專利名稱：基于ip的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及程控調(diào)度電話裝置，具體是一種基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控 電話裝置，適用各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
背景技術(shù)：
防爆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)在煤炭企業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。IP電話是一種通過以太網(wǎng) 或其他使用IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)語音通信的一種全新的通訊設(shè)備。除了支持以太網(wǎng)通信， 還集成調(diào)度電話功能，可直接接入礦用調(diào)度電話系統(tǒng)。擴(kuò)播電話在皮帶集控、水泵自動(dòng)化等 煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用十分重要，但目前已有的擴(kuò)播電話系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，自成體系，在與 地面控制中心通話時(shí)需要單獨(dú)敷設(shè)線纜，不能利用已有的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。隨著井下膠帶運(yùn) 輸自動(dòng)化的推進(jìn)，地面生產(chǎn)調(diào)度信息中心工程師室可直接對(duì)井下膠帶運(yùn)輸進(jìn)行控制，所以 通信暢通是井下自動(dòng)化進(jìn)程的一個(gè)主要因素。目前，煤礦生產(chǎn)調(diào)度中心使用的通信裝置主要是程控調(diào)度電話，生產(chǎn)調(diào)度中心通 過程控電話與井下各工作場(chǎng)所進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。井下膠帶運(yùn)輸通信主要使用擴(kuò)音電話進(jìn)行皮帶 機(jī)操作站與給煤點(diǎn)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)和綜采工作面聯(lián)絡(luò)和通話，與生產(chǎn)工作面形成局部通信網(wǎng)絡(luò)，與 程控電話無法對(duì)接。由于程控電話安裝數(shù)量受到傳輸線路容量的影響，井下每個(gè)工作場(chǎng)所 (皮帶機(jī)機(jī)頭和工作面下口)只能安裝1-2部電話，井下各工作場(chǎng)所的運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)載 點(diǎn)較多；特別是有緊急情況發(fā)生時(shí)，井下人員與生產(chǎn)調(diào)度中心通話需要走一段路程，在匯報(bào) 時(shí)間上存著延誤。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及 程控電話裝置；擴(kuò)音電話井上集中調(diào)度對(duì)井下各自動(dòng)化系統(tǒng)的通信做到“一呼百應(yīng)”，地面 工程師控制室對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)都可以直接通話和信號(hào)聯(lián)系，統(tǒng)一指揮調(diào)度，減少和杜絕因 設(shè)備故障停車而聯(lián)系不到維修人員的情況。本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話 裝置，包括多個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊U1，每個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊Ul連接一防爆兼本安 型語音網(wǎng)關(guān)U2，防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2連接有多個(gè)語音電話終端模塊U3 ；VOIP交換機(jī) 路由模塊Ul之間采用光纖連接；VOIP交換機(jī)路由模塊Ul與防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2之 間采用網(wǎng)線連接；防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2與語音電話終端模塊U3之間采用RS485總線 結(jié)構(gòu)連接。工作原理井上調(diào)度室中輸出的VOIP網(wǎng)絡(luò)語音命令傳輸?shù)絍OIP交換機(jī)路由模塊 Ul模塊后，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換成為在光纖中傳輸?shù)腣OIP以太網(wǎng)信號(hào)，VOIP以太網(wǎng)信號(hào)通過網(wǎng)線 接入防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2中；防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2將VOIP以太網(wǎng)信號(hào) 轉(zhuǎn)換成485總線接收信號(hào)；485總線接收信號(hào)通過語音電話終端模塊U3的處理后給井下輸 出擴(kuò)播信號(hào)。當(dāng)從井下發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)(包括語音和打點(diǎn))時(shí)，聲音信號(hào)經(jīng)過語音電話終端模塊U3處理和打包后傳入防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2中，防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊 U2將485總線發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成VOIP以太網(wǎng)信號(hào)格式后傳入VOIP交換機(jī)路由模塊Ul模 土夬，因此在井上的調(diào)度臺(tái)也可以得到相應(yīng)的信號(hào)。本實(shí)用新型的有益效果是本裝置采用數(shù)字語音通信技術(shù)，基于IP通信，支持靜 態(tài)、動(dòng)態(tài)IP地址及IP地址智能學(xué)習(xí)功能，而且支持SIP協(xié)議或H323協(xié)議，語音編碼支持 G. 711，G723. 