CN103684642B - 一种电缆隧道巡检机器人通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于无线通信技术领域的一种电缆隧道巡检机器人通信系统。该通信系统由基站、漏泄电缆分布系统以及巡检机器人本体通信系统组成；基站能够实现主控机控制指令的调制与发送，同时接收来自机器人采集的信号并进行相应处理；漏泄电缆分布系统用于实现基站与漏泄电缆间的有线通信以及巡检机器人本体通信系统与漏泄电缆间的无线通信，实现了基站与巡检机器人间的实时双向通信；巡检机器人本体通信系统能够实现多通道视频信号单向传输以及数据信号双向传输。整个系统实现了隧道内无线信号的长距离传输，克服了传统天线系统在电缆隧道内通信困难的问题，为巡检机器人的移动通信提供了有效途径。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种电缆隧道巡检机器人通信系统。
背景技术
电缆隧道空间狭小，存在拐角和岔口，加上隧道内装设有大量的构造物，构成了一种闭域空间传播环境。无线电波在这种环境中传播时会在隧道表面不断地进行反射和折射，致使无线接收机除接收直射波外，还接收反射波和折射波，而在拐角处主要接收反射波、折射波和绕射波。同时隧道内的构造物对电磁波也有吸收、反射、散射、绕射等作用。这种特殊环境造成传统天线系统传输距离短，信号衰减快，场强分布不稳定，无法满足电缆隧道内巡检机器人长距离移动通信的要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提出一种电缆隧道巡检机器人通信系统，其特征在于，该通信系统由基站、漏泄电缆分布系统以及巡检机器人本体通信系统组成；基站用于实现主控机控制指令的调制与发送，同时接收来自机器人采集的信号并进行相应处理；漏泄电缆分布系统用于实现基站与漏泄电缆间的有线通信以及巡检机器人本体通信系统与漏泄电缆间的无线通信，实现了基站与巡检机器人间的实时双向通信；巡检机器人本体通信系统用于实现多通道视频信号单向传输以及数据信号双向传输。
所述基站由主控机、第一调制器模块、发射机、接收机、分配器模块、第一解调器模块、显示器、监控机和双工器组成；
所述主控机用于产生巡检机器人控制指令并送入第一调制器模块；
所述第一调制器模块用于将控制指令调制到指定的载频上，形成载频信号送入发射机；
所述发射机将下行载频信号功率放大到指定功率，送入双工器；
所述接收机将来自双工器的上行信号进行功率放大并送入分配器模块；
所述分配器模块用于将接收到的多路载频信号进行选频分配，送入第一解调器模块；
所述第一解调器模块包括若干个解调器，分别对分配器模块发来的选频信号进行解调，还原出原始的视频、数据信号，并送入相应的显示器和监控机；
所述双工器用于连接基站与漏泄电缆分布系统，将来自漏泄电缆的上行信号选择进入基站接收机，同时将来自基站发射机的下行信号选择送入漏泄电缆分布系统再传输给巡检机器人本体通信系统。
所述漏泄电缆分布系统由漏泄电缆、功分器、耦合器、双向放大器、终端负载和跳线组成；漏泄电缆通过跳线分别与功分器、基站连接；功分器通过跳线与双向放大器、终端负载连接；双向放大器通过跳线与耦合器连接；
所述漏泄电缆具有传输线和连续天线的双重功能，实现了与巡检机器人间的双向无线通信以及无线信号在漏泄电缆内的长距离传输；
所述功分器用于将输入功率按等比例分配到各支路；
所述耦合器用于实现不等功率分配；
所述双向放大器用于弥补信号在长距离传输过程中的损耗以及在功分器、跳线等器件上的损耗，保证电缆隧道内有足够的覆盖电平；
所述终端负载用于吸收系统末端信号，防止信号反射造成驻波比过大；
所述跳线用于器件间的软连接。
所述巡检机器人本体通信系统由信号处理切换器、第二调制器模块、混合器模块、无线发射模块、无线接收模块和第二解调器模块组成；
所述信号处理切换器用于实现多通道视频、数据的切换，将需要传输的视频、数据送入第二调制器模块；
所述第二调制器模块包括若干个调制器，对多个视频信号和数据信号分别调制到相应载频上，并将调制后的多路视频、数据载频信号送入混合器模块；
所述混合器模块将多路视频、数据载频信号混合成一路混频射频信号，送入无线发射模块；
所述无线发射模块将来自混合器模块的一路混频射频信号放大到指定功率并发射出去；
所述无线接收模块接收来自漏泄电缆的无线信号，进行功率放大后送入第二解调器模块；
