本站原创文章编号:1671-251X(201)10-00-0DOI:CNKI:32-1627/TP.20160922.1029.001
摘 要:关 键 词:
中图分类号:TD文献标识码:--
ResearchofUnifiedCommunicationPlatformofCoalMineInterofThings
HUOZhen-long,BAOJian-jun
(Tiandi(Changzhou)AutomationCo.,Ltd.,,ChangZhou213015,China)
Abstract:ThepaperproposedatechnologyschemeofbuildingunifiedmunicationplatformofcoalmineInterofTings,whichtakesTCP/IPprotocolascore,takeshigh-speedindustrialEtherasbackbonework,takeswirelesslocalareawork,wirelesssensorwork,fieldbusandRS485busasextensions.ItmainlydiscussedarchitectureofunifiedmunicationplatformofcoalmineInterofTings,keygatewaydevices,protocolsystem,workvirtualaccessandimplementationmethodofservice-orientedmunicationplatform.
Keywords:coalmineInterofThings,unifiedmunication,wirelesssensorwork,gateway,protocolsystem,virtualaccess,service-oriented
0引言
随着无线传感器网络[1]及煤矿物联网[2-3]技术的兴起与发展,煤炭工业自动化系统正在向网络化,智能化方面加速发展,在此过程中,井下综合网络通信系统的建立已经成为煤矿物联网发展的关键环节[4-6].煤矿企业的信息化建设实践证明:以高速工业以太网(目前为百兆/千兆工业以太网)为骨干网
收稿日期:2016—07—08
基金项目:天地科技股份有限公司科技发展基金项目(TZ――2016―CZ―4)
作者简介:霍振龙(1965―),男,江苏常熟人,研究员,中国煤炭科工集团公司首席科学家,主要研究方向为煤矿井下人员定位管理,有线/无线通信,物联网等.E-mail:hzl@cari..
络,建设煤矿井上下统一通信平台是切实可行的技术方案,符合煤矿生产实际.但是,工业以太网络仅仅解决了井下局部统一通信问题,具体到各个采煤工作面,以及人员不方便到达而又必须安装检测设备的场所(如发火区),各类系统,设备,连接方式多样,各成体系.因此,如何构建统一通信平台成为一个急需解决的课题.
笔者提出以TCP/IP协议为核心,以高速工业以太网为网络主干,无线局域网(WLAN),无线传感器网络(WSN),现场总线和RS485总线为延伸,建设煤矿物联网统一通信平台的技术方案,本文将着重阐述煤矿物联网统一通信平台架构及关键设备,协议体系,网络虚拟存取及面向怎么写作软件架构的原理与实现方法. 1煤矿物联网统一通信平台及关键设备
煤矿井下统一通信平台基于TCP/IP协议[7],是煤矿信息系统各上层应用子系统与井下设备子系统实现交互的纽带,它向上层应用系统提供统一,透明,独立的网络数据传送怎么写作,并统一管理井下支持各类协议的通信端口,如Ether,WLAN,ZigBee,6LOWPAN,CAN总线和RS485等,如图1所示.
图1煤矿物联网统一通信平台架构
从图1可看出,工业以太网的各类转换网关成为构建通信平台的关键设备:
(1)Ether―WLAN/RS485网关:通过TCP/UDP协议承载RS485总线的串行
数据,实现链路层数据透明传送.
(2)Ether―WLAN/CAN网关:支持CAN2.0B协议,CAN协议分帧组装成TCP/UDP包,实现链路层数据的透明传送.
(3)Ether―WLAN/WSN网关:ZigBee是目前WSN的主流协议标准,由于ZigBee网络的节点寻址和自组织网络体系与IP协议体系差异较大,需要设计应用层网关实现2种异构网络的互通.WSN的另一类协议体系直接支持IPv6,与现有IPv4网络体系基本兼容,称为6LOWPAN,它通过压缩IP包头等优化方法减小数据流量和降低功耗,实现与IP网络的无缝接入.
2煤矿物联网统一通信平台协议体系
煤矿物联网统一通信平台层次结构如图2所示.
物理层:物理层定义了设备与物理媒介之间的关系,包括引脚,电压,线缆和适配器等,参与解决通信过程中的访问冲突和流量控制等问题,如TIA/EIA―485―A和TIA/EIA―422―A规范所定义
图层次结构级的驱动与访问互斥控制.图3中的客户表示使用通信资源的一个客户端,它们可能分布于网络不同的机器上,属于不同的应用子系统,同一个进程可能启动一个客户,也可能以多个线程启动多个客户,通信平台以怎么写作的方式对上层提供虚拟设备通信怎么写作,每个物理通道对于客户都是以一个虚拟的可独占的逻辑设备而展现.
图3网络虚拟存取模型
4面向怎么写作的通信平台
面向怎么写作的通信平台的功能在于写作技巧和利用通信怎么写作而不是某一种具体协议的执行.该设计思想来源于面向怎么写作架构SOA.要实现SOA,首先需要完成2个基本任务:怎么写作发现和提供存取怎么写作的方法[8-9].按照SOA的模型,使用通信怎么写作需要经过以下4个步骤:(1)怎么写作提供者向通信怎么写作平台的怎么写作写作技巧注册可以提供的怎么写作,(2)怎么写作用户向怎么写作写作技巧申请某一种通信怎么写作,(3)怎么写作写作技巧指定某适合的怎么写作给怎么写作用户,(4)怎么写作用户向怎么写作提供者发出通信怎么写作请求,(5)怎么写作提供者响应请求,执行请求并向用户返回执行结果.
面向怎么写作的通信平台由于采用上述机制可将通信怎么写作执行的协议,步骤与具体过程抽象出来,展现给上层应用的是怎么写作说明,特别适用于技术实现细节的封装,用于增强系统的安全性,可靠性和可扩展性.图4为通信怎么写作平台的总体架构.
图通平台[8]BERNDR,DIRKH.AModelforService-OrientedCommunicationSystems[J].JournalofSystemsArchitecture,2016(54):594-606.
[9]ERLT.Service-OrientedArchitecture:Concepts,Technology,AndDesign[M].NJ:Prentice-Hall,2005.
科研成果
2016年第10期霍振龙等:煤矿物联网统一通信平台的研究·3·
RS485总线1
·2·工矿自动化2016年10月
第10期工矿自动化No.10
2016年10月IndustryandMineAutomationOct.2016
WLAN/
RS485网关
ETHERNET/
CAN网关
ETHERNET/
WSN网关
WLANAP
ETHERNET/
RS485网关
WLAN/
CAN网关
WLAN/
WSN网关
RS485总线
网络
CAN
现场
总线
网络
WSN无线
传感器
网络
WIFI
无线
网络
RS485/RS422
CAN2.0
Zigbee
IEEE802.15.4
IEEE802.3
IEEE802.11b/g/n
IP
UDP
TCP
通信怎么写作提供者
物理层
链路层
网络层
传输层
应用怎么写作层
RS485总线2
客户2
客户m
通信怎么写作链路m
通信怎么写作链路2
通信怎么写作链路1
RS485总线n
---
---
---
物理设备/信道
客户1
虚拟设备
ZIGBEE网关
6LOWPAN网桥
RS485网关
支持6LOWPAN
规范的设备
支持ZIGBEE规范的设备
支持RS485
规范的设备
基于TCP/IP协议的井下主干通信网络
(工业以太网,环网,无线局域网)
基于TCP/IP协议的统一通信怎么写作平台(Client/Server,Webservice,COM/DCOM)
......
人员定位1
其他子系统n
安全监测
救灾通信
CAN总线网关
支持CAN总线规范的设备