1，G. 729A，語音清晰、QoS語音保證，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；它是純數(shù)字?jǐn)U播系 統(tǒng)，音質(zhì)好，抗干擾性強(qiáng)，不但具有傳統(tǒng)的擴(kuò)播電話系統(tǒng)的擴(kuò)音、對(duì)講、打點(diǎn)等功能，還具備 定時(shí)播報(bào)、背景音樂、與地面調(diào)度臺(tái)互通等擴(kuò)展功能；使用工業(yè)以太網(wǎng)和光纖傳輸節(jié)約了通 信電纜的鋪設(shè)，擴(kuò)音電話與程控電話能相互接通增加了井下的通信點(diǎn)，解決工作場(chǎng)所缺少 通信工具的問題；利用光纖傳輸和通訊電纜同時(shí)對(duì)井下通信，雙路通訊通道，為礦井通信增 加了一道保障體系；通過增加一些其他功能可做為煤礦災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的通信系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明原理框圖；圖2是防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2電路原理圖；圖3是語音電話終端模塊U3電路原理圖。VOIP交換機(jī)Ul 主要完成井上調(diào)度室與井下防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議 轉(zhuǎn)換，把調(diào)度室的控制命令轉(zhuǎn)換成井下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；把井下的語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成VOIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 傳到調(diào)度室主機(jī)；防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2 將從VOIP交換機(jī)傳來的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式 轉(zhuǎn)換成適合RS485傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，發(fā)送到各個(gè)擴(kuò)播電話機(jī)，以便在井下就可以擴(kuò)播；語音電話終端模塊U3 通過接收串口傳來的數(shù)據(jù)，經(jīng)CPU處理后輸出到A/D轉(zhuǎn)換 模塊和編碼解碼器MC14LCM80中，最后經(jīng)過功率放大器到擴(kuò)音喇叭實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音廣播。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置有多個(gè)VOIP交換機(jī)路由模 塊U1，每個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊Ul連接一防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2、防爆兼本安型 語音網(wǎng)關(guān)模塊U2連接語音電話終端模塊U3。該裝置采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，VOIP交換機(jī) 路由模塊Ul位于地面中央控制室，VOIP交換機(jī)路由模塊Ul之間采用光纖連接；VOIP交換 機(jī)路由模塊Ul與防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)模塊U2之間采用工業(yè)以太網(wǎng)連接；防爆兼本安型 語音網(wǎng)關(guān)模塊U2與多個(gè)相同的語音電話終端模塊U3之間采用RS485總線結(jié)構(gòu)連接。上述 電路為本質(zhì)安全型電路，安裝在一個(gè)密閉殼體中。如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中VOIP交換機(jī)路由模塊Ul采用羅杰康交換機(jī)。防 爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2采用FPGA芯片EP2S90F1020作為微控制器核心芯片，采用Altera 的串行配置器件EPCS64作為配置芯片，采用以太網(wǎng)控制芯片DM9000AE作為以太網(wǎng)控制器； FPGA芯片EP2S90F1020經(jīng)地址、數(shù)據(jù)總線以及相應(yīng)的讀寫信號(hào)線與FLASH、SDRAM存儲(chǔ)器芯 片相連，完成應(yīng)用程序的執(zhí)行和數(shù)據(jù)的存??；其數(shù)據(jù)總線、INT、CMD、I0R、IOff, CS、RESET和 25MHZ分別與以太網(wǎng)控制芯片DM9000AE的數(shù)據(jù)總線、INT、CMD、I0R、I0W、CS、RESET和25MHZ
4相連，將VOIP以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成485總線接收信號(hào)。語音電話終端模塊U3主要由RS485串口電路、FPGA芯片EP2C8Q208C8、語音編碼 解碼芯片MC14LCM80和功率放大器TDA^22M組成；RS485串口電路中的RXD端(光耦芯 片6N137中6腳)、T)(D端(光耦芯片HCPL4630的3腳)、RTC端(光耦芯片HCPL4630 的2腳)分別與FPGA芯片EP2C8Q208C8中的199、198、197腳連接，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)；FPGA 芯片EP2C8Q208C8中的33腳、5腳、4腳、34腳、35腳、37腳、39腳分別與語音編碼解碼芯片 MC14LC5480的FST端、DT端、BCKT端、MCLK端、FSR端、DR端、BCKR端相接，完成語音的編 碼解碼；語音編碼解碼芯片MC14LCM80的4、17腳分別與功率放大器TDA^22M的7、8腳連 接，功率放大器TDA^22M的1、3腳連接外部揚(yáng)聲器，完成從井下輸出擴(kuò)播信號(hào)。防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2中FPGA芯片EP2S90F1020的200、201腳分別與RS485 串口電路中HCPL4630型的光耦芯片中3腳和6附37型光耦芯片中6腳連接，將485總線 發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成VOIP以太網(wǎng)信號(hào)格式后進(jìn)行收發(fā)。本裝置可以完成的主要功能有1)在井上對(duì)一條或多條線路擴(kuò)音完成線路連接后，先在調(diào)度臺(tái)屏幕上按下某一條或多條線路的選擇按鈕，再按住 通話按鈕直接對(duì)話筒講話，就可以把語音傳遞到井下相應(yīng)的線路的所有擴(kuò)音電話中播出 (不需要井下人員接聽)。