本發(fā)明屬于安全監(jiān)控和精確定位領域，涉及一種煤礦井下rs485自適應波特率通信方法。

背景技術：

1、在煤礦井下，安全監(jiān)控和精確定位對于保障人員安全和提高生產(chǎn)效率至關重要。傳統(tǒng)的煤礦井下通信系統(tǒng)通常采用有線通信方式，其中基于rs485接口的總線通信是一種常見的解決方案。rs485總線通信具有長距離傳輸、高傳輸速率和抗干擾能力強等優(yōu)勢，但也存在以下缺陷：

2、波特率配置繁瑣：現(xiàn)有的rs485總線通信系統(tǒng)通常要求對主從設備進行預先配置波特率，這增加了現(xiàn)場安裝和調(diào)試的復雜性，并且一旦配置完成，波特率無法隨意更改，限制了系統(tǒng)的靈活性，難以適應不同傳輸速率和干擾環(huán)境的需求。例如，在煤礦井下的監(jiān)控系統(tǒng)中，可能需要根據(jù)不同的監(jiān)控區(qū)域和設備類型選擇不同的波特率，以確保數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。

3、設備兼容性差：由于不同設備可能支持不同的波特率，因此在一條總線上難以兼容多種設備，不利于系統(tǒng)集成和擴展，限制了系統(tǒng)功能的多樣性。例如，在煤礦井下的安全監(jiān)測系統(tǒng)中，可能需要連接不同廠家生產(chǎn)的傳感器和控制器，而這些設備可能支持不同的波特率，導致難以在同一總線上進行通信。

4、通信穩(wěn)定性不足：波特率不匹配或配置錯誤可能導致通信中斷，影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，甚至可能引發(fā)安全事故。例如，在煤礦井下的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中，如果傳感器與控制器之間的通信出現(xiàn)中斷，可能導致瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)無法及時傳輸，從而引發(fā)安全事故。

5、維護工作量大：現(xiàn)有的系統(tǒng)需要定期檢查和維護波特率配置，增加了維護工作量，降低了工作效率。例如，在煤礦井下的設備巡檢中，需要檢查各個設備的波特率配置是否正確，并進行必要的調(diào)整，這增加了巡檢人員的工作量，降低了巡檢效率。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦井下rs485自適應波特率通信方法。應用于煤礦井下基于rs485總線的主從通訊方式，分站作為主設備并可通過rs485總線連接讀卡器、傳感器、電源、開關等從設備。分站波特率只能在支持的選項之間配置切換，不可對分站波特率進行隨意設置，總線上主從設備在發(fā)送信息時會在信息的最后附帶上該條信息的crc校驗碼，可對該條信息的完整性進行校驗。波特率未匹配的從設備會監(jiān)聽總線上面的所有信號，只要監(jiān)聽的信息無法通過crc校驗就會切換波特率去進行匹配，一旦接收到總線上面的信息可以通過crc校驗，那么則表明波特率匹配成功接收到完成的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)該方法實現(xiàn)煤礦井下rs485波特率自適應，解決煤礦井下設備rs485總線波特率匹配困難的問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種煤礦井下rs485自適應波特率通信方法，該方法包括以下步驟：