所述第二解调器模块将载频信号进行解调，送入巡检机器人控制系统。
本发明的有益效果为：本发明实现了隧道内无线信号的长距离传输，克服了传统天线系统在电缆隧道内通信困难的问题，为巡检机器人的移动通信提供了有效途径。
附图说明
图1为本发明整体系统结构示意图；
图2为本发明基站结构示意图；
图3为本发明漏泄电缆分布系统结构示意图；
图4为本发明巡检机器人本体通信系统结构示意图；
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明整体系统结构示意图；该通信系统包括基站、漏泄电缆分布系统以及巡检机器人本体通信系统。
基站能够实现主控机控制指令的调制与发送，同时接收来自机器人采集的信号并进行相应处理；漏泄电缆分布系统能够实现基站与漏泄电缆间的有线通信以及巡检机器人本体通信系统与漏泄电缆间的无线通信，实现了基站与巡检机器人间的实时双向通信；巡检机器人本体通信系统能够实现多通道视频信号单向传输以及数据信号双向传输。
如图2所示为本发明基站结构示意图；基站包括主控机、第一调制器模块、发射机、接收机、分配器模块、第一解调器模块、显示器、监控机和双工器。
主控机用于产生巡检机器人控制指令并送入调制器模块。
第一调制器模块能够将控制指令调制到指定的载频上，形成载频信号送入发射机。
发射机将下行载频信号功率放大到指定功率，送入双工器。
接收机将来自双工器的上行信号进行功率放大并送入分配器模块。
分配器模块用于将接收到的多路载频信号进行选频分配，送入第一解调器模块。
第一解调器模块包括若干个解调器，分别对分配器模块发来的选频信号进行解调，还原出原始的视频、数据信号，并送入相应的显示器和监控机。
双工器用于连接基站与漏泄电缆分布系统，将来自漏泄电缆的上行信号选择进入基站接收机，同时将来自基站发射机的下行信号选择送入漏泄电缆传输给机器人。
如图3所示为本发明漏泄电缆分布系统结构示意图；漏泄电缆分布系统包括漏泄电缆、功分器、耦合器、双向放大器、终端负载和跳线；漏泄电缆通过跳线分别与功分器、基站连接；功分器通过跳线与双向放大器、终端负载连接；双向放大器通过跳线与耦合器连接。
所述漏泄电缆具有传输线和连续天线的双重功能，实现了与巡检机器人间的双向无线通信以及无线信号在漏泄电缆内的长距离传输；所述功分器能够将输入功率按等比例分配到各支路；所述耦合器能够实现不等功率分配；所述双向放大器用以弥补信号在长距离传输过程中的损耗以及在功分器、跳线等器件上的损耗，保证电缆隧道内有足够的覆盖电平；所述终端负载用以吸收系统末端信号，防止信号反射造成驻波比过大；所述跳线用于器件间的软连接。
如图4所示为本发明巡检机器人本体通信系统结构示意图；巡检机器人本体通信系统包括信号处理切换器、第二调制器模块、混合器模块、无线发射模块、无线接收模块和第二解调器模块；所述信号处理切换器用以实现多通道视频、数据的切换，将需要传输的视频、数据送入第二调制器模块；所述第二调制器模块包括若干个调制器，对多个视频信号和数据信号分别调制到相应载频上，并将调制后的多路视频、数据载频信号送入混合器模块；所述混合器模块将多路视频、数据载频信号混合成一路混频射频信号，送入无线发射模块；所述无线发射模块将来自混合器的一路混频射频信号放大到指定功率并发射出去；所述无线接收模块接收来自漏泄电缆的无线信号，进行功率放大后送入第二解调器模块；所述第二解调器模块将载频信号进行解调，送入巡检机器人控制系统。
基站和巡检机器人本体通信系统中使用的“调制器模块/解调器模块”的主要区别是采用的载波频率不同。
电缆隧道巡检机器人通信系统可按如下步骤实施：
对于下行链路：主控机发出的控制指令经过第一调制器模块调制后，送往基站发射机进行功率放大，然后送往双工器选择进入漏泄电缆分布系统。信号在漏泄电缆分布系统中传输，并在功分器或耦合器处分成两路信号继续传输。位于漏泄电缆附近的巡检机器人无线接收模块将接收到基站发来的载波信号，并将信号送入第一解调器模块还原出原始控制指令，最后送入巡检机器人控制系统。漏泄电缆中剩余的信号将被系统末端的终端负载吸收。
