CN108614452A - 一种利用流体作为通讯传导媒介的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，以气态或液态流体作为通讯传导媒介，收发控制器以电磁波、声呐、激光、量子通讯方式，沿流路上下游，发射数据信息波；网关控制器设置在流路远端，接收流体媒介传导的数据信息波，沿流路逆向、回传终端上位设备反馈信号、操作指令等；借助流体媒介传导信息波链路，建立收发控制器与网关控制器间通讯联络，继有线、无线模式外，寻找到一种新的互联方式，增强了测控系统的适应性，提升了冗余、容错能力。

Description

一种利用流体作为通讯传导媒介的方法

技术领域

本发明属于测控技术领域，涉及一种利用流体作为通讯传导媒介的方法。

背景技术

传统测控系统，借助于新兴科技，正向更广阔的应用前景上发展。

进步历程中，针对传感器、控制部件，趋于成熟稳定后，又提出了低成本、高冗余的设计理念；另外在改善测控精度方面，又提出了可靠性、容错性的要求。

为了解决这些难题，开展了大量的研发，也涌现了大量的成果；但在实际应用中，仍然会心有余悸，究其原因是借助现有条件，达成更高目标的链路，还不够丰富或完善。

比如，通过线缆，实现供电和信息传输；通过大气，进行无线充电和信息传输；倘若能够利用环境资源发电，借助气或液态流体作为通讯媒介；开辟新的链路，来提高系统的冗余、容错能力，将是一条行之有效的方式。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，借助流体媒介传导信息波链路，建立收发控制器与网关控制器间通讯联络。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，收发控制器将输入信号转换成以气态或液态流体作为通讯传导媒介的数据信息波，沿流路上下游传播，远端设置的网关控制器接收到数据信息波后，逆向回传反馈信号，借助流体媒介传导数据信息波链路，建立收发控制器与网关控制器间通讯联络。

进一步，所述收发控制器，以适配流体媒介特性的传播方式，沿流路上下游发送信息；通讯传导媒介为气态流体时，以电磁波形式发射通讯数据信息；通讯传导媒介为液态流体时，以声呐或激光形式发射通讯数据信息；通讯传导媒介为气体和液体的混合物或者泡沫体时，以量子通讯形式发射通讯数据信息。

进一步，所述网关控制器，设置在流路上下游任意远端，接收流体媒介传导的电磁波、声呐、激光、量子通讯数据信息波后，转换成终端上位设备指定的输入格式，并沿流路逆向、回传终端上位设备反馈信号、操作指令等，收发控制器与网关控制器借助流体媒介建立互联关系。

进一步，所述收发控制器，设置有输入/输出接口，支持线缆方式上传和下载数据。

本发明的有益效果在于：本发明借助气态或液态流体作为数据通讯媒介，沿流路，建立了收发控制器与网关控制器间互联关系；辅以利用环境资源发电和平衡电量管理，实现了系统自服务、自控制；继有线、无线模式外，寻找到一种新的通讯、供电方式，增强了测控系统的适应性，提升了冗余、容错能力。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1利用流体作为通讯媒介的自服务测控系统原理图；

图2在消防灭火枪上的安装示意图；

图3在燃气喷枪上的安装示意图；

图4消防灭火场景应用示意说明图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如附图1利用流体作为通讯媒介的自服务测控系统原理图所示，传感转换器5，把现有的多种仪表如温度计、压力计、流量计集成，以及电阀6如电磁阀、电动调节阀等，按需挑选组合汇集，对流路上或周边环境中过程参数，实施测量与控制，并将采集的过程参数值信号传递给收发控制器4。

过程参数值，以模拟或数字等形式传递给收发控制器4，带监视、调节功能的收发控制器4能够直接就地调节电阀动作，同时还依据收发控制器4接收到的反馈控制指令，实现远程调节电阀6动作，实现传统控制回路相同的功能。

其次，收发控制器4还将传感转换器5送来的过程参数值信号，以及阀门状态等，转换成通讯信息对外传递。

收发控制器4以适配流体媒介特性的传播方式，沿流路上下游发送信息；如管道中流媒为空气、煤气等气态流体时，参照大气传播环境，以电磁波形式发射通讯数据信息，由于电磁波难于穿透管壁，因而电磁波将定向沿管道流路上、下游传送信息。

