简析通用数据转换装置的应用设计

王波 白立化

摘 要：通过介绍数据通用转换装置的由来与作用，结合理论在现实应用过程中需解决的问题，通过系统地分析改善转换装置的实际设计与现场功能之间的差异的过程，使我们不断了解数据通用装置的现实作用。

关键词：协议;通用转换装置;功能

1 综述

随着“物联网”概念的问世，打破了我国矿山企业在应用推广信息技术过程中的传统思维，可以应用物联网实现对煤矿复杂环境下生产系统内的人员、机器、设备、基础设施、环境安全实施更加有效的协同管理和控制，解决系统独立分散或者孤立运行的问题，实现制约矿井生产过程中涉及到的“人、机、物、环”等方面的实际问题，不断改善作业环境，提高现有设备复用率，应用新技术实现科技创新，改变传统管理控制模式，提高经济效益。

2 问题的提出

矿井物联网主要就是结合现有矿井建设的实际应用情况，建成一个以感知层、网络传输层、应用层为主体框架的矿山物联网综合业务支撑平台，实现各业务子系统之间的网络统一、数据分享、信息高度融合应用和系统综合联动控制，从根本上解决信息孤岛、子系统分立、数据缺乏统一的管理、传统管理模式难以支持信息数据综合应用的问题，从根本上摆脱系统构建过程中制约矿山物联网构建过程中的问题。

3 设计目的

开发能够适应传感器多样性和协议多样性的智能网关设备即“通用数据转换装置”，可以在理论上采用嵌入式可编程器件、地址编码与协议自动辨识和转换技术以及远程动态重构技术，实现异构数据自动转换其地址与协议、数据无缝链接、融合应用;并通过物理虚拟驱动技术在保持数据完整的前提下，再应用异构数据接口转换功能实现接口层数据统一接入和数据协议的兼容与扩展。因此，数据转换成为了系统构建的关键，而数据数据交换和数据协议的统一标准化转换设备变成了基础性的关键传输设备，是解決矿山物联网系统构建实现系统高效安全便于管理解决瓶颈问题的有效手段。

数据转换装置最直接的功能是实现数据无损转换并且响应时间满足系统要求，因此在设计过程中尽量克服一些系统原因减少数据转换过程中延迟的时间，具体如图。

数据转换设备中利用智能数据包分析单元，用于读取数据表中的内容，利用智能协议分析引擎将数据表内容和库模板中已有的协议状态转换模板进行匹配，将数据表内容按照匹配的协议状态转换模板转化为报文体。

4 实际需求与设计

数据转换装置作为本质安全型矿用应用设备，体积越小越好。但是作为一个矿山物联网的智能的网关，包含的接口越全越好，最好包含所有现有的系统接口，但是这些接口需要结构空间、PCB空间、不同接口电压隔离空间，要求足够大的空间满足功能需求的。这里面装置本身和系统功能需求对于设备体积要求的形成了一对矛盾。所以在产品设计过程中采用可编程器件和远程动态重构技术实现多协议数据转换，对未知数据表示协议的透明封装，对已知数据表示协议采用自动辨识和转换，通过虚拟设备驱动技术，实现异构子系统在物联网数据接口层的统一接入，解决需要装置最好包含所有现有的系统接口的问题。

在装置实际设计阶段根据裁剪产品创新设计理论和冲突解决理论，将物体用多层排列代替单层排列结构，解决了产品体积过大及散热不良的问题。

参考文献：

[1]王治东.“物联网技术”的哲学释义[J].自然辩证法研究，2010（12）.

[2]孙继平.煤矿安全生产监控与通信技术[J].煤炭学报，2010（11）.

[3]张申，丁恩杰，徐钊，华钢.物联网与感知矿山专题讲座之二——感知矿山与数字矿山、矿山综合自动化[J].工矿自动化，2010（11）.

作者简介：王波（1980-），河北唐山人，工程师，2013年7月毕业于长春理工大学电气工程及其自动化专业。