2)在井上對(duì)一條或多條線路打點(diǎn)完成線路連接后，先在調(diào)度臺(tái)屏幕上按下某一條或多條線路的選擇按鈕，再按下 打點(diǎn)按鈕，就可以讓井下相應(yīng)的線路的所有擴(kuò)音電話中發(fā)出單頻的打點(diǎn)聲音(不需要井下 人員接聽)。3)在井上同時(shí)接收井下多條線路的通話井下的多條線路中任意一臺(tái)擴(kuò)音電話按下通話按鈕講話，井上調(diào)度臺(tái)都可以通過 揚(yáng)聲器聽到講話聲，并且屏幕上相應(yīng)線路的指示燈會(huì)閃亮。多條線路同時(shí)講話時(shí)，如果所有 選通按鈕都沒有按下(默認(rèn)狀態(tài))，則井上調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)把所有聲音線路的聲音都播出來； 如果選通了一部分線路，則只播放選擇線路的聲音。4)在井上能顯示各條線路的在線狀態(tài)分別給出各條線路的專用防爆轉(zhuǎn)換器是否在線(正常連接)。5)在井上對(duì)各條線路的打點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示井下的各條線路向井上傳出打點(diǎn)信號(hào)時(shí)，為了防止因?yàn)闆]有選通而漏掉重要的打 點(diǎn)信號(hào)，井上調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)記錄每條線路的打點(diǎn)情況(時(shí)間和點(diǎn)數(shù))，并把最后一次打點(diǎn)信 號(hào)的點(diǎn)數(shù)顯示到屏幕上，直到調(diào)度人員確認(rèn)才消失。6)在井上進(jìn)行線路配置井上集中調(diào)度臺(tái)提供添加或刪除線路、遠(yuǎn)程配置井下專用防爆轉(zhuǎn)換器參數(shù)的功 能。
權(quán)利要求1.一種基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置，其特征在于包括多個(gè)VOIP交換機(jī) 路由模塊U1，每個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊Ul連接一防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2，防爆兼本安 型語音網(wǎng)關(guān)U2連接有多個(gè)語音電話終端模塊U3 ；VOIP交換機(jī)路由模塊Ul之間采用光纖連 接；VOIP交換機(jī)路由模塊Ul與防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2之間采用網(wǎng)線連接；防爆兼本安 型語音網(wǎng)關(guān)U2與語音電話終端模塊U3之間采用RS485總線結(jié)構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置，其特征在于所述 的VOIP交換機(jī)路由模塊Ul采用羅杰康交換機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置，其特征在于所 述的防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2采用FPGA芯片EP2S90F1020作為微控制器核心芯片，采用 Altera的串行配置器件EPCS64作為配置芯片，采用以太網(wǎng)控制芯片DM9000AE作為以太網(wǎng) 控制器；FPGA芯片EP2S90F1020經(jīng)地址、數(shù)據(jù)總線以及相應(yīng)的讀寫信號(hào)線與FLASH、SDRAM 存儲(chǔ)器芯片相連，完成應(yīng)用程序的執(zhí)行和數(shù)據(jù)的存取，其數(shù)據(jù)總線、INT、CMD、I0R、IOff, CS、 RESET和25MHZ分別與以太網(wǎng)控制器DM9000AE的數(shù)據(jù)總線、INT、CMD、I0R、IOff, CS、RESET 和25MHZ相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置，其特征在于所述 的語音電話終端模塊U3主要由RS485串口電路、FPGA芯片EP2C8Q208C8、語音編碼解碼芯 片MC14LCM80和功率放大器TDA2822M組成；RS485串口電路中的RXD端、TXD端、RTC端 分別與FPGA芯片EP2C8Q208C8中的199腳、198腳、197腳相連，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)；FPGA芯 片EP2C8Q208C8中的33腳、5腳、4腳、34腳、35腳、37腳、39腳分別與語音編碼解碼芯片 MC14LC5480的FST端、DT端、BCKT端、MCLK端、FSR端、DR端、BCKR端相接，完成語音的編 碼解碼；語音編碼解碼芯片MC14LCM80的4、17腳分別與功率放大器TDA^22M的7、8腳連 接，功率放大器TDA^22M的1、3腳連接外部揚(yáng)聲器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于IP的煤礦擴(kuò)播通信及程控電話裝置，涉及程控調(diào)度電話裝置。該裝置有多個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊U1，每個(gè)VOIP交換機(jī)路由模塊U1連接一防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2，防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2連接有多個(gè)語音電話終端模塊U3；VOIP交換機(jī)路由模塊U1與防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2之間采用網(wǎng)線連接，防爆兼本安型語音網(wǎng)關(guān)U2與語音電話終端模塊U3之間采用RS485總線結(jié)構(gòu)連接。優(yōu)點(diǎn)是采用數(shù)字語音通信技術(shù)，基于IP通信，支持靜態(tài)、動(dòng)態(tài)IP地址及IP地址智能學(xué)習(xí)功能，而且支持SIP協(xié)議或H323協(xié)議，語音編碼支持G.711，G723.1，G.729A，語音清晰、QoS語音保證，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
文檔編號(hào)H04M7/00GK201860370SQ20102053957
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者馮小龍, 梁兵, 王鴻建, 程德強(qiáng), 錢建生 申請(qǐng)人:徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司