CN109257835A - 一种电力现场作业便携式信息通信基站 - Google Patents

Abstract

本申请提供的电力现场作业便携式信息通信基站，包括MCU处理模块、STM32主控信息处理单元、语音输入/输出模块、语音编码/解码模块、视频编码/解码模块、MESH无线组网模块、GPRS模块、MESH无线AP模块和电源模块；MCU处理模块通过I2C接口连接STM32主控信息处理单元；语音输入/输出模块通过I2C接口连接MCU处理模块；语音编码/解码模块通过SPI接口连接MCU处理模块；视频编码/解码模块通过SPI接口连接MCU处理模块；MESH无线组网模块通过SPI接口连接STM32主控信息处理单元；GPRS模块通过串口连接STM32主控信息处理单元；MESH无线AP模块通过串口连接STM32主控信息处理单元；电源模块电连接STM32主控信息处理单元。可靠性高、传输速度快、通信速率高，在电力现场作业环境使用方便和扩展性强。

Description

一种电力现场作业便携式信息通信基站

技术领域

本申请涉及电力现场作业通信技术领域，尤其涉及一种电力现场作业便携式信息通信基站。

背景技术

信息通信技术为电力作业现场信息共享与交互提供技术手段。电力作业现场通信因电力环境的特殊性，与其它应用领域的通信系统相比，有诸多不同之处。特别是对于强电磁环境下、分布区域复杂、设备繁多，缺乏一种可靠、有效、经济的电力现场作业通信设备，实现作业人员、作业班组和作业后台信息交互。另外，作业人员对于自身所处的作业信息掌握不全面、作业过程中无法及时获取相关环境信息等，导致对现场作业风险预估不足；另外，作业人员现场作业过程虽有监护人，但监护人无法全面、有效实现监护和监督。

具体的，电力作业现场通信主要包括短距离集群通信和中长距离集群通信，其中存在的问题如下：短距离集群通信存在的问题，电力现场作业班组成员通常在城区、野外、高原山地作业，作业区分布区域复杂，公共运营商网络无覆盖或覆盖不佳，作业班组成员之间无法实现一对多或多对多双向通信；中长距离集群通信存在的问题，现场作业经验表明，电力作业现场情况复杂，地形条件多变，现场作业处置的范围常随现场需要的变化而变化；同时因现场作业队伍(集群)、人员较多，现有的通信站点难以及时、充分地满足所有现场作业队伍的双向集群通信业务需求。当前无线语音通信基站多为机架式结构，需要使用交流电源供电，电力现场作业处于野外作业，深山、丛林环境交流电供电需要借助通信车发电，需要携带电源延长线或移动电源现场进行电源接线操作，制约着电力现场作业大范围快速组网通信网络的快速建立和通信系统的搭建。

发明内容

本申请提供了一种电力现场作业便携式信息通信基站，可靠性高、传输速度快、通信速率高，在实际电力现场作业环境使用方便和扩展性强。

本申请提供了一种电力现场作业便携式信息通信基站，包括MCU处理模块、STM32主控信息处理单元、语音输入/输出模块、语音编码/解码模块、视频编码/解码模块、MESH无线组网模块、GPRS模块、MESH无线AP模块和电源模块；其中：

所述MCU处理模块通过I2C接口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述语音输入/输出模块通过I2C接口连接所述MCU处理模块；

所述语音编码/解码模块通过SPI接口连接所述MCU处理模块；

所述视频编码/解码模块通过SPI接口连接所述MCU处理模块；

所述MESH无线组网模块通过SPI接口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述GPRS模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述MESH无线AP模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述电源模块电连接所述STM32主控信息处理单元。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括扬声器模块、麦克风模块和功率放大模块，所述扬声器模块和所述麦克风模块连接功率放大模块分别通过所述功率放大模块连接所述MCU处理模块。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括按键模块，所述按键模块通过GPIO连接所述MCU处理模块。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述MESH无线组网模块和所述STM32主控信息处理单元之间设置DA数模转换模块和AD模数转模块；

