CN114826328B - 基于电力载波的管廊通信系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电力载波的管廊通信系统，包括信息交换单元、光网络设备、电力载波网关以及电话终端，信息交换单元，用于提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，光网络设备，与信息交换单元连接，并与另外的光网络设备连接组成管廊语音通信网，电力载波网关，与另外的光网络设备连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，电话终端，与电力载波网关连接，用于进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。还提供一种基于电力载波的管廊通信方法。本发明接入网即电力载波网关到数字指令电话终端之间采用电力载波通信，传输距离大于400米，能有效解决网络终端在管廊内使用传输距离不够的问题。

Description

基于电力载波的管廊通信系统以及方法

技术领域

本发明涉及管廊通信技术领域，具体为一种基于电力载波的管廊通信系统以及方法。

背景技术

城市综合管廊建于城市道路下方，通常包含多条道路，每条路几公里至十几公里。城市综合管廊处于地下相对封闭的环境，通常包括热力舱、燃气舱、电力舱、综合舱等多个舱室，每200～300米划分一个防火分区，每个两个分区共用一个设备间或每个分区一个设备间。管廊内没有手机信号，无线对讲信号不稳定且无法跨舱室，必须建设一套有线应急电话广播系统以保障管廊内的通信。

由于城市综合管廊长度一般为十几或几十公里，传统的程控电话系统无法满足实际的需求，只能采用基于IP网络的软交换或IPPBX系统。扩音电话终端有两种类型，一种模拟终端，一种为数字(IP)终端。

模拟终端通过电话电缆与各分区设备间的模拟电话网关(IAD)连接，并通过模拟电话网关接入到系统。模拟电话网关通过网线与设备间语音网络接入设备(如交换机、路由器等)连接。由于电话终端还需要进行扩音，故还须一路电源对终端进行供电。由于是模拟终端无法进行数据交互，导致部分智能化应用无法实现，如状态上传、终端自检、故障报警、语音识别等。

数字(IP)终端按接口类型可分为：采用网线接入的网络型终端和采用光纤接入的光纤型终端。由于一个防火分区长度为200～300米，终端与分区设备间语音网络接入设备(如交换机、路由器等)的布线距离超过100米，网络型终端无法通过网线直接与分区设备间语音网络接入设备(如交换机、路由器等)相连接，需要通过光网络设备(如光交换机、光纤收发器)通过光纤进行连接。电话终端与光纤收发器还须一路电源对进行供电。光纤型终端是将光网络设备(如光交换机、光纤收发器)内置到终端设备，原理与网络型设备相同，需要光纤传输数据和一路电源进行供电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力载波的管廊通信系统以及方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于电力载波的管廊通信系统，包括信息交换单元、光网络设备、电力载波网关以及电话终端，

所述信息交换单元，用于提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，

所述光网络设备，与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备连接组成管廊语音通信网，

所述电力载波网关，与所述另外的光网络设备连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，

所述电话终端，与所述电力载波网关连接，用于进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。

进一步，所述信息交换单元和其中的光网络设备均设于中控室设备间，所述另外的光网络设备和所述电力载波网关均设于分区设备间，所述电话终端设于分区舱室。

进一步，所述信息交换单元、所述光网络设备、所述电力载波网关以及所述电话终端构成链式网络结构。

进一步，所述信息交换单元为软交换或IPPBX。

进一步，所述电力载波网关包括以太网模块以及电力载波接收模块，

所述外部供电电源模块，用于接收外部电源供电并将电源提供给所述内部供电电源模块，并将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块，

所述内部供电电源模块，用于将电源转换为内部供电所需电压并为所述以太网模块和所述电力载波接收模块供电，

所述以太网模块，用于对外连接网络设备并与所述光网络设备连接，

所述电力载波接收模块，用于将从所述以太网模块获取的网络信号与电力载波信号进行转换，并将从以太网模块获取的网络信号转化为电力载波信号，并加载到电力载波电缆上进行发送。

进一步，将从所述电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述以太网模块。

进一步，所述电力载波接收模块对外提供两芯通信供电的电力载波电缆与所述电话终端连接。

进一步，所述电力载波网关还包括外部供电电源模块和内部供电电源模块，

所述外部供电电源模块，用于接收外部电源供电并将电源提供给所述内部供电电源模块，并将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块，

所述内部供电电源模块，用于将电源转换为内部供电所需电压并为所述以太网模块和所述电力载波接收模块供电。

进一步，所述电话终端包括第一电力载波发送模块、第二电力载波发送模块、嵌入式工控板以及数据接口模块，

所述第一电力载波发送模块，用于为内部提供供电和数据传输服务，并将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述嵌入式工控板，同时将从所述嵌入式工控板接收到的以太网信号转化为电力载波信号加载到电力载波电缆上，

