王波 白立化

摘 要：通過介紹數(shù)據(jù)通用轉換裝置的由來與作用，結合理論在現(xiàn)實應用過程中需解決的問題，通過系統(tǒng)地分析改善轉換裝置的實際設計與現(xiàn)場功能之間的差異的過程，使我們不斷了解數(shù)據(jù)通用裝置的現(xiàn)實作用。

關鍵詞：協(xié)議;通用轉換裝置;功能

1 綜述

隨著“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問世，打破了我國礦山企業(yè)在應用推廣信息技術過程中的傳統(tǒng)思維，可以應用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對煤礦復雜環(huán)境下生產(chǎn)系統(tǒng)內的人員、機器、設備、基礎設施、環(huán)境安全實施更加有效的協(xié)同管理和控制，解決系統(tǒng)獨立分散或者孤立運行的問題，實現(xiàn)制約礦井生產(chǎn)過程中涉及到的“人、機、物、環(huán)”等方面的實際問題，不斷改善作業(yè)環(huán)境，提高現(xiàn)有設備復用率，應用新技術實現(xiàn)科技創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)管理控制模式，提高經(jīng)濟效益。

2 問題的提出

礦井物聯(lián)網(wǎng)主要就是結合現(xiàn)有礦井建設的實際應用情況，建成一個以感知層、網(wǎng)絡傳輸層、應用層為主體框架的礦山物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務支撐平臺，實現(xiàn)各業(yè)務子系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡統(tǒng)一、數(shù)據(jù)分享、信息高度融合應用和系統(tǒng)綜合聯(lián)動控制，從根本上解決信息孤島、子系統(tǒng)分立、數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的管理、傳統(tǒng)管理模式難以支持信息數(shù)據(jù)綜合應用的問題，從根本上擺脫系統(tǒng)構建過程中制約礦山物聯(lián)網(wǎng)構建過程中的問題。

3 設計目的

開發(fā)能夠適應傳感器多樣性和協(xié)議多樣性的智能網(wǎng)關設備即“通用數(shù)據(jù)轉換裝置”，可以在理論上采用嵌入式可編程器件、地址編碼與協(xié)議自動辨識和轉換技術以及遠程動態(tài)重構技術，實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)自動轉換其地址與協(xié)議、數(shù)據(jù)無縫鏈接、融合應用;并通過物理虛擬驅動技術在保持數(shù)據(jù)完整的前提下，再應用異構數(shù)據(jù)接口轉換功能實現(xiàn)接口層數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入和數(shù)據(jù)協(xié)議的兼容與擴展。因此，數(shù)據(jù)轉換成為了系統(tǒng)構建的關鍵，而數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)協(xié)議的統(tǒng)一標準化轉換設備變成了基礎性的關鍵傳輸設備，是解決礦山物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構建實現(xiàn)系統(tǒng)高效安全便于管理解決瓶頸問題的有效手段。

數(shù)據(jù)轉換裝置最直接的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)無損轉換并且響應時間滿足系統(tǒng)要求，因此在設計過程中盡量克服一些系統(tǒng)原因減少數(shù)據(jù)轉換過程中延遲的時間，具體如圖。

數(shù)據(jù)轉換設備中利用智能數(shù)據(jù)包分析單元，用于讀取數(shù)據(jù)表中的內容，利用智能協(xié)議分析引擎將數(shù)據(jù)表內容和庫模板中已有的協(xié)議狀態(tài)轉換模板進行匹配，將數(shù)據(jù)表內容按照匹配的協(xié)議狀態(tài)轉換模板轉化為報文體。

4 實際需求與設計

數(shù)據(jù)轉換裝置作為本質安全型礦用應用設備，體積越小越好。但是作為一個礦山物聯(lián)網(wǎng)的智能的網(wǎng)關，包含的接口越全越好，最好包含所有現(xiàn)有的系統(tǒng)接口，但是這些接口需要結構空間、PCB空間、不同接口電壓隔離空間，要求足夠大的空間滿足功能需求的。這里面裝置本身和系統(tǒng)功能需求對于設備體積要求的形成了一對矛盾。所以在產(chǎn)品設計過程中采用可編程器件和遠程動態(tài)重構技術實現(xiàn)多協(xié)議數(shù)據(jù)轉換，對未知數(shù)據(jù)表示協(xié)議的透明封裝，對已知數(shù)據(jù)表示協(xié)議采用自動辨識和轉換，通過虛擬設備驅動技術，實現(xiàn)異構子系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口層的統(tǒng)一接入，解決需要裝置最好包含所有現(xiàn)有的系統(tǒng)接口的問題。

在裝置實際設計階段根據(jù)裁剪產(chǎn)品創(chuàng)新設計理論和沖突解決理論，將物體用多層排列代替單層排列結構，解決了產(chǎn)品體積過大及散熱不良的問題。

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作者簡介：王波（1980-），河北唐山人，工程師，2013年7月畢業(yè)于長春理工大學電氣工程及其自動化專業(yè)。