所述DA数模转换模块的输入端连接所述STM32主控信息处理单元，所述DA数模转换模块的输出端连接所述MESH无线组网模块；

所述AD模数转模块的输入端连接所述MESH无线组网模块，所述AD模数转模块的输出端连接所述STM32主控信息处理单元。。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括摄像头，所述摄像头通过BNC接口连接所述STM32主控信息处理单元。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括网络配置接口，所述网络配置接口连接所述STM32主控信息处理单元。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括定位模块，所述定位模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元。

可选的，上述电力现场作业便携式信息通信基站中，所述基站还包括太阳能电池板发电模块，所述太阳能电池板发电模块电气连接所述电源模块。

本申请提供的一种电力现场作业便携式信息通信基站，用于满足现有电力现场通信业务需求，是一种基于功能模块化、结构简单、便携式、能够快速部署、高兼容性、轻便小巧、低功耗、高带宽的电力现场作业便携式信息通信基站，并且在复杂环境情况下工作可靠性高、传输速度快、通信速率高，具有在实际电力现场作业环境使用方便和扩展性强的便携式信息通信基站。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电力现场作业便携式信息通信基站的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1为本申请实施例提供的一种电力现场作业便携式信息通信基站的结构示意图。如附图1所示，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站，包括MCU处理模块1、STM32主控信息处理单元2、语音输入/输出模块3、语音编码/解码模块4、视频编码/解码模块5、MESH无线组网模块6、GPRS模块7、MESH无线AP模块8和电源模块9；其中：

所述MCU处理模块1通过I2C接口连接所述STM32主控信息处理单元2；

所述语音输入/输出模块3通过I2C接口连接所述MCU处理模块1；

所述语音编码/解码模块4通过SPI接口连接所述MCU处理模块1；

所述视频编码/解码模块5通过SPI接口连接所述MCU处理模块1；

所述MESH无线组网模块6通过SPI接口连接所述STM32主控信息处理单元2；

所述GPRS模块7通过串口连接所述STM32主控信息处理单元2；

所述MESH无线AP模块8通过串口连接所述STM32主控信息处理单元2；

所述电源模块9电连接所述STM32主控信息处理单元2。

MCU处理模块1预存有MCU信息处理软件，MCU处理模块1等同于一种电力现场作业便携式信息通信基站的大脑、控制中枢和信息处理中转站，通过预存的MCU信息处理软件处理语音、视频和控制信息，并通过其提供的SPI、UART和I2C等通讯接口，处理和控制与其连接电路的类型不同的信息及其电信号等。在本申请具体实施方式中，MCU处理模块采用型号为ARM11的芯片。MCU处理模块信息处理软件采用Microsoft Visual Studio 6.0和Microsoft Visual Basic 6.0作为开发工具。

STM32主控信息处理单元2为本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站的主控制枢纽，实现整个设备资源(内存、外部存储)、接口(串口、SPI、I2C)的调度、控制、分配及其整个设备时序的控制。在本申请具体实施方式中，STM32主控信息处理单元2采用型号为STM32F411内核的芯片，所述STM32主控信息处理单元信息处理软件采用Microsoft Visual Studio 6.0作为开发工具。

使用MCU处理模块1和STM32主控信息处理单元2双CPU搭配使用，其中MCU处理模块1单独处理语音和视频数据，STM32主控信息处理单元2处理其他业务数据和通信数据，提高了系统的快速处理能力和机制。

MCU处理模块1和STM32主控信息处理单元2使用了SPI(Serial PeripheralInterface--串行外设接口)同步串行外设接口协议总线和I2C(Inter-IntegratedCircuit)串行总线，通信效率高，传输速度极快，占用的设备空间非常小，减少了装置电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。

使用SPI同步串行外设接口协议总线和I2C串行总线来完成MCU处理模块1和STM32主控信息处理单元2与周围片设之间的大量数据传送，速度快，通信简单，数据传输速率快，并且实现了语音、视频和业务数据的全双工通信，能够同时收发，使装置从功能设计和应用都实现了真正意义的全双工通信。

语音输入/输出模块3用于语音输入或转化后语音的输出，其内嵌DSP高速音频处理器，处理速度快，支持PWM和DAC两种音频输出方式，PWM输出可直接推劢扬声器，支持并口控制模式、一线串口控制模式、二线串口控制模式和三线串口控制模式，抗干扰性强。