所述第二电力载波发送模块，用于对外部设备提供供电和网络接口，

所述嵌入式工控板，用于提供语音通话、应急广播、数据传输以及智能化应用，

所述数据接口模块，用于提供信号传输服务。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种基于电力载波的管廊通信方法，包括如下步骤：

S1，采用信息交换单元来提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，

S2，接着通过光网络设备与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备连接组成管廊语音通信网，

S3，采用电力载波网关与所述另外的光网络设备连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，

S4，最后通过电话终端与所述电力载波网关连接，并进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于网络协议，主干网基于光纤传输，接入网即电力载波网关到数字指令电话终端之间采用电力载波通信，传输距离大于400米，能有效解决网络终端在管廊内使用传输距离不够的问题；电话终端可采用“手拉手”链式组网的方式，简化了网络结构，施工快捷、维护方便；在城市综合管廊、矿井、隧道等封闭的链式应用场景，存在大量的市场，可大规模推广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于电力载波的管廊通信系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于电力载波的管廊通信系统的电力载波网关的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于电力载波的管廊通信系统的电话终端的示意图；

附图标记中：

图1中：11-软交换/IPPBX；12-光网络设备；13-电力载波网关；14-数字指令电话终端；

图2中：21-外部供电电源模块；22-内部供电电源模块；23-以太网模块；24-电力载波接收模块；25-外壳；

图3中：31-第一电力载波发送模块；32-第二电力载波发送模块；33-对外供电电源模块；34-以太网模块；35-内部供电电源模块；36-嵌入式工控板；37-数据接口模块；38-外围电路；39-外部结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供一种基于电力载波的管廊通信系统，包括信息交换单元、光网络设备12、电力载波网关13以及电话终端，所述信息交换单元，用于提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，所述光网络设备12，与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备12连接组成管廊语音通信网，所述电力载波网关13，与所述另外的光网络设备12连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，所述电话终端，与所述电力载波网关13连接，用于进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。优选的，所述信息交换单元和其中的光网络设备12均设于中控室设备间，所述另外的光网络设备12和所述电力载波网关13均设于分区设备间，所述电话终端设于分区舱室。优选的，所述信息交换单元和其中的光网络设备12均设于中控室设备间，所述另外的光网络设备12和所述电力载波网关13均设于分区设备间，所述电话终端设于分区舱室。在本实施例中，基于网络协议，主干网基于光纤传输，接入网即电力载波网关13到数字指令电话终端14之间采用电力载波通信，传输距离大于400米，能有效解决网络终端在管廊内使用传输距离不够的问题。具体地，所述信息交换单元为软交换或IPPBX。软交换/IPPBX11为本系统提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务等，通常放置于中控室设备间，并通过网线连接到同样放置于中控室的光网络设备12。放置于中控室的光网络设备12通过光纤与放置于各分区设备间的光网络设备12连接组成管廊语音通信网。电力载波网关13为本系统提供信号转换服务，将以太网信号与电力载波信号进行转换，通常放置于分区设备间，并通过网线连接到放置于分区设备间的光网络设备12，通过两芯电缆线与数字指令电话终端14连接。通过数字指令电话终端14可以进行语音通话、应急广播，可以对外提供数据接口(如网口、串口、干接点等)。数字指令电话终端14通常放置于分区各个舱室，与电力载波网关13之间的最大传输距离不小于400米，数字指令电话终端14之间可采用“手拉手”链式网络结构。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述电力载波网关13包括以太网模块23以及电力载波接收模块24，所述外部供电电源模块21，用于接收外部电源供电并将电源提供给所述内部供电电源模块22，并将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块24，所述内部供电电源模块22，用于将电源转换为内部供电所需电压并为所述以太网模块23和所述电力载波接收模块24供电，所述以太网模块23，用于对外连接网络设备并与所述光网络设备12连接，所述电力载波接收模块24，用于将从所述以太网模块23获取的网络信号与电力载波信号进行转换，并将从以太网模块23获取的网络信号转化为电力载波信号，并加载到电力载波电缆上进行发送。优选的，将从所述电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述以太网模块23。所述电力载波接收模块24对外提供两芯通信供电的电力载波电缆与所述电话终端连接。所述电力载波网关13还包括外部供电电源模块21和内部供电电源模块22，所述外部供电电源模块21，用于接收外部电源供电并将电源提供给所述内部供电电源模块22，并将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块24，所述内部供电电源模块22，用于将电源转换为内部供电所需电压并为所述以太网模块23和所述电力载波接收模块24供电。在本实施例中，电力载波网关13由外部供电电源模块21、内部供电电源模块22、以太网模块23、电力载波接收模块24以及外壳2525组成。外部供电电源模块21用于接收外部电源供电，并将电源提供给内部供电电源模块22，将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块24。内部供电电源模块22将电源转换为内部供电所需电压为以太网模块23、电力载波接收模块24供电。以太网模块23为以太网接口，对外连接网络设备，在本系统中与光网络设备12通过网线连接。电力载波接收模块24将从以太网模块23获取的网络信号与电力载波信号进行转换，将从以太网模块23获取的网络信号转化为电力载波信号，并加载到由外部供电电源模块21供电的电力载波电缆上进行发送；将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给以太网模块23。电力载波接收模块24对外提供两芯通信供电的电力载波电缆与数字指令电话终端14连接。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述电话终端包括第一电力载波发送模块31、第二电力载波发送模块32、嵌入式工控板36以及数据接口模块37，所述第一电力载波发送模块31，用于为内部提供供电和数据传输服务，并将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述嵌入式工控板36，同时将从所述嵌入式工控板36接收到的以太网信号转化为电力载波信号加载到电力载波电缆上，所述第二电力载波发送模块32，用于对外部设备提供供电和网络接口，所述嵌入式工控板36，用于提供语音通话、应急广播、数据传输以及智能化应用，所述数据接口模块37，用于提供信号传输服务。在本实施例中，电话终端具体为数字制冷电话终端，其由第一电力载波发送模块31、第二电力载波发送模块32、对外供电电源模块33、以太网模块34、内部供电电源模块35、嵌入式工控板36、数据接口模块37、外围电路38以及外部结构39组成。数字指令电话终端14包含两个电力载波发送模块，第一电力载波发送模块31为内部提供供电和数据传输服务，第二电力载波发送模块32对外部设备(如摄像机、传感器、门禁控制器等)提供供电和网络接口。第一电力载波发送模块31将电力载波电缆电源提供给内部供电电源模块35对内部模块进行供电，并将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给嵌入式工控板36，同时将从嵌入式工控板36接收到的以太网信号转化为电力载波信号加载到电力载波电缆上。内部供电电源模块35对嵌入式工控板36、外围电路38等内部模块进行供电。嵌入式工控板36包括CPU、RAM、ROM等，提供语音通话、应急广播、数据传输以及智能化应用(包括状态上传、终端自检、故障报警、语音识别等)。数据传输模块对外(如传感器、门禁控制器、阀门等)提供RS232、RS485以及干接点等信号传输服务。外围电路38包括电话手柄、麦克风、功放、喇叭、液晶显示屏等驱动电路。外部结构39包括外壳、按键、电话手柄、麦克风、功放、喇叭、液晶显示屏等。第二电力载波发送模块32将电力载波电缆电源提供给对外供电电源模块33对外部设备(如摄像机、传感器、门禁控制器等)进行供电，并将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给以太网接口嵌，同时将从以太网接口接收到的以太网信号转化为电力载波信号加载到电力载波电缆上。

