一种矿用基站的制作方法

1.本实用新型涉及矿用通讯设备技术领域，尤其涉及一种矿用基站。


背景技术：

2.矿下网络通信系统是煤矿最重要的基础建设之一，矿下的各个子系统之间信息交互，以及子系统与地面监控中心的信息传输必须通过矿用以太网，矿下所有的信息都要通过矿用以太网传输到地面。而基站是组成以太网的重要设备。
3.传统的基站通信接口比较单一，无法满足矿下设备通信接口多样化的需求。对于不具备网口的设备和一些无线通信设备，要想接入矿用以太环网，必须增加信号转换器或是网关，这使整合通信系统变得复杂，并且在通信链路中每增加一个设备，都会给整个通信系统增加一个不可靠的因素，降低了整合系统运行的可靠性和稳定性。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提出一种矿用基站，旨在解决现有基站的通信系统复杂、可靠性以及稳定性较低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种矿用基站，所述基站包括：
6.无线通信模块，包括wifi通信模块以及zigbee通信模块；
7.can通信模块，包括一个或多个can通信接口；
8.交换机模块，包括一个或多个有线网络通信接口；
9.主控模块，所述主控模块分别与所述无线通信模块、所述can通信模块以及所述交换机模块连接，所述主控模块用于控制所述基站。
10.进一步，可选地，所述主控模块包括主控芯片、存储器、晶体振荡器、启动模式配置模块、调试串口以及rj45型号的有线网络通信接口；
11.所述主控芯片的多个引脚分别与所述存储器、所述晶体振荡器、所述启动模式配置模块、所述调试串口以及所述rj45型号的有线网络通信接口连接。
12.进一步，可选地，所述基站还包括第一射频前端模块；
13.所述zigbee通信模块的第一端通过第一串行外设接口与所述主控模块连接，所述zigbee通信模块的第二端通过射频差分端口与所述第一射频前端模块连接。
14.进一步，可选地，所述第一射频前端模块包括发射功放、接收低噪放、射频开关以及第一天线；
15.所述射频开关的一端通过所述射频差分端口与所述zigbee通信模块的第二端连接；
16.所述射频开关的第二端与所述发射功放的第一端连接；
17.所述射频开关的第三端与所述接收低噪放的第一端连接；
18.所述发射功放的第二端以及所述接收低噪放的第二端分别与所述第一天线连接。
19.进一步，可选地，所述基站还包括第二射频前端模块；
20.所述wifi通信模块还包括wifi通信芯片、串行调试接口单元、串行接口单元、只读存储单元、显示单元、第二射频模拟前端单元以及第二天线；
21.所述wifi通信芯片的多个引脚分别与所述主控模块、所述串行调试接口单元、所述串行接口单元、所述只读存储单元、所述显示单元、所述第二射频模拟前端单元以及所述第二天线连接。
22.进一步，可选地，所述交换机模块包括：
23.四线通信单元，所述四线通信单元包括一个或多个型号为rj45的有线网络通信接口；
24.两线通信单元，所述两线通信单元包括一个或多个型号为rj11的有线网络通信接口；
25.光纤单元，所述光纤单元包括一个或多个光口；
26.交换机控制单元，所述交换机控制单元采用qca8337n型号的芯片，所述交换机控制单元的多个引脚分别与所述主控模块、所述四线通信单元、所述两线通信单元以及所述光纤单元连接。
27.进一步，可选地，所述基站还包括基站运行状态指示模块，所述基站运行状态指示模块与所述主控模块连接，所述基站运行状态指示模块包括交换机通信状态指示灯、wifi通信状态指示灯、zigbee通信状态指示灯以及主控模块运行状态指示灯。
28.进一步，可选地，所述基站还包括基站电源供电模块，其中，所述基站电源供电模块包括电磁兼容防护模块、直流电源转换模块以及本安电路输出模块；
29.所述电磁兼容防护电路的第一端与电源入口连接，第二端与所述直流电源转换模块的第一端连接，所述直流电源转换模块的第二端与所述本安电路输出模块的第一端连接，所述本安电路输出模块的第一端与所述无线通信模块连接。
30.进一步，可选地，所述主控芯片的型号为am3894，所述wifi通信芯片为bcm43684型号的芯片，所述zigbee通信模块采用at86rf212型号的芯片。
31.进一步，可选地，所述can通信模块包括can总线协议控制器和can 隔离收发器；
32.所述can总线协议控制器的一端通过第二串行外设接口与所述主控模块连接，另一端与所述can隔离收发器连接。