语音编码/解码模块4负责将模拟语音信号转换成数字化语音信号和把数字化语音转换成模拟语音信号，具体实现为通过语音采样、量化、编码的一系列语音信号处理过程，将模拟/数字语音转换为目标信号的过程。

视频编码/解码模块5负责将模拟视频信号转换成数字化视频信号和把数字化视频转换成模拟视频信号，其内置独立DSP处理器，采用H.264视频压缩算法，实现输入视频流/输出视频流720P高质量画质编码及解码功能。

MESH无线组网模块6通过MESH主干网络与平级的MESH设备无线通信，实现通信连接设备与设备之间的星型组网、链式组网及混合组网等组网模式，实现外部设备通过MESH网络与一种电力现场作业便携式信息通信基站通信连接和通信。

GPRS模块7通过GPRS网与主站系统快速建立连接，与主站系统实现点对点和点对多点的数据业务传输，并且还能通过短信业务与主站系统通信，实现主站系统与一种电力现场作业便携式信息通信基站的远程通信及其控制。

MESH无线AP模块8将MESH转换为普通的WiFi无线信号，实现外部设备通过WiFi信号与一种电力现场作业便携式信息通信基站通信连接和通信。

电源模块9用于储存电能，并向STM32主控信息处理单元2输送电能，用于电力现场作业便携式信息通信基站工作电能的提供。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站具备结构简单、便携式、能够快速部署、高兼容性、轻便小巧、低功耗、高带宽的数据传输和业务处理能力，可以在不需要公共运营商网络的环境下实现全双工通信，通过建立独立的现场通信网络，解决现有公共运营商网络无覆盖或覆盖不佳，电力现场协同作业通信站点覆盖不足、覆盖距离短和通信效率低下等问题，支持灵活扩展，可配置性强、配置方便且容易维护。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站，还包括扬声器模块10、麦克风模块11和功率放大模块12，所述扬声器模块10和所述麦克风模块11分别通过所述功率放大模块12连接所述MCU处理模块1。

扬声器模块10用于把电信号转变为声信号，主要包括扬声器。麦克风模块11用于把声信号转换为电信号，主要包括麦克风。

功率放大模块12采用偏置电流服用结构设计，尺寸小，轻重量，功耗低，使用该结构设计的功率放大模块能够增强电路的增益，降低噪声系数，同时增加输入级和输出级之间的隔离度，提高稳定性；所述功率放大模块采用偏置电流服用结构设计具有较高的线性度以抑制干扰和防止灵敏度下降，还能提供足够高的增益，使其可以抑制后续级模块的噪声，最大增益可达21dB。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括按键模块13，所述按键模块13通过GPIO连接所述MCU处理模块1。

按键模块13用于实现数字、文字的输入及其按键功能的切换。在本申请具体实施方式中，按键模块13通常采用普通21数字按键。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中，所述MESH无线组网模块6和所述STM32主控信息处理单元2之间设置DA数模转换模块14和AD模数转模块15；

所述DA数模转换模块14的输入端连接所述STM32主控信息处理单元2，所述DA数模转换模块的输出端连接所述MESH无线组网模块6；

所述AD模数转模块15的输入端连接所述MESH无线组网模块6，所述AD模数转模块的输出端连接所述STM32主控信息处理单元2。

DA数模转换模块14和AD模数转模块15实现MESH无线组网模块6和所述STM32主控信息处理单元2之间的数据转换。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括摄像头16，所述摄像头16通过BNC接口连接所述STM32主控信息处理单元2。

摄像头16负责采集一种电力现场作业便携式信息通信基站的现场视频数据，经过模拟信号转换为数字信号之后，将视频流数据上送给STM32主控信息处理单元2作进一步处理和使用。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括网络配置接口17，所述网络配置接口17连接所述STM32主控信息处理单元2。

网络配置接口17采用MESH/WIFI方式与一种电力现场作业便携式信息通信基站网络连接，用于修改、配置、重置设备网络接口参数。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括定位模块18，所述定位模块18通过串口连接所述STM32主控信息处理单元。

