一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】的一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)由基站、漏泄電纜分布系統(tǒng)以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)組成；基站能夠?qū)崿F(xiàn)主控機(jī)控制指令的調(diào)制與發(fā)送，同時接收來自機(jī)器人采集的信號并進(jìn)行相應(yīng)處理；漏泄電纜分布系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)基站與漏泄電纜間的有線通信以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)與漏泄電纜間的無線通信，實(shí)現(xiàn)了基站與巡檢機(jī)器人間的實(shí)時雙向通信；巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多通道視頻信號單向傳輸以及數(shù)據(jù)信號雙向傳輸。整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了隧道內(nèi)無線信號的長距離傳輸，克服了傳統(tǒng)天線系統(tǒng)在電纜隧道內(nèi)通信困難的問題，為巡檢機(jī)器人的移動通信提供了有效途徑。
【專利說明】一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜隧道空間狹小，存在拐角和岔口，加上隧道內(nèi)裝設(shè)有大量的構(gòu)造物，構(gòu)成了一種閉域空間傳播環(huán)境。無線電波在這種環(huán)境中傳播時會在隧道表面不斷地進(jìn)行反射和折射，致使無線接收機(jī)除接收直射波外，還接收反射波和折射波，而在拐角處主要接收反射波、折射波和繞射波。同時隧道內(nèi)的構(gòu)造物對電磁波也有吸收、反射、散射、繞射等作用。這種特殊環(huán)境造成傳統(tǒng)天線系統(tǒng)傳輸距離短，信號衰減快，場強(qiáng)分布不穩(wěn)定，無法滿足電纜隧道內(nèi)巡檢機(jī)器人長距離移動通信的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明提出一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)，其特征在于，該通信系統(tǒng)由基站、漏泄電纜分布系統(tǒng)以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)組成；基站用于實(shí)現(xiàn)主控機(jī)控制指令的調(diào)制與發(fā)送，同時接收來自機(jī)器人采集的信號并進(jìn)行相應(yīng)處理；漏泄電纜分布系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)基站與漏泄電纜間的有線通信以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)與漏泄電纜間的無線通信，實(shí)現(xiàn)了基站與巡檢機(jī)器人間的實(shí)時雙向通信；巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)多通道視頻信號單向傳輸以及數(shù)據(jù)信號雙向傳輸。
[0004]所述基站由主控機(jī)、第一調(diào)制器模塊、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、分配器模塊、第一解調(diào)器模塊、顯示器、監(jiān)控機(jī)和雙工器組成；
[0005]所述主控機(jī)用于產(chǎn)生巡檢機(jī)器人控制指令并送入第一調(diào)制器模塊；
[0006]所述第一調(diào)制器模塊用于將控制指令調(diào)制到指定的載頻上，形成載頻信號送入發(fā)射機(jī)；
[0007]所述發(fā)射機(jī)將下行載頻信號功率放大到指定功率，送入雙工器；
[0008]所述接收機(jī)將來自雙工器的上行信號進(jìn)行功率放大并送入分配器模塊；
[0009]所述分配器模塊用于將接收到的多路載頻信號進(jìn)行選頻分配，送入第一解調(diào)器模塊；
[0010]所述第一解調(diào)器模塊包括若干個解調(diào)器，分別對分配器模塊發(fā)來的選頻信號進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的視頻、數(shù)據(jù)信號，并送入相應(yīng)的顯示器和監(jiān)控機(jī)；
[0011]所述雙工器用于連接基站與漏泄電纜分布系統(tǒng)，將來自漏泄電纜的上行信號選擇進(jìn)入基站接收機(jī)，同時將來自基站發(fā)射機(jī)的下行信號選擇送入漏泄電纜分布系統(tǒng)再傳輸給巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)。
[0012]所述漏泄電纜分布系統(tǒng)由漏泄電纜、功分器、耦合器、雙向放大器、終端負(fù)載和跳線組成；漏泄電纜通過跳線分別與功分器、基站連接；功分器通過跳線與雙向放大器、終端負(fù)載連接；雙向放大器通過跳線與耦合器連接；
