一种本质安全型千兆工业交换机
专利汇可以提供一种本质安全型千兆工业交换机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种本质安全型千兆工业交换机的 实施例 ，其特征一在于系统采用低功耗设计方案，降低了整机的功耗；设计了一种高效率的电源，其效率高达95％，为系统提供了可靠稳定的电源转换。其特征二在于该系统设计的等效电容、等效电感满足矿用系统的需求，符合本质安全标准。其特征三在于根据矿用系统的特点为用户提供了电源告警的I/O量的输入，并将该告警量TRAP到系统的WEB网管界面上，同时发送到了基于SNMP协议的KYVISION3.0的 软件 中，便于用户系统的管理。本发明支持DT－RING协议可以实现快速冗余千兆、百兆环网。三个千兆口的设计满足用户千兆组网、千兆上联的业务特性。，下面是一种本质安全型千兆工业交换机专利的具体信息内容。
1、一种本质安全型千兆工业交换机，其特征一在于系统采用低功耗设计方案， 降低了整机的功耗；设计了一种高效率的电源，其效率高达95％，为系统提供了 可靠稳定的电源转换。
所述工业交换机，其特征在于该系统设计的等效电容、等效电感满足矿用系统 的需求，符合本质安全标准。
所述的工业交换机，其特征在于根据矿用系统的特点为用户提供了电源告警的 I/O量的输入。
所述的工业交换机，其特征在于将该告警量TRAP到系统的WEB网管界面上。
所述的工业交换机，其特征在于将该告警量TRAP发送到了基于SNMP协议的 KYVISION3.0的软件中，便于用户系统的管理。
所述的工业交换机，其特征在于能组成快速冗余环网。
所述的工业交换机，三个千兆口--7采用SFP接口设计，便于用户的灵活配置。
所述的工业交换机，电源输入及告警接口--3采用了5.08间距的端子，位于上 面板2上。便于用户现场的安装。
所述的工业交换机，所有电源状态指示，采用光生成器件--6指示，位于上面板 2上。便于用户现场的观察。
所述的工业交换机，所有端口的状态指示，采用光生成器件--8指示，位于上面 板2上。便于用户现场的观察。
所述的工业交换机，所有端口的状态指示，采用光生成器件指示，位于上面板3 上。便于用户现场的观察。
2、根据权利要求1，其特征在于系统满载的状态下，其功耗小于5.6w.
3、根据权利要求1，其特征在于设计了一种高效的电源转换器，电源转换系统 效率高大90％。
4、根据权利要求1，其特征在于该电路的等效电容、等效电感满足本质安全的 要求，其短路产生的能量小于1.3毫焦耳
5、根据权利要求1，其特征在于I/O的输入为高低电平，高电平表示交流供电 正常，低电平表示直流供电，交流供电异常。
6、根据权利要求1，其特征在于电源的告警信息可以显示在WEB的页面上，便 于系统网元的维护与管理。
7、根据权利要求1，其特征在于电源告警信息同时可以发送到基于SNMP协议的 KYVISION3.0管理软件中，并在后台显示告警信息。便于系统网络的整体管理
8、根据权利要求1，其特征在于该发明能组成千兆的环行网络，并提供另外一 个千兆口上联，组成千兆环行网络时，其倒换速度小于30ms.
9、根据权利要求1，其特征在于该发明每个百兆端口能组成百兆的电缆环行网 络，组成百兆环行网络时，其倒换速度小于30ms.
