簡析通用數據轉換裝置的應用設計

王波 白立化

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

關鍵詞：協議;通用轉換裝置;功能

1 綜述

隨著“物聯網”概念的問世，打破了我國礦山企業在應用推廣信息技術過程中的傳統思維，可以應用物聯網實現對煤礦復雜環境下生產系統內的人員、機器、設備、基礎設施、環境安全實施更加有效的協同管理和控制，解決系統獨立分散或者孤立運行的問題，實現制約礦井生產過程中涉及到的“人、機、物、環”等方面的實際問題，不斷改善作業環境，提高現有設備復用率，應用新技術實現科技創新，改變傳統管理控制模式，提高經濟效益。

2 問題的提出

礦井物聯網主要就是結合現有礦井建設的實際應用情況，建成一個以感知層、網絡傳輸層、應用層為主體框架的礦山物聯網綜合業務支撐平臺，實現各業務子系統之間的網絡統一、數據分享、信息高度融合應用和系統綜合聯動控制，從根本上解決信息孤島、子系統分立、數據缺乏統一的管理、傳統管理模式難以支持信息數據綜合應用的問題，從根本上擺脫系統構建過程中制約礦山物聯網構建過程中的問題。

3 設計目的

開發能夠適應傳感器多樣性和協議多樣性的智能網關設備即“通用數據轉換裝置”，可以在理論上采用嵌入式可編程器件、地址編碼與協議自動辨識和轉換技術以及遠程動態重構技術，實現異構數據自動轉換其地址與協議、數據無縫鏈接、融合應用;并通過物理虛擬驅動技術在保持數據完整的前提下，再應用異構數據接口轉換功能實現接口層數據統一接入和數據協議的兼容與擴展。因此，數據轉換成為了系統構建的關鍵，而數據數據交換和數據協議的統一標準化轉換設備變成了基礎性的關鍵傳輸設備，是解決礦山物聯網系統構建實現系統高效安全便于管理解決瓶頸問題的有效手段。

數據轉換裝置最直接的功能是實現數據無損轉換并且響應時間滿足系統要求，因此在設計過程中盡量克服一些系統原因減少數據轉換過程中延遲的時間，具體如圖。

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

4 實際需求與設計

數據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網的智能的網關，包含的接口越全越好，最好包含所有現有的系統接口，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功能需求對于設備體積要求的形成了一對矛盾。所以在產品設計過程中采用可編程器件和遠程動態重構技術實現多協議數據轉換，對未知數據表示協議的透明封裝，對已知數據表示協議采用自動辨識和轉換，通過虛擬設備驅動技術，實現異構子系統在物聯網數據接口層的統一接入，解決需要裝置最好包含所有現有的系統接口的問題。

在裝置實際設計階段根據裁剪產品創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，解決了產品體積過大及散熱不良的問題。

參考文獻：

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