[0013]所述漏泄電纜具有傳輸線和連續(xù)天線的雙重功能，實(shí)現(xiàn)了與巡檢機(jī)器人間的雙向無線通信以及無線信號在漏泄電纜內(nèi)的長距離傳輸；
[0014]所述功分器用于將輸入功率按等比例分配到各支路；
[0015]所述耦合器用于實(shí)現(xiàn)不等功率分配；
[0016]所述雙向放大器用于彌補(bǔ)信號在長距離傳輸過程中的損耗以及在功分器、跳線等器件上的損耗，保證電纜隧道內(nèi)有足夠的覆蓋電平；
[0017]所述終端負(fù)載用于吸收系統(tǒng)末端信號，防止信號反射造成駐波比過大；
[0018]所述跳線用于器件間的軟連接。
[0019]所述巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)由信號處理切換器、第二調(diào)制器模塊、混合器模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和第二解調(diào)器模塊組成；
[0020]所述信號處理切換器用于實(shí)現(xiàn)多通道視頻、數(shù)據(jù)的切換，將需要傳輸?shù)囊曨l、數(shù)據(jù)送入第二調(diào)制器模塊；
[0021]所述第二調(diào)制器模塊包括若干個調(diào)制器，對多個視頻信號和數(shù)據(jù)信號分別調(diào)制到相應(yīng)載頻上，并將調(diào)制后的多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號送入混合器模塊；
[0022]所述混合器模塊將多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號混合成一路混頻射頻信號，送入無線發(fā)射模塊；
[0023]所述無線發(fā)射模塊將來自混合器模塊的一路混頻射頻信號放大到指定功率并發(fā)射出去；
[0024]所述無線接收模塊接收來自漏泄電纜的無線信號，進(jìn)行功率放大后送入第二解調(diào)器模塊；
[0025]所述第二解調(diào)器模塊將載頻信號進(jìn)行解調(diào)，送入巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了隧道內(nèi)無線信號的長距離傳輸，克服了傳統(tǒng)天線系統(tǒng)在電纜隧道內(nèi)通信困難的問題，為巡檢機(jī)器人的移動通信提供了有效途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明基站結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明漏泄電纜分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】:
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]如圖1所示為本發(fā)明整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該通信系統(tǒng)包括基站、漏泄電纜分布系統(tǒng)以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)。
[0033]基站能夠?qū)崿F(xiàn)主控機(jī)控制指令的調(diào)制與發(fā)送，同時接收來自機(jī)器人采集的信號并進(jìn)行相應(yīng)處理；漏泄電纜分布系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基站與漏泄電纜間的有線通信以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)與漏泄電纜間的無線通信，實(shí)現(xiàn)了基站與巡檢機(jī)器人間的實(shí)時雙向通信；巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多通道視頻信號單向傳輸以及數(shù)據(jù)信號雙向傳輸。
[0034]如圖2所示為本發(fā)明基站結(jié)構(gòu)示意圖；基站包括主控機(jī)、第一調(diào)制器模塊、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、分配器模塊、第一解調(diào)器模塊、顯示器、監(jiān)控機(jī)和雙工器。[0035]主控機(jī)用于產(chǎn)生巡檢機(jī)器人控制指令并送入調(diào)制器模塊。
[0036]第一調(diào)制器模塊能夠?qū)⒖刂浦噶钫{(diào)制到指定的載頻上，形成載頻信號送入發(fā)射機(jī)。
[0037]發(fā)射機(jī)將下行載頻信號功率放大到指定功率，送入雙工器。
[0038]接收機(jī)將來自雙工器的上行信號進(jìn)行功率放大并送入分配器模塊。
[0039]分配器模塊用于將接收到的多路載頻信號進(jìn)行選頻分配，送入第一解調(diào)器模塊。