33.本实用新型分别设置了无线通信模块、can通信模块和交换机模块这三个可为其他矿下设备提供通信渠道的模块，并利用主控模块控制上述模块，从而使得各种类型的矿下设备均可与基站连通并实现数据交互，有效提高了基站的适用范围。相较于传统的需要的为每个矿下设备配置信号转换器或是网关的基站，本实用新型实施例提出的基站不需额外新增装置，通信系统拓扑简单，从而保证了整个通信系统的可靠性和稳定性。
34.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
35.图1为本实用新型的实施例提供的一种基站的结构示意图；
36.图2为本实用新型的实施例提供的另一种基站的结构示意图；
37.图3为本实用新型的具体实施例提供的一种基站的交换机模块结构示意图；
38.图4为本实用新型的具体实施例提供的一种基站的基站电源供电模块结构示意图。
39.图中：
40.1无线通信模块、11wifi通信模块、12zigbee通信模块、2can通信模块、3交换机模块、31交换机控制单元、32四线通信单元、33两线通信单元、34光纤单元、4主控模块、5基站运行状态指示模块、6基站电源供电模块。
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
44.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
45.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
46.下面结合图1至图4描述根据本实用新型一些实施例所述的基站。
47.本实用新型的一个实施例提出了一种矿用基站，如图1所示，包括无线通信模块1、can通信模块2、交换机模块3以及主控模块4。其中，无线通信模块1包括wifi通信模块11以及zigbee通信模块12，wifi通信模块11(也即附图1中wifi6通信模块)用于实现无线网络通信以及数据传输，zigbee通信模块12用于实现距离短、功耗低且传输速率不高的数据传输。其中，wifi 通信模块11可采用wifi6通信技术。can(controller area network，控制器局域网络)通信模块2用于提供基站对外的所有can通信接口。交换机模块 3用于提供基站对外的有线网络通信接口，以使其他设备可通过有线网络通信接口与基站通信。主控模块4分别与无线通信模块1、can通信模块2和交换机模块3相连接，完成与无线通信模块1、can通信模块2和交换机模块3 的数据交换处理，并可配置无线通信模块1、can通信模块2和交换机模块3 的工作方式，以控制上述模块实现通信功能。
48.在上述实施例中，分别设置了无线通信模块1、can通信模块2和交换机模块3这三
个可为其他矿下设备提供通信渠道的模块，并利用主控模块4 控制上述模块，从而使得各种类型的矿下设备均可与基站连通并实现数据交互，有效提高了基站的适用范围。相较于传统的需要的为每个矿下设备配置信号转换器或是网关的基站，本实用新型实施例提出的基站不需额外新增装置，通信系统拓扑简单，从而保证了整个通信系统的可靠性和稳定性。
49.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图2所示，主控模块4包括主控芯片、存储器、晶体振荡器(也即附图中晶振)、启动模式配置模块、调试串口以及rj45型号的有线网络通信接口；
50.主控芯片41的多个引脚分别与存储器、晶体振荡器、启动模式配置模块、调试串口以及rj45型号的有线网络通信接口连接。
51.在上述实施例中，主控模块4包括主控芯片，主控芯片具有多个引脚，引脚分别连接存储器、晶体振荡器、启动模式配置模块也即boot配置模块、调试串口以及rj45型号的有线网络通信接口。
52.其中，存储器可包括ddr3存储器和nand flash存储器。
53.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图2所示，基站还包括第一射频前端模块；
54.zigbee通信模块12的第一端通过第一串行外设接口与主控模块41连接， zigbee通信模块12的第二端通过射频差分端口与第一射频前端模块连接。
55.在上述实施例中，zigbee通信模块12的第一端通过spi接口与主控模块 4连接，另一端通过差分射频端口与第一射频前端模块连接，zigbee通信模块12把射频差分信号转换成单端信号，然后通过差分射频端口接入到第一射频前端模块。
56.该实施例的zigbee通信模块12的两端分别连接了主控模块4以及第一射频前端模块。利用第一射频前端模块实现数据也即信号的接收，在zigbee通信模块12进行信号的转换，并将转换后的信号传递至主控模块4；或主控模块4发送信号至zigbee通信模块12，在zigbee通信模块12进行信号的转换，并将转换后的信号传递至第一射频前端模块，利用第一射频前端模块实现信号的发送。