4、分站作為主設備，通過rs485總線連接讀卡器、傳感器、電源和開關的從設備，分站波特率只能在支持的選項之間配置切換，不能對分站波特率進行隨意設置；

5、總線上主從設備在發(fā)送信息時會在信息的最后附帶上該條信息的crc校驗碼，對該條信息的完整性進行校驗；

6、波特率未匹配的從設備會監(jiān)聽總線上的所有信號，只要監(jiān)聽的信息無法通過crc校驗就會切換波特率去進行匹配；

7、一旦接收到總線上面的信息通過crc校驗，那么則表明波特率匹配成功接收到完成的數(shù)據(jù)信息。

8、進一步，所述方法還包括以下步驟：

9、從設備在上電后，默認將波特率配置為首選項，并開始監(jiān)聽總線上的通信信息；

10、當監(jiān)聽到信息時，從設備會對信息進行crc校驗；

11、如果crc校驗通過，則表示從設備的波特率與主設備匹配成功；

12、如果crc校驗失敗，則表示波特率匹配不成功，此時從設備將自動切換到下一個支持的波特率選項，并重新開始監(jiān)聽總線上的通信信息；

13、如果在規(guī)定時間內(nèi)，從設備未能監(jiān)聽到任何信息，則會繼續(xù)切換到下一個波特率選項進行嘗試；

14、波特率匹配成功后，從設備將等待與主設備建立通信；

15、如果在規(guī)定時間內(nèi)未能成功建立通信連接，則從設備將重新進入波特率監(jiān)聽狀態(tài)；

16、若主設備與從設備在成功建立通信后，連接中斷時間超過規(guī)定時間，從設備也會重新進入波特率監(jiān)聽狀態(tài)；

17、當主設備需要切換波特率時，它會廣播一個配置信息幀，其中包含了重新配置波特率的時間間隔以及從設備的地址信息；

18、從設備接收到該信息后，將啟動定時器，并按照其排名順序依次發(fā)送響應幀；

19、在重新配置波特率的時間間隔結束后，從設備將重新進入波特率自適應狀態(tài)，以進行新的波特率匹配。

20、一種煤礦井下rs485自適應波特率通信系統(tǒng)，包括：

21、主設備：用于控制通信過程，并通過rs485總線連接讀卡器、傳感器、電源和開關的從設備；

22、從設備：包括讀卡器、傳感器、電源和開關的設備，通過rs485總線與主設備連接，并能夠接收主設備的控制指令；

23、通信總線：用于連接主設備和從設備，并傳輸數(shù)據(jù)信號；

24、波特率自適應模塊：用于實現(xiàn)波特率的自適應調(diào)節(jié)，包括crc校驗模塊和波特率切換模塊；

25、crc校驗模塊：用于對傳輸數(shù)據(jù)進行完整性校驗；

26、波特率切換模塊：用于根據(jù)crc校驗結果自動切換波特率，直到匹配成功。

27、進一步，所述系統(tǒng)還包括：

28、配置軟件：用于配置主設備和從設備的波特率選項。

29、本發(fā)明的有益效果在于：

30、(1)采用crc作為傳輸數(shù)據(jù)完整性校驗，可以大幅減少mcu的運力負擔，加快總線數(shù)據(jù)的傳輸效率，提高煤礦井下總線設備運行效率。

31、(2)分站采用了純軟件的方法來實現(xiàn)波特率自適應，可減少現(xiàn)場安裝維護工作，提高系統(tǒng)間設備的通訊兼容，從而在一條總線上兼容多種設備，方便系統(tǒng)集成和擴展。

32、(3)分站可通過配置軟件進行總線波特率切換，提高了總線通訊的有效性和靈活性，可根據(jù)現(xiàn)場應用環(huán)境需求配置波特率，適應不同傳輸速率以及不同干擾環(huán)境的應用需求，同時還減少了系統(tǒng)的維護工作量。

33、(4)從設備斷開通訊超過規(guī)定時間可重新進行波特率自適應，提高了主從設備間的通訊穩(wěn)定性，避免錯誤配置導致的通訊異常問題。

34、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種煤礦井下rs485自適應波特率通信方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下rs485自適應波特率通信方法，其特征在于：所述方法還包括以下步驟：

3.一種煤礦井下rs485自適應波特率通信系統(tǒng)，其特征在于：包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種煤礦井下rs485自適應波特率通信系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括：

技術總結
本發(fā)明涉及一種煤礦井下RS485自適應波特率通信方法，屬于安全監(jiān)控和精確定位領域，旨在解決現(xiàn)有煤礦井下RS485總線通信設備波特率匹配困難的問題。該方法通過在信息末尾附加CRC校驗碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性校驗，并使波特率未匹配的從設備能夠監(jiān)聽總線上的信號并自動切換波特率進行匹配，直至成功接收到完整信息。此外，該方法還支持主設備廣播配置信息，實現(xiàn)從設備波特率的重新配置，并通過定時器管理，確保波特率切換的有序進行。本發(fā)明有效提高了煤礦井下RS485通信設備的靈活性和適應性，簡化了現(xiàn)場安裝和調(diào)試過程，并增強了通信的可靠性和穩(wěn)定性，適用于煤礦井下安全監(jiān)控和精確定位等領域。

技術研發(fā)人員：溫賢培,胡亮,劉亞輝,王飛,戴劍波,胡宇,黃友勝,槐利,胡英杰,田軍,馬書敏,任高建,張加易,趙光緒,張鵬,段明,王斌,邵嚴
受保護的技術使用者：中煤科工集團重慶研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9