[0040]第一解調(diào)器模塊包括若干個解調(diào)器，分別對分配器模塊發(fā)來的選頻信號進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的視頻、數(shù)據(jù)信號，并送入相應(yīng)的顯示器和監(jiān)控機(jī)。
[0041]雙工器用于連接基站與漏泄電纜分布系統(tǒng)，將來自漏泄電纜的上行信號選擇進(jìn)入基站接收機(jī)，同時將來自基站發(fā)射機(jī)的下行信號選擇送入漏泄電纜傳輸給機(jī)器人。
[0042]如圖3所示為本發(fā)明漏泄電纜分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；漏泄電纜分布系統(tǒng)包括漏泄電纜、功分器、耦合器、雙向放大器、終端負(fù)載和跳線；漏泄電纜通過跳線分別與功分器、基站連接；功分器通過跳線與雙向放大器、終端負(fù)載連接；雙向放大器通過跳線與耦合器連接。
[0043]所述漏泄電纜具有傳輸線和連續(xù)天線的雙重功能，實(shí)現(xiàn)了與巡檢機(jī)器人間的雙向無線通信以及無線信號在漏泄電纜內(nèi)的長距離傳輸；所述功分器能夠?qū)⑤斎牍β拾吹缺壤峙涞礁髦?；所述耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)不等功率分配；所述雙向放大器用以彌補(bǔ)信號在長距離傳輸過程中的損耗以及在功分器、跳線等器件上的損耗，保證電纜隧道內(nèi)有足夠的覆蓋電平；所述終端負(fù)載用以吸收系統(tǒng)末端信號，防止信號反射造成駐波比過大；所述跳線用于器件間的軟連接。
[0044]如圖4所示為本發(fā)明巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)包括信號處理切換器、第二調(diào)制器模塊、混合器模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和第二解調(diào)器模塊；所述信號處理切換器用以實(shí)現(xiàn)多通道視頻、數(shù)據(jù)的切換，將需要傳輸?shù)囊曨l、數(shù)據(jù)送入第二調(diào)制器模塊；所述第二調(diào)制器模塊包括若干個調(diào)制器，對多個視頻信號和數(shù)據(jù)信號分別調(diào)制到相應(yīng)載頻上，并將調(diào)制后的多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號送入混合器模塊；所述混合器模塊將多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號混合成一路混頻射頻信號，送入無線發(fā)射模塊；所述無線發(fā)射模塊將來自混合器的一路混頻射頻信號放大到指定功率并發(fā)射出去；所述無線接收模塊接收來自漏泄電纜的無線信號，進(jìn)行功率放大后送入第二解調(diào)器模塊；所述第二解調(diào)器模塊將載頻信號進(jìn)行解調(diào)，送入巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)。
[0045]基站和巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)中使用的“調(diào)制器模塊/解調(diào)器模塊”的主要區(qū)別是采用的載波頻率不同。
[0046]電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)可按如下步驟實(shí)施:
[0047]對于下行鏈路:主控機(jī)發(fā)出的控制指令經(jīng)過第一調(diào)制器模塊調(diào)制后，送往基站發(fā)射機(jī)進(jìn)行功率放大，然后送往雙工器選擇進(jìn)入漏泄電纜分布系統(tǒng)。信號在漏泄電纜分布系統(tǒng)中傳輸，并在功分器或耦合器處分成兩路信號繼續(xù)傳輸。位于漏泄電纜附近的巡檢機(jī)器人無線接收模塊將接收到基站發(fā)來的載波信號，并將信號送入第一解調(diào)器模塊還原出原始控制指令，最后送入巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)。漏泄電纜中剩余的信號將被系統(tǒng)末端的終端負(fù)載吸收。
[0048]對于上行鏈路:巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)的信號處理切換器根據(jù)控制指令要求，將需要傳輸?shù)亩嗦芬曨l信號及數(shù)據(jù)信號送入第二調(diào)制器模塊，第二調(diào)制器模塊將傳來的視頻、數(shù)據(jù)信號分別調(diào)制到相應(yīng)的載頻上，并送往混合器混頻成一路混頻射頻信號，然后由無線發(fā)射模塊發(fā)射出去。機(jī)器人發(fā)射的無線信號饋入附近的漏泄電纜并傳輸至基站，雙工器將來自漏泄電纜的上行信號選擇送入基站接收機(jī)，信號經(jīng)接收機(jī)處理后送入分配器模塊，分配器模塊將各路視頻、數(shù)據(jù)信號進(jìn)行選頻分配，送給第二解調(diào)器模塊進(jìn)行解調(diào)，最后將解調(diào)后的原始視頻、數(shù)據(jù)信號送入顯示器及監(jiān)控機(jī)。