10、根据权利要求1，其特征在于工业交换机内部嵌入两套软件，形成双软件备 份，提高了软件升级及网络设备的可靠性。
技术领域
本发明涉及工业交换机的各种特性，包括各种工业防护技术领域、冗余保 护技术、高效率开关电源技术、低等效电容滤波技术、低等效电感滤波技术、 抗干扰布线技术、网络交换技术以及工业现场的组态等。
背景技术
在矿用技术中以往采用FSK调制技术，只能传输几百波特的数据，随着矿井 自动化的提高，对传输交换的带宽提出巨大的需求，隔爆交换机开始应用到矿 井的工业现场，但隔爆系统存在着安装不便，维护不便等缺点，不能满足矿井 信息化的需求。
东土公司发明了一种本质安全型千兆工业交换机，是在分析煤矿行业的各 种需求后研制的具有突出创新性产品。
发明内容
所述的工业交换机，其特征在于根据矿用系统的特点为用户提供了电源告 警的I/O量的输入。
所述的工业交换机，其特征在于将该告警量TRAP到系统的WEB网管界面上。
所述的工业交换机，其特征在于将该告警量TRAP发送到了基于SNMP协议 的KYVISION3.0的软件中，便于用户系统的管理。
所述的工业交换机，其特征在于能组成快速冗余环网。
所述的工业交换机，三个千兆口--7采用SFP接口设计，便于用户的灵活配 置。
所述的工业交换机，电源输入及告警接口--3采用了5.08间距的端子，位 于上面板2上。便于用户现场的安装。
所述的工业交换机，所有电源状态指示，采用光生成器件--6指示，位于上 面板2上。便于用户现场的观察。
所述的工业交换机，所有端口的状态指示，采用光生成器件--8指示，位于 上面板2上。便于用户现场的观察。
所述的工业交换机，所有端口的状态指示，采用光生成器件指示，位于上 面板3上。便于用户现场的观察。
所述的工业交换机，其特征在于系统满载的状态下，其功耗小于5.6w.
所述的工业交换机，其特征在于设计了一种高效的电源转换器，电源转换 系统效率高大90％以上。
所述的工业交换机，其特征在于该电路的等效电容、等效电感满足本质安 全的要求，其短路产生的能量小于1.3毫焦耳
所述的工业交换机，其特征在于I/O的输入为高低电平，高电平表示交流 供电正常，低电平表示直流供电，交流供电异常。
所述的工业交换机，其特征在于电源的告警信息可以显示在WEB的页面上， 便于系统网元的维护与管理。
所述的工业交换机，其特征在于电源告警信息同时可以发送到基于SNMP协 议的KYVISION3.0管理软件中，并在后台显示告警信息。便于系统网络的整体 管理
所述的工业交换机，其特征在于该发明能组成千兆的环行网络，并提供另 外一个千兆口上联，组成千兆环行网络时，其倒换速度小于30ms.
所述的工业交换机，其特征在于该发明每个百兆端口能组成百兆的电缆环 行网络，组成百兆环行网络时，其倒换速度小于30ms.
所述的工业交换机，其特征在于工业交换机内部嵌入两套软件，形成双软 件备份，提高了软件升级及网络设备的可靠性。
所述工业交换机，其特征在于采用低功耗设计，该系统可使工业交换机工 作在-40℃~+75℃之间。
附图说明
图1电源原理图
图2告警硬件原理图
图3I/O告警功能结构图
图4结构图
具体实施方式
系统的低功耗设计，依赖选用低功耗的专业方案和高效率的电源设计；本 发明的创新就在于高效率的电源系统设计。
本发明主供电电源采用3.3V输入，采用高效率的电源方案将3.3V转换成 系统需要的2.5V、1.8V的电源。系统的电源转换效率达到90％以上。
本发明设计中考虑到电源转换的效率，采用LTC3407-2双路输出的电源转换器。 输入等效电容为47U，输出等效电容为47U，采用2.2UH的储能电感。来满足本 质安全的要求。如图1.
1.2系统等效电容的设计
等效电容C的选择：电容C的选择决定于两个因素：输出的纹波电压和容性 电路的点燃曲线.
当变换器工作与CCM模式时，根据ΔVC＝dTI0/C＝(VO-Vi)/RL*C*f，将相关参数 代如入，得到最小等效滤波电容C＝13uf；根据GB3836.4-2000中容性电路火花放 电最小点燃电压实验曲线，取安全系数K＝1.5，即考察电压为U＝3.3*1.5＝4.95V 的情况可得到对应的最大电容约为100UF。
如果等效电容取100UF，此时电容的储能为WC＝1/2*CV0 2＝1.089Mj，该能量值是 满足本质安全需求；因此滤波电容采取47UF的电容是完全符合本质安全设计需 求的。
1.3系统等效电感的设计
电感L的选择主要由变换器的工作模式决定。假如将该变换器输出电流大于 350mA(RL＝50欧)的工作范围设计在CCM模式，则最小电感为：Lmin＝RL(V0-Vi) *Vi2/2FV03＝63Uh
在本发明中输入、输出电感采用2.2uH是完全符合本质安全的需求的。
1.4I/O告警设计
1.4.1I/O告警硬件实现
本发明的告警信号由6芯的凤凰端子pin2输入，然后接到CPU的IO口PC14 上由CPU来检测此S1告警信号当前的高低电平状态。然后CPU通过SNMP发生 告警状态到网管软件进行显示。如图2.