如流媒为水、油等液态流体时，参照江河、大海传播环境，以声呐或激光形式发射通讯数据信息，由于声呐、激光不能穿透管壁，因而声呐、激光还是定向沿管道流路上、下游传送信息。

无论气体，液体，但凡任何一种物资，都具有分子形态，对频率由低到高排列的宽泛频谱带而言，必定有一种特定分子间隙，匹配特定、较窄的频率波带穿越，称为发射波窗口；即总能寻找到适配特定流体传导媒介的传播方式，其频谱带还在朝超微粒方向延伸，如量子通讯方式。

如通讯媒介1既不是气体，也不是液体，而是气体和液体的混合物或者泡沫体时，以量子通讯形式发射通讯数据信息。

在频率发射窗口内，目前广泛采用特定、较窄的频率波，以强度大小、频率变化、相位偏移等携带信息，形成通讯信息波数据传播技术。

另外，收发控制器还带有输入输出接口，支持线缆连接式上传数据、下载程序等；作为一种备用措施，也具有常用的通过大气进行无线传输的数据通讯功能。

最后，沿流路上下游，设置在任意远端的网关控制器2，接收通讯媒介1顺向传导的电磁波、声呐、量子、激光信息波后，转换成控制室终端上位设备指定的输入格式；随后，仍沿流路，逆向、传回终端上位设备输出的更改设定值、紧急操作信号、更新数据等反馈信号、操作指令。

在问与答的互动过程中，收发控制器与网关控制器借助流体媒介，建立起了互联关系。

电能收集器3，综合考量可利用的环境资源，如风能推动的风叶式发电、太阳能光伏式发电、流体动能驱动的水力式发电等方法，将其它能源形式，转换获得电能，采用电容或电池汇聚后积蓄起来，经调制输出，向传感转换器5和收发控制器4提供所需电力，同时监视管理电力积蓄、释放平衡关系，在电量保持充足时，维持全供电现状；当电量低时，优先向收发控制器4供电，传感转换器5切换成休眠式间断工作状态。

当电力再次充足、休眠时间到、接收到网关控制器指令，发生这三种情况之一时，唤醒传感转换器5，更新数据和执行控制指令，随后恢复电力监管流程。

简言之，传感转换器——过程参数值——收发控制器——流体媒介通讯——网关控制器所组成的链路，以及电能收集器负责电量管理，共同构成一种利用流体作为通讯传导媒介的测控系统。

接下来，对液态安装配置方式作出进一步说明，如附图2在消防灭火枪上的安装示意图所示，消防灭火枪包含灭火枪枪体107，呈圆锥筒形，其中大口为进水口109，小口为喷射口101，在前后两端设置有一旁通引流管108。

在旁通引流管108内设置有电能收集器104，此时电能收集器104为水力电能收集器，在灭火枪枪体107中间位置，分别设置有图像传感转换器106和激光收发控制器105，同时旁通引流管108的出水端还可以作为水枪的提柄103。

圆锥筒形消防灭火枪，在喷射水流过程中，缩径会发生阻力损失，旁通引流管108的前后端会有差压，造成旁通引流管108内水流动，因此水流动能、驱动水力电能收集器运行。

旁通引流管兼具水枪提柄上，手动调节阀102开度大小，操控发电量多少，决定传感转换器和收发控制器连续工作负荷量。

图像传感转换器，采集救火现场实时图像，传递给激光收发控制器，转换成蓝绿激光数据通讯波，消防水流体作为通讯波传导媒介，沿水龙带传递链路发送图像信息。

即由图像传感转换器——救火现场图像——蓝绿激光收发控制器——水龙带内消防水流体传导媒介——网关控制器接收链路，配合水力式电能收集器负责电量管理，实现了火灾现场直播功能。

再接下来，对气态安装配置方式作出进一步说明，如附图3在燃气喷枪上的安装示意图所示，喷枪射气口206与进气口203间，呈圆锥筒形的燃烧煤气喷枪体端204，安装电磁波收发控制器202，视煤气输送管为气态电磁波通道。

在煤气喷枪体与煤气输送管之间，设一个连接件，连接件内嵌入气力电能收集器201；打开煤气喷枪，点火后燃烧，加热炉内物料；在喷射燃烧煤气过程中，煤气压力波动或后段管路泄漏，轻者熄火，重者逆吸空气引起煤气爆炸；因此，喷枪内设压力传感转换器205，当煤气压力低时，发讯切断煤气，停止加热燃烧。