[0049]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)，其特征在于，該通信系統(tǒng)由基站、漏泄電纜分布系統(tǒng)以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)組成；基站用于實(shí)現(xiàn)主控機(jī)控制指令的調(diào)制與發(fā)送，同時接收來自機(jī)器人采集的信號并進(jìn)行相應(yīng)處理；漏泄電纜分布系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)基站與漏泄電纜間的有線通信以及巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)與漏泄電纜間的無線通信，實(shí)現(xiàn)了基站與巡檢機(jī)器人間的實(shí)時雙向通信；巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)多通道視頻信號單向傳輸以及數(shù)據(jù)信號雙向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站由主控機(jī)、第一調(diào)制器模塊、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、分配器模塊、第一解調(diào)器模塊、顯示器、監(jiān)控機(jī)和雙工器組成； 所述主控機(jī)用于產(chǎn)生巡檢機(jī)器人控制指令并送入第一調(diào)制器模塊； 所述第一調(diào)制器模塊用于將控制指令調(diào)制到指定的載頻上，形成載頻信號送入發(fā)射機(jī)； 所述發(fā)射機(jī)將下行載頻信號功率放大到指定功率，送入雙工器； 所述接收機(jī)將來自雙工器的上行信號進(jìn)行功率放大并送入分配器模塊； 所述分配器模塊用于將接收到的多路載頻信號進(jìn)行選頻分配，送入第一解調(diào)器模塊；所述第一解調(diào)器模塊包括若干個解調(diào)器，分別對分配器模塊發(fā)來的選頻信號進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的視頻、數(shù)據(jù)信號，并送入相應(yīng)的顯示器和監(jiān)控機(jī)； 所述雙工器用于連接基站與漏泄電纜分布系統(tǒng)，將來自漏泄電纜的上行信號選擇進(jìn)入基站接收機(jī)，同時將來自基站發(fā)射機(jī)的下行信號選擇送入漏泄電纜分布系統(tǒng)再傳輸給巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)，其特征在于，所述漏泄電纜分布系統(tǒng)由漏泄電纜、功分器、耦合器、雙向放大器、終端負(fù)載和跳線組成；漏泄電纜通過跳線分別與功分器、基站連接；功分器通過跳線與雙向放大器、終端負(fù)載連接；雙向放大器通過跳線與耦合器連接； 所述漏泄電纜具有傳輸線和連續(xù)天線的雙重功能，實(shí)現(xiàn)了與巡檢機(jī)器人間的雙向無線通信以及無線信號在漏泄電纜內(nèi)的長距離傳輸； 所述功分器用于將輸入功率按等比例分配到各支路； 所述耦合器用于實(shí)現(xiàn)不等功率分配； 所述雙向放大器用于彌補(bǔ)信號在長距離傳輸過程中的損耗以及在功分器、跳線等器件上的損耗，保證電纜隧道內(nèi)有足夠的覆蓋電平； 所述終端負(fù)載用于吸收系統(tǒng)末端信號，防止信號反射造成駐波比過大； 所述跳線用于器件間的軟連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜隧道巡檢機(jī)器人通信系統(tǒng)，其特征在于，所述巡檢機(jī)器人本體通信系統(tǒng)由信號處理切換器、第二調(diào)制器模塊、混合器模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和第二解調(diào)器模塊組成； 所述信號處理切換器用于實(shí)現(xiàn)多通道視頻、數(shù)據(jù)的切換，將需要傳輸?shù)囊曨l、數(shù)據(jù)送入第二調(diào)制器模塊； 所述第二調(diào)制器模塊包括若干個調(diào)制器，對多個視頻信號和數(shù)據(jù)信號分別調(diào)制到相應(yīng)載頻上，并將調(diào)制后的多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號送入混合器模塊；所述混合器模塊將多路視頻、數(shù)據(jù)載頻信號混合成一路混頻射頻信號，送入無線發(fā)射模塊； 所述無線發(fā)射模塊將來自混合器模塊的一路混頻射頻信號放大到指定功率并發(fā)射出去; 所述無線接收模塊接收來自漏泄電纜的無線信號，進(jìn)行功率放大后送入第二解調(diào)器模塊； 所述第二解調(diào)器模塊將載頻信號`進(jìn)行解調(diào)，送入巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)。
【文檔編號】H04B17/00GK103684642SQ201410003633
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】楊國田, 吳華, 張曄, 柳長安, 劉春陽 申請人:華北電力大學(xué)