1.4.2 I/O告警软件实现
I/O电源告警管理是通过监控I/O引脚来实现交、直流电源监控管理。此模 块具有配置和监控双重功能。功能实现如图3所示。
I/O监控模块：此模块属于系统内部模块，主要用于监控I/O口状态，如果 发现电源出现告警，即发送告警消息给WEB模块和SNMP模块。同时此模块具有 配置管理功能，可设置告警屏蔽，设置屏蔽后，即使出现告警也不会发送消息 给其他模块。
WEB模块：此模块为用户接口模块，配合告警信息的显示及电源告警屏蔽的 配置。
SNMP模块：此模块为EMS网管的接口模块，当此模块接收到告警信息后， 将此信息发送给EMS网管，同时此模块也接收来自EMS网管的电源告警屏蔽配 置信息。
1.5快速冗余倒换设计(DT-RING)
DT-RING模块是一种工业环境下的以太网快速、可靠冗余环网的倒换设计 方法，其特征是指定环网中的主站/从站节点；指定每个交换节点的环端口及环 端口的Forward、Block状态；主站节点通过Forward状态端口发送TEST报文， Block状态的端口检测TEST报文；主从站节点快速检测被指定的环端口的 LINK-UP、LINK-DOWN状态，转发并刷新MAC地址；从站收到主站发出的拓扑改变 的报文后刷新MAC地址。整个拓扑改变到重新构成达到稳态时间小于30ms。
主站有3种状态，分别为起始状态、环—开状态和环—关状态；由协议报 文和本站环端口状态控制协议状态迁移。无论处于何种状态，主站都会向主环 端口发送TEST报文，用于检测环路状态。
起始状态：当环端口只有一个为LINK-UP时的状态，不需要协议对协议报文 进行任何处理，只检测环端口LINK-UP事件，当次环端口LINK-UP后，将状态转 到环-关状态，同时设置次环端口为BLOCK状态。
ID Event CONDITION ACTION NEXT-STATE 1 Link-up 只有一个环 端 口 Link-up NULL Self 2 Link-up 有两个环端 口Link-up 当前Link-up端口设置 为次环端口； 状态设置为BLOCK 环-关状态 3 接收到协议 报文；类型 为Link-up NULL NULL NULL
环-关状态：DT-RING环在物理上的连接状态；环上的每个端口状态都为LINK-UP 状态，此时物理上已经成环。
ID Event CONDITION ACTION NEXT-STATE 1 Link-down 主环端口 清环端口上的FDB表； 设置次环端口为转发 起始状态
状态； 向次环端口发送协议 报文，类型为拓补改 变； 2 Link-down 次环端口 NULL 起始状态 3 接收到协 议报文，类 型为 Link-down NULL 设置次环端口转发状 态； 向环端口发送协议报 文，类型为拓补改变。 环-开状态 4 接收到协 议报文，类 型为 Link-up NULL NULL 环-关状态 5 TEST报文超 时 NULL 设置次环端口转发状 态 发送协议报文，类型为 拓补改变。 环-开状态
环-开状态：DT-RING环在物理上的连接状态；环上的端口至少有一个是 LINK-DOWN状态；主环此时不能接收到自己从主环端口发送的Hello报文。
ID Event CONDITION ACTION NEXT-STATE 1 接收到 Hello报文 NULL 将次环端口状态设置 为阻塞状态 从次环端口发送协议 报文；类型为拓补改变 环-闭状态 2 接收到协议 报文；报文 类型为 Link-up NULL 将次环端口状态设置 为阻塞状态 从次环端口发送协议 报文；类型为拓补改变 环-闭状态 3 Link-down 主环端口 将次环端口状态设置 为转发状态 次环端口自动变为主 环端口 发送协议报文；报文类 型为拓补改变 起始状态 4 Link-down 次换端口 NULL 起始状态
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