在喷射燃烧煤气过程中，煤气流动，进而推动气力式发电机组运行，同时煤气冷却压力传感转换器205、电磁波收发控制器202、气力式电能收集器201。

压力传感转换器采集喷枪内煤气压力测量值，传递给电磁波收发控制器，转换成电磁波数据通讯波，煤气流体作为通讯波传导媒介，沿煤气输送管传递链路发送压力信息。

即由压力传感转换器——煤气压力值——电磁波收发控制器——输送管内煤气流体作为传导媒介——网关控制器接收链路，配合气力式电能收集器负责电量管理，实现了前端燃烧煤气压力低报警、切断连锁、提枪保护等系列功能。

最后，对综合应用再举例说明，如附图4消防灭火场景应用示意说明图所示，救火现场，金属的消防灭火枪体表面，当作电磁波通讯收发天线，安装在消防灭火枪体上的收发控制器，将消防队员便携设备中包含语音应答器、生命体征仪、定位装置、环境监测仪、队员编号等个体电磁波信号，接收下来并转换成低频声呐数据通讯长波，以消防水流体作为声呐通讯波传导媒介，沿水龙带向外界传播。

当消防水来源于消防救火车时，在消防救火车上的声呐网关控制器，截取声呐通讯波，引入到现场指挥台，指挥台上设置双源监视器：声呐网关控制器借道消防水龙带传导的声呐数据通讯波，以及通过大气进行传输的无线数据通讯电磁波。

无线数据通讯电磁波链路，受建筑物遮挡、浓烟干扰等环境制约，可能出现时断时续传播，但借道于消防水龙带的声呐传递链路，此时相对稳定通畅，两者呈冗余关系；救火结束后，无线通讯链路改善，消防水龙带拆卷、收取，声呐传递链路中断，两者又呈容错关系。

当消防水来源于地上消防栓时，声呐收发控制器，在远方随意的地上消防栓上，声呐网关控制器，截取声呐数据通讯波，随后引入到消防控制中心里双源监视器上。

依据现场情况，指挥台和控制中心，能够回送语音信息、下达行动指令，送到消防队员语音应答器和便携设备上，操控消防灭火过程。

消防队员便携设备——电磁波信号——电磁波和声呐收发控制器——水龙带内消防水流体传导媒介——声呐网关控制器链路，配合水力式电能收集器负责电量管理，实现了消防队员语音应答、生命体征、定位、环境监测、队员编号等信息的双向互联传播。

所带来的显著优势：借助气态或液态流体作为数据通讯媒介，沿流路，建立了收发控制器与网关控制器间互联关系；辅以利用环境资源发电和平衡电量管理，实现了系统自服务、自控制；继有线、无线模式外，寻找到一种新的通讯、供电方式，增强了测控系统的适应性，提升了冗余、容错能力。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，其特征在于：收发控制器将输入信号转换成以气态或液态流体作为通讯传导媒介的数据信息波，沿流路上下游传播，远端设置的网关控制器接收到数据信息波后，逆向回传反馈信号，借助流体媒介传导信息波链路，建立收发控制器与网关控制器间通讯联络。

2.根据权利要求1所述的一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，其特征在于：所述收发控制器，以适配流体媒介特性的传播方式，沿流路上下游发送信息；通讯传导媒介为气态流体时，以电磁波形式发射通讯数据信息；通讯传导媒介为液态流体时，以声呐或激光形式发射通讯数据信息；通讯传导媒介为气体和液体的混合物或者泡沫体时，以量子通讯形式发射通讯数据信息。

3.根据权利要求1所述的一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，其特征在于：所述网关控制器，设置在流路上下游任意远端，接收流体媒介传导的电磁波、声呐、激光、量子通讯数据信息波后，转换成终端上位设备指定的输入格式，并沿流路逆向、回传终端上位设备反馈信号、操作指令，收发控制器与网关控制器借助流体媒介建立互联关系。

4.根据权利要求2所述的一种利用流体作为通讯传导媒介的方法，其特征在于：所述收发控制器设置有输入/输出接口，支持线缆方式上传和下载数据。