通信集成产品。 矿山安全生产监控系统的发展趋势是网络化、集成化和多媒体化。基于工业以太网的多业务传输平台可以使离散、分布式监控系统集成为多媒体综合监控系统,节省人力、物力及财力。随着网络技术的高速发展,矿山的信息化建设日益受到关注。但是,目前国内用于矿山安全监控系统的以太网交换机的防爆形式主要以隔爆型居多,其体积大（例如为：606mm×503mm×231mm,660mm×442mm×709mm等）、重量沉（分别为80kg、160kg）、功耗高、成本高。基于此,设计了矿用本安型工业以太网交换机,用于煤矿现有的分布式现场总线监控系统的改造以及新矿的信息化建设。 矿用本安型网络交换机是终南公司专为煤炭工业应用领域以太网设备连接自主开发的专利产品（ZL200820228456.3）,是矿山信息化建设的核心设备,本安型设计克服了现有煤矿隔爆兼本安型以太网交换机体积大、重量沉、成本高的缺点。 现有瓦斯监控设备、温度采集设备等,这些设备的端口都是工业的RS485接口,这些接口速度慢,不能传大容量的视频及语音信息。而以太网是总线型协议中最常见的,数据速率为10Mbps（兆比特/秒）的同轴电缆系统。该系统相对比较便宜且容易安装,直接利用每个工作站网卡上的BNC-T型连接器,就可以将电缆从一个工作站连接到另一个工作站,完成网络传输控制任务。由于其具有更大的覆盖范围以及与SONET的OC-192和WDM主干网相匹配的吞吐量,10G以太网已经成为有史以来企业网和主干网无缝连接的一种手段。 针对以上串口传输数据的缺点以及网口传输数据的优点,我们设计了串/网口转换模块,这个模块和交换机结合形成了一种新型的高性能的网络设备。 串／网口转换模块,包括防爆壳体以及安装在所述壳体内部的电路板,其电路板上设置有控制单元、网络接口单元和能够防高压雷击的电源单元,控制单元和网络接口单元相接,电源单元分别为控制单元和网络接口单元供电,所述控制单元、网络接口单元分别与串口接口、网口接口相接,串口接口、网口接口和电源单元所用的电源接口均为防尘、防水的高可靠性接口;控制单元还接有对串口接口所输入、输出数据进行隔离的光电隔离电路;所述控制单元、网络接口单元和电源单元组成一个本质安全型电路。本串／网口转换模块结构简单、使用灵活、性能可靠且性价比高,使串口设备能立即网络化,能有效解决串／网口之间的转换问题。 同时针对这个串/网口转换模块我们专门开发了一套串网口转换软件。串口转网口并不是简单传输媒介的变化,而是串口到TCP/IP的协议转化。其中关系到的关键技术包括：TCP/IP的工作模式、串口分帧技术、9位技术。串口转以太网,并不是简单物理层和数据链路层的转化。由于串口协议本身不具有网络层和传输层,串口转以太网,实际是将串口的数据作为TCP/IP的应用层数据,用TCP/IP封装传输的方式。TCP/IP的应用层数据是TCP/IP所要传送的真正有效的数据。串口数据是可以连续不断发送的,而以太网数据则是以数据包为单位发送的,这样就关系到将多长的串口数据打包后作为一个以太网数据包发送。以太网数据是以字节Byte计算的每个字节都是8位,但是串口数据则有可能出现9位,将第9位之间舍弃。这个软件能够让串网口之间高效的不丢包的传输数据。 矿用本质安全型网络设备基本技术参数如下： 交换机： 1. 以太网光端口：端口数量：2个,传输速率：1000Mbps,发射功率：≤-1dBm,接收灵敏度：≥-35dBm,最大传输距离：10km （1310nm单模光纤）; 2. 以太网电端口：端口数量：5个,传输速率：100Mbps,信号工作电压峰峰值：≤5V,最大传输距离：100m; 3. RS485端口：端口数量：2个,传输速率：4800bps,信号工作电压峰峰值：≤5V,信号工作电流峰峰值：≤150mA,最大传输距离：10km（1.5mm2的RVVSP屏蔽双绞线）; 4. 最大网络重构自愈时间：＜500ms; 5. 外形尺寸：360mm×240mm×120mm; 6. 外壳材质：不锈钢; 串网口转换模块： 1. 高可靠性; 2. 10/100M以太网接口; 3. 提供1路RS485接口; 4. 协议族：支持TCP,UDP协议;支持Server和Client模式; 5. 支持虚拟串口。 本研究工作已形成产品,取得国家专利九项（其中发明专利三项）、软件产品登记证一项,同时通过国家煤安认证,获得矿用产品安全标志证书,以及国家安全生产重庆矿用设备检验检测中心颁发的检验合格证和防爆合格证。产品已应用于我国新疆阿克苏地区,新疆伊犁地区,及新疆哈密等地区的煤矿通信与监控系统中。