定位模块18用于电力现场作业便携式信息通信基站的定位。在本申请具体实施方式中定位模块18通常采用目前市场上完全国产化的BDS/GPS授时模块，授时精度高，稳定度和可靠性高，包括GPS、北斗二合一定位芯片，支持两种定位芯片的自由切换和定位。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括蓝牙模块19，所述蓝牙模块19通过串口连接所述STM32主控信息处理单元2。

蓝牙模块19用于电力现场作业便携式信息通信基站与作业人员和作业班组所操作设备间的短距离通信。

进一步，本申请实施例提供的电力现场作业便携式信息通信基站中还包括太阳能电池板发电模块20，所述太阳能电池板发电模块20电气连接所述电源模块9。

太阳能电池板发电模块20包括光伏电池板和光伏控制器，光伏控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往STM32主控信息处理单元2，另一方面把多余的能量通过电源模块储存，当所发的电不能满足STM32主控信息处理单元2需要时，光伏控制器又把电源模块9储存的电能送往STM32主控信息处理单元2；电源模块9充满电后，光伏控制器要控制电源模块9不被过充。当电源模块9所储存的电能放完时，光伏控制器要控制电源模块9不被过放电，保护电源模块9；电源模块9的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证STM32主控信息处理单元2用电。

本申请提供的电力现场作业便携式信息通信基站用于电网发输变电电力现场作业，实现发输变电现场作业短距离集群通信、中长距离集群通信和远距离集群通信的全双工语音、视频和业务数据的传输，使用还能实现对物联网发输变电设备各类实时在线监测及控制等功能提供组网支持，促进发输变电电力现场作业设备及技术的发展。

本申请克服了现有的通信基站搭建工程量大，不适合大范围快速通信网络的快速建立，满足现有电力现场通信业务需求，提供了一种基于功能模块化、结构简单、便携式、能够快速部署、高兼容性、轻便小巧、低功耗、高带宽的一种电力现场作业便携式信息通信基站，并且在复杂环境情况下工作可靠性高、传输速度快、通信速率高，具有在实际电力现场作业环境使用方便和扩展性强的便携式信息通信基站。

本申请使用蓄电池与太阳能电池板供电，不需要使用交流电供电，无需借助通信发电车，也不需要携带电源延长线或移动电源现场进行电源接线操作，能够快速完成电力现场作业大范围快速组网通信网络的快速建立和通信系统的搭建。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，包括MCU处理模块、STM32主控信息处理单元、语音输入/输出模块、语音编码/解码模块、视频编码/解码模块、MESH无线组网模块、GPRS模块、MESH无线AP模块和电源模块；其中：

所述MCU处理模块通过I2C接口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述语音输入/输出模块通过I2C接口连接所述MCU处理模块；

所述语音编码/解码模块通过SPI接口连接所述MCU处理模块；

所述视频编码/解码模块通过SPI接口连接所述MCU处理模块；

所述MESH无线组网模块通过SPI接口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述GPRS模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述MESH无线AP模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元；

所述电源模块电连接所述STM32主控信息处理单元。

2.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括扬声器模块、麦克风模块和功率放大模块，所述扬声器模块和所述麦克风模块所述功率放大模块连接所述MCU处理模块。

3.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括按键模块，所述按键模块通过GPIO连接所述MCU处理模块。

4.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述MESH无线组网模块和所述STM32主控信息处理单元之间设置DA数模转换模块和AD模数转模块；

所述DA数模转换模块的输入端连接所述STM32主控信息处理单元，所述DA数模转换模块的输出端连接所述MESH无线组网模块；

所述AD模数转模块的输入端连接所述MESH无线组网模块，所述AD模数转模块的输出端连接所述STM32主控信息处理单元。

5.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括摄像头，所述摄像头通过BNC接口连接所述STM32主控信息处理单元。

6.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括网络配置接口，所述网络配置接口连接所述STM32主控信息处理单元。

7.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括定位模块，所述定位模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元。

8.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块通过串口连接所述STM32主控信息处理单元。

9.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式信息通信基站，其特征在于，所述基站还包括太阳能电池板发电模块，所述太阳能电池板发电模块电气连接所述电源模块。