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供一种基于电力载波的管廊通信方法，基于上述的系统。包括如下步骤：S1，采用信息交换单元来提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，S2，接着通过光网络设备12与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备12连接组成管廊语音通信网，S3，采用电力载波网关13与所述另外的光网络设备12连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，S4，最后通过电话终端与所述电力载波网关13连接，并进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。在本实施例中，基于网络协议，主干网基于光纤传输，接入网即电力载波网关13到数字指令电话终端14之间采用电力载波通信，传输距离大于400米，能有效解决网络终端在管廊内使用传输距离不够的问题。具体地，所述信息交换单元为软交换或IPPBX。软交换/IPPBX11为本系统提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务等，通常放置于中控室设备间，并通过网线连接到同样放置于中控室的光网络设备12。放置于中控室的光网络设备12通过光纤与放置于各分区设备间的光网络设备12连接组成管廊语音通信网。电力载波网关13为本系统提供信号转换服务，将以太网信号与电力载波信号进行转换，通常放置于分区设备间，并通过网线连接到放置于分区设备间的光网络设备12，通过两芯电缆线与数字指令电话终端14连接。通过数字指令电话终端14可以进行语音通话、应急广播，可以对外提供数据接口(如网口、串口、干接点等)。数字指令电话终端14通常放置于分区各个舱室，与电力载波网关13之间的最大传输距离不小于400米，数字指令电话终端14之间可采用“手拉手”链式网络结构。

以下为具体的实施方式：

首先，在中控室机房安装软交换/IPPBX11和光网络设备12。软交换/IPPBX11为基于SIP协议的通用系统。光网络设备12为光纤收发器、光纤交换机等通过光纤进行网络数据传输的设备，可将电网络信号与光网络信号进行转换。软交换/IPPBX11与光网络设备12之间通过网线连接。