57.在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一射频前端模块包括发射功放、接收低噪放、射频开关以及第一天线；
58.射频开关的一端通过射频差分端口与zigbee通信模块的第二端连接；
59.射频开关的第二端与发射功放的第一端连接；
60.射频开关的第三端与接收低噪放的第一端连接；
61.发射功放的第二端以及接收低噪放的第二端分别与第一天线连接。
62.在上述实施例中，zigbee通信模块12通过控制射频开关来选择射频发送和接收信号的路径。在射频信号接收过程中，射频信号被第一天线感应，经过接收低噪放处理后，通过射频开关被射频收发器接收，其中，接收低噪放是一个噪声系数很低的放大器，用于将接收自第一天线的信号放大，以便于后级的模块处理；在射频信号发射过程中，射频开关首先控制射频信号经过发射功放pa放大，然后经过滤波滤除杂散谐波，通过第一天线发射出去。
63.该实施例利用第一射频前端模块在放大信号的同时，产生尽可能低的噪音以及失真，以使通过zigbee通信模块12传输的信号更加清晰准确。
64.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图2所示，基站还包括第二射频前端模
块；
65.wifi通信模块11还包括wifi通信芯片、串行调试接口单元、串行接口单元、只读存储单元、显示单元、第二射频模拟前端单元以及第二天线；
66.wifi通信芯片的多个引脚分别与主控模块4、串行调试接口单元、只读存储单元、显示单元、第二射频模拟前端单元以及第二天线连接。
67.在上述实施例中，wifi通信模块11包括swd(serialwiredebug，串行调试)接口单元，用于程序的下载和调试；包括串行接口单元(也即附图2中uart接口单元)，用于调试信息打印；包括rom(readonlymemory，只读)存储单元，用于存储硬件的配置参数和用户参数；包括显示单元，用于wifi通信模块11的无线工作模块的状态指示；还包括第二射频模拟前端单元以及第二天线，用于射频信号接收和发送。上述单元分别与wifi通信芯片的不同引脚连接。
68.此外，wifi通信芯片的一个引脚还通过pcie(peripheralcomponentinterconnectexpress，高速串行计算机扩展总线标准)接口与主控模块4连接。
69.此外，wifi通信模块的配置信息存储在外接的norflash，该模块根据实际应用需要可配置为ap(accesspoint，无线接入点)工作模式或是sta(station,无线终端)工作模式，wifi通信模块默认工作在ap模式下。
70.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图3所示，交换机模块3包括：
71.四线通信单元，四线通信单元包括一个或多个型号为rj45的有线网络通信接口；
72.两线通信单元，两线通信单元包括一个或多个型号为rj11的有线网络通信接口；
73.光纤单元，光纤单元包括一个或多个光口；
74.交换机控制单元，交换机控制单元采用qca8337n型号的芯片，交换机控制单元的多个引脚分别与主控模块、四线通信单元、两线通信单元以及光纤单元连接。
75.在上述实施例中，交换机模块3包括交换机控制单元31(也即图3中交换机控制模块)、四线通信单元32(也即图3中4线网口模块)、两线通信单元33(也即图3中4线转2线网口模块)和光纤单元34(图3中光口输出模块)。交换机控制单元的核心为型号为qca8337n的千兆交换机芯片，交换机控制单元与主控模块之间通过gmii(gigabitmediaindependentinterface，千兆介质无关接口)连接，并通过该接口进行数据交换，主控模块可通过mdc/mdio(managementdatainput/output，管理数据输入输出)接口实现对交换机芯片工作模式的配置和状态读取。此外，交换机芯片也可以通过外接eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，带电可擦可编程只读存储器)进行工作参数的配置。
76.具体地，交换机芯片的port3引脚和port4引脚与光纤单元也即光电转换模块连接。光电转换模块采用型号为ar8003-al1b的芯片实现网络传输媒介的转换，把千兆网络电口转换为千兆光口，对外输出2个千兆光口。