对于上行链路：巡检机器人本体通信系统的信号处理切换器根据控制指令要求，将需要传输的多路视频信号及数据信号送入第二调制器模块，第二调制器模块将传来的视频、数据信号分别调制到相应的载频上，并送往混合器混频成一路混频射频信号，然后由无线发射模块发射出去。机器人发射的无线信号馈入附近的漏泄电缆并传输至基站，双工器将来自漏泄电缆的上行信号选择送入基站接收机，信号经接收机处理后送入分配器模块，分配器模块将各路视频、数据信号进行选频分配，送给第二解调器模块进行解调，最后将解调后的原始视频、数据信号送入显示器及监控机。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种电缆隧道巡检机器人通信系统，其特征在于，该通信系统由基站、漏泄电缆分布系统以及巡检机器人本体通信系统组成；基站用于实现主控机控制指令的调制与发送，同时接收来自机器人采集的信号并进行相应处理；漏泄电缆分布系统用于实现基站与漏泄电缆间的有线通信以及巡检机器人本体通信系统与漏泄电缆间的无线通信，实现了基站与巡检机器人间的实时双向通信；巡检机器人本体通信系统用于实现多通道视频信号单向传输以及数据信号双向传输；
所述基站由主控机、第一调制器模块、发射机、接收机、分配器模块、第一解调器模块、显示器、监控机和双工器组成；
所述主控机用于产生巡检机器人控制指令并送入第一调制器模块；
所述第一调制器模块用于将控制指令调制到指定的载频上，形成载频信号送入发射机；
所述发射机将下行载频信号功率放大到指定功率，送入双工器；
所述接收机将来自双工器的上行信号进行功率放大并送入分配器模块；
所述分配器模块用于将接收到的多路载频信号进行选频分配，送入第一解调器模块；
所述第一解调器模块包括若干个解调器，分别对分配器模块发来的选频信号进行解调，还原出原始的视频、数据信号，并送入相应的显示器和监控机；
所述双工器用于连接基站与漏泄电缆分布系统，将来自漏泄电缆的上行信号选择进入基站接收机，同时将来自基站发射机的下行信号选择送入漏泄电缆分布系统再传输给巡检机器人本体通信系统；
所述漏泄电缆分布系统由漏泄电缆、功分器、耦合器、双向放大器、终端负载和跳线组成；漏泄电缆通过跳线分别与功分器、基站连接；功分器通过跳线与双向放大器、终端负载连接；双向放大器通过跳线与耦合器连接；
所述漏泄电缆具有传输线和连续天线的双重功能，实现了与巡检机器人间的双向无线通信以及无线信号在漏泄电缆内的长距离传输；
所述功分器用于将输入功率按等比例分配到各支路；
所述耦合器用于实现不等功率分配；
所述双向放大器用于弥补信号在长距离传输过程中的损耗以及在功分器、跳线等器件上的损耗，保证电缆隧道内有足够的覆盖电平；
所述终端负载用于吸收系统末端信号，防止信号反射造成驻波比过大；
所述跳线用于器件间的软连接；
所述巡检机器人本体通信系统由信号处理切换器、第二调制器模块、混合器模块、无线发射模块、无线接收模块和第二解调器模块组成；
所述信号处理切换器用于实现多通道视频、数据的切换，将需要传输的视频、数据送入第二调制器模块；
所述第二调制器模块包括若干个调制器，对多个视频信号和数据信号分别调制到相应载频上，并将调制后的多路视频、数据载频信号送入混合器模块；
所述混合器模块将多路视频、数据载频信号混合成一路混频射频信号，送入无线发射模块；
所述无线发射模块将来自混合器模块的一路射频信号放大到指定功率并发射出去；
所述无线接收模块接收来自漏泄电缆的无线信号，进行功率放大后送入第二解调器模块；
所述第二解调器模块将载频信号进行解调，送入巡检机器人控制系统；
所述电缆隧道巡检机器人通信系统的工作方式包括：
对于下行链路：主控机发出的控制指令经过第一调制器模块调制后，送往基站发射机进行功率放大，然后送往双工器选择进入漏泄电缆分布系统；信号在漏泄电缆分布系统中传输，并在功分器或耦合器处分成两路信号继续传输；位于漏泄电缆附近的巡检机器人无线接收模块将接收到基站发来的载波信号，并将信号送入第一解调器模块还原出原始控制指令，最后送入巡检机器人控制系统；漏泄电缆中剩余的信号将被系统末端的终端负载吸收；
对于上行链路：巡检机器人本体通信系统的信号处理切换器根据控制指令要求，将需要传输的多路视频信号及数据信号送入第二调制器模块，第二调制器模块将传来的视频、数据信号分别调制到相应的载频上，并送往混合器混频成一路射频信号，然后由无线发射模块发射出去；机器人发射的无线信号馈入附近的漏泄电缆并传输至基站，双工器将来自漏泄电缆的上行信号选择送入基站接收机，信号经接收机处理后送入分配器模块，分配器模块将各路视频、数据信号进行选频分配，送给第二解调器模块进行解调，最后将解调后的原始视频、数据信号送入显示器及监控机。
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