其次，将各分区设备间安装光网络设备12，并中控室机房光网络设备12连接组成光纤网络。通常采用光纤环网方式，光网络设备12采用“手拉手”方式组成一个环网。光网络设备12要求满足环网协议。

接着，分区设备间安装电力载波网关13。电力载波网关13通过外部供电电源模块使用电源线连接分区设备间电源，通过以太网模块使用网线与光网络设备12连接。电力载波网关13由电力载波接收模块24使用两芯电缆线对数字指令电话终端14进行供电和提供电力载波信号。对外供电方式可以为交流、可以为直流，电压通常大于48V。

接着，在各个舱室安装数字指令电话终端14，并通过两芯电缆线接入到所处分区设备间安装的电力载波网关13。通常同一个分区的一个舱室的所有数字指令电话终端14采用“手拉手”链式连接，连接后选取一个合适的数字指令电话终端14与电力载波网关13连接。数字指令电话终端14可对周边的其他设备(如摄像机、传感器、门禁控制器、阀门等)通过对外供电电源模块进行供电，通过以太网模块提供网络接入，通过数据接口模块37提供RS232、RS485以及干接点等信号传输。

最后，对软交换/IPPBX11、光网络设备12、电力载波网关13以及数字指令电话终端14等设备进行必要的数据设置，即可实现语音通信和数据传输。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于电力载波的管廊通信系统，其特征在于：包括信息交换单元、光网络设备、电力载波网关以及电话终端，

所述信息交换单元，用于提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，

所述光网络设备，与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备连接组成管廊语音通信网，

所述电力载波网关，与所述另外的光网络设备连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，

所述电话终端，与所述电力载波网关连接，用于进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口，

所述电力载波网关包括以太网模块以及电力载波接收模块，

所述以太网模块，用于对外连接网络设备并与所述光网络设备连接，

所述电力载波接收模块，用于将从所述以太网模块获取的网络信号与电力载波信号进行转换，并将从以太网模块获取的网络信号转化为电力载波信号，并加载到电力载波电缆上进行发送，

所述电力载波接收模块对外提供两芯通信供电的电力载波电缆与所述电话终端连接，

所述电力载波网关还包括外部供电电源模块和内部供电电源模块，

所述外部供电电源模块，用于接收外部电源供电并将电源提供给所述内部供电电源模块，并将电源转换为电力载波电缆传输电压提供给电力载波接收模块，

所述内部供电电源模块，用于将电源转换为内部供电所需电压并为所述以太网模块和所述电力载波接收模块供电，

所述电话终端包括第一电力载波发送模块、第二电力载波发送模块、嵌入式工控板以及数据接口模块，

所述第一电力载波发送模块，用于为内部提供供电和数据传输服务，并将从电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述嵌入式工控板，同时将从所述嵌入式工控板接收到的以太网信号转化为电力载波信号加载到电力载波电缆上，

所述第二电力载波发送模块，用于对外部设备提供供电和网络接口，

所述嵌入式工控板，用于提供语音通话、应急广播、数据传输以及智能化应用，

所述数据接口模块，用于提供信号传输服务，

电力载波网关由电力载波接收模块使用两芯电缆线对数字指令电话终端进行供电和提供电力载波信号，

数字指令电话终端对摄像机、传感器、门禁控制器以及阀门通过对外供电电源模块进行供电，通过以太网模块提供网络接入，通过数据接口模块提供RS232、RS485以及干接点信号传输。

2.如权利要求1所述的一种基于电力载波的管廊通信系统，其特征在于：所述信息交换单元和其中的光网络设备均设于中控室设备间，所述另外的光网络设备和所述电力载波网关均设于分区设备间，所述电话终端设于分区舱室。

3.如权利要求1所述的一种基于电力载波的管廊通信系统，其特征在于：所述信息交换单元、所述光网络设备、所述电力载波网关以及所述电话终端构成链式网络结构。

4.如权利要求1所述的一种基于电力载波的管廊通信系统，其特征在于：所述信息交换单元为软交换或IPPBX。

5.如权利要求1所述的一种基于电力载波的管廊通信系统，其特征在于：将从所述电力载波电缆上接收的电力载波信号转换为以太网信号发送给所述以太网模块。

6.一种基于电力载波的管廊通信方法，其特征在于，用于如权利要求1-5任一所述的基于电力载波的管廊通信系统，包括如下步骤：

S1，采用信息交换单元来提供语音支持服务、语音业务服务以及语音交换服务，

S2，接着通过光网络设备与所述信息交换单元连接，并与另外的光网络设备连接组成管廊语音通信网，

S3，采用电力载波网关与所述另外的光网络设备连接，用于提供信号转换服务，并将以太网信号信号与电力载波信号进行转换，

S4，最后通过电话终端与所述电力载波网关连接，并进行语音通话、应急广播以及提供对外数据接口。