77.交换机芯片的port1引脚和port2引脚与两线通信单元也即4线转2线模块连接，4线转2线模块的主要功能是完成百兆4线电口向2线电口的转换，对外输出2个百兆两线电口(也即有线网络通信接口)，其型号为rj11。
78.交换机芯片的port5引脚和port6引脚与四线通信单元连接，四线通信单元对外输出2个千兆四线电口(也即有线网络通信接口)，其型号为rj45。
79.该实施例的交换机模块3通过光纤单元对外提供2个千兆光口；通过两线通信单元
对外提供2个百兆两线电口；通过四线通信单元对外提供2个千兆四线电口，使得基站可以与具有不同网络接口的设备相连接。
80.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，基站还包括基站运行状态指示模块5，基站运行状态指示模块5与主控模块4连接，基站运行状态指示模块5包括交换机通信状态指示灯、wifi通信状态指示灯、zigbee通信状态指示灯以及主控模块运行状态指示灯。
81.在上述实施例中，基站运行状态指示模块5设置多个状态指示灯，分别代表交换机模块的通信状态、wifi通信模块的通信状态、zigbee通信模块的通信状态以及主控模块的运行状态。每个指示灯有亮、灭和闪烁三种显示方式，表示对应模块的工作状态。其中，亮可表示正在通信，灭可表示无电源或未检测到该模块连接设备，闪烁可表示模块与设备之间的网络正常但当前未通信。
82.本领域技术人员知晓，也可将以上三种显示方式对应其他工作状态。
83.此外，状态指示灯也可显示为不同颜色，例如，状态指示灯可以有红色常亮、红色闪烁、绿色常亮、绿色闪烁、灭等多个不同状态。
84.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图4所示，基站还包括基站电源供电模块6，其中，基站电源供电模块6包括电磁兼容防护模块、直流电源转换模块以及本安电路输出模块；
85.电磁兼容防护电路的第一端与电源入口连接，第二端与直流电源转换模块的第一端连接，直流电源转换模块的第二端与本安电路输出模块的第一端连接，本安电路输出模块的第一端与无线通信模块连接。
86.在上述实施例中，基站电源供电模块6为整个基站提供主电源。具体地，基站从外部接入12v-48v的直流电源，首先经过电磁兼容防护电路处理，然后进入隔离式dc/dc电源转换电路也即直流电源转换模块，最后经过本安保护单元也即本安电路输出模块，为整个基站提供主电源。
87.有别于传统的以交流电作为电源的基站，该实施例基站的基站电源供电模块6采用外接的直流电输入，因此，无需放置一个变压器和一个ac/dc模块，减小了整个基站的整机体积与重量，降低了基站的安装部署难度。
88.在本实用新型的一个实施例中，优选地，主控芯片的型号为am3894， wifi通信芯片为bcm43684型号的芯片，zigbee通信模块12采用at86rf212 型号的芯片。
89.在上述实施例中，主控模块4采用型号为am3894的主控芯片，该芯片采用高性能sitara微处理器架构，内核采用cortex-a8内核，最高主频可达到 1.2ghz，并通过外扩2gb的内存，提高主控模块对数据处理和运算的能力，进而提高整个通信系统的效率以及稳定性。wifi通信模块11采用型号为 bcm43684的wifi通信芯片，该芯片为2.4g/5g双频段片上系统。zigbee通信模块12采用型号为at86rf212的芯片，该芯片是低功耗低电压的单片射频收发器，特别设计用于低成本的ieee 802.15.4zigbee应用。
90.该实施例为分别为主控模块4、wifi通信模块11以及zigbee模块12选择了特定的芯片，从而使得基站的通信功能更优。
91.在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图2所示，can通信模块2 包括can总线协议控制器和can隔离收发器；
92.can总线协议控制器的一端通过第二串行外设接口与主控模块连接，另一端与can隔离收发器连接。
93.在上述实施例中，can通信模块2包括can总线协议控制器和can隔离收发器，can总线协议控制器的一端通过第二串行外设接口(serialperipheral interface，spi)与主控模块4连接，把主控模块4的spi接口转换为can接口，然后再通过can隔离收发器对外输出信号。
94.can通信模块2的can总线协议控制器实现了接口的转换，can隔离收发器则完成信号的接收或发送，因此can通信模块可为矿下设备提供can 接口，以使矿下设备可采用can通信方式进行通信。
95.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。