CN117221047A - 一种对讲系统中的智能网关及其调整输出功率的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种对讲系统中的智能网关及其调整输出功率的方法，智能网关包括：光电转换模块、上下行一体放大模块、多频天线、监控模块、5G模块以及蓝牙模块；光电转换模块连接上下行一体放大模块，监控模块分别连接上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块，多频天线分别连接上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块；上下行一体放大模块包括射频检测电路、电流检测电路和电源供电电路；上下行一体放大模块通过射频检测电路来检测射频信号的大小，通过电流检测电路来检测电路是否接通，再将检测结果发送至监控模块，监控模块根据检测结果自动调整智能网关的输出功率。本发明智能网关可自动调整合适的工作状态，有效降低设备故障率。

Description

一种对讲系统中的智能网关及其调整输出功率的方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种对讲系统中的智能网关及其调整输出功率的方法。

背景技术

基于互联网背景下，无线通信中对讲机通信有着与其他无线通信方式无法替代的优势，无线对讲系统通信不受网络限制，在网络没有覆盖到的地区，也可以利用对讲机进行通信，其中通信的方式可以是一对一也可以是一对多。另外，对讲机的操作也是很简单，特别是在紧急调度或者集体协作的情况下，可以节省很多时间，对讲机通话的成本也比较低。

现有技术中，无线对讲系统主要包括主设备、放大设备、对讲机、耦合器、功分器、连接器、馈线和天线等，其中主设备又包括中继台、合路器、分路器和双工器，放大设备又分为干线放大器、光纤近端机和光纤远端机。设备种类繁多，结构比较复杂，在调整天线输出功率时需要爬上桥架更换耦合器，这样会影响其他天线的工作状态。并且放大器后级一般接多个天线，为保证每个天线有足够的输入功率，放大器往往输出功率较大，这样容易导致放大器发热严重且故障率高，当某天线发生故障时，由于天线仅能发射和接收电磁波，无法查看天线的输出功率，那么就会出现无法及时发现故障而无法采取相应补救措施的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种对讲系统中的智能网关及其调整输出功率的方法，用于解决无法及时发现天线故障而无法采取相应补救措施的问题。

本发明第一方面提供了一种对讲系统中的智能网关，包括：

光电转换模块、上下行一体放大模块、多频天线、监控模块、5G模块以及蓝牙模块；

所述光电转换模块连接所述上下行一体放大模块，所述监控模块分别连接所述上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块，所述多频天线分别连接所述上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块；

所述上下行一体放大模块包括射频检测电路、电流检测电路和电源供电电路，所述电源供电电路分别连接所述射频检测电路和电流检测电路；

所述光电转换模块用于将光信号和电信号进行相关转换；

所述多频天线用于接收和发射射频信号；

所述5G模块用于通过5G网络传输数据信号；

所述蓝牙模块用于通过蓝牙来确认智能网关的位置信息；

所述上下行一体放大模块通过所述射频检测电路来检测射频信号的大小，通过电流检测电路来检测电路是否接通，再将检测结果发送至所述监控模块，所述监控模块用于根据所述检测结果自动调整智能网关的输出功率。

可选的，所述监控模块包括第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU主电路、MCU指示灯电路、MCU I2C电路、程序下载电路、MCU复位电路以及MCUUSB电路，所述MCU主电路分别电性连接所述第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU指示灯电路、MCU I2C电路、程序下载电路、MCU复位电路和MCU USB电路。

可选的，所述监控模块还包括电源供电电路和3.3V供电电路，所述电源供电电路和3.3V供电电路分别电性连接所述MCU主电路。

可选的，所述射频检测电路包括：射频检测芯片Ⅰ和射频检测芯片Ⅱ，所述射频检测芯片Ⅰ与所述射频检测芯片Ⅱ电性连接，所述射频检测芯片Ⅱ与所述MCU主电路电性连接。

可选的，所述射频检测电路还包括放大电路，所述射频检测芯片Ⅰ经电阻耦合后电性连接所述放大电路的输出端。

可选的，所述电流检测电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、电阻R28和电阻R3，所述第一二极管连接所述第二二极管，所述第二二极管连接所述第三二极管，所述第三二极管的输出端分别连接所述电阻R28和电阻R3。

可选的，所述电流检测电路还包括光耦合器，所述光耦合器分别电性连接所述第三二极管、电阻R28和电阻R3。

本发明第二方面提供了一种智能网关自动调整输出功率的方法，包括：

获取智能网关的射频信号和电路导通状态；

判断所述射频信号是否在预设取值范围内和/或所述电路导通状态是否满足预设条件，若所述射频信号在预设取值范围内且电路导通状态满足预设条件，则所述智能网关的输出功率不做调整；

若所述射频信号不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则更改放大电路ATT衰减值；

若在预设次数内连续更改放大电路ATT衰减值后所述射频信号仍不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则设置所述智能网关为异常状态，并且判断在预设时间内更改ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态；

若否，则确定电路为异常并停止修改。

可选的，所述判断在预设时间内更改ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态，包括：

判断在预设时间内更改一次ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态，若是，则所述智能网关的输出功率不做调整；

若否，则设定更改次数，在更改次数内更改ATT衰减值后判断所述异常状态是否恢复为正常状态。

可选的，判断所述射频信号是否在预设取值范围内和所述电路导通状态是否满足预设条件，包括：

若所述射频信号在预设取值范围内而电路导通状态不满足预设条件，则自动将所述智能网关附近的其他智能网关调整为满功率模式。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过光电转换模块将上行光信号转换成电信号，或者将下行电信号转换成光信号，通过多频天线接收和发射射频信号，通过5G模块基于5G网络传输数据信号，通过上下行一体放大模块中的射频检测电路来检测射频信号的大小，通过电流检测电路来检测电路是否接通，再将检测结果发送至监控模块，通过蓝牙模块和监控模块来确定智能网关的位置信息，智能网关可以根据确定的位置以及现场情况，自动调整最合适的工作状态，这样可以有效降低设备的故障率。

附图说明

图1为本发明中对讲系统中的智能网关的结构示意图；

图2为本发明中MCU主电路的电路图；

图3为本发明中第一MCU RJ45电路的电路图；

图4为本发明中第二MCU RJ45电路的电路图；

图5为本发明中MCU晶振电路的电路图；

图6为本发明中MCU针座的电路图；

图7为本发明中MCU指示灯电路的电路图；

图8为本发明中MCU I2C电路的电路图；

图9为本发明中程序下载电路的电路图；

图10为本发明中MCU复位电路的电路图；

图11为本发明中MCU USB电路的电路图；

图12为本发明中供电电路的电路图；

图13为本发明中3.3V供电电路的电路图；

图14为本发明中射频检测电路的电路图；

图15为本发明中电流检测电路的电路图；

图16为本发明中电源供电电路的电路图；

图17为本发明中智能网关自动调整输出功率的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一

本发明第一方面提供了一种对讲系统中的智能网关，请参阅图1，包括光电转换模块1、上下行一体放大模块2、多频天线3、监控模块4、5G模块5以及蓝牙模块6，光电转换模块1连接上下行一体放大模块2，监控模块4分别连接上下行一体放大模块2、5G模块5和蓝牙模块6，多频天线3分别连接上下行一体放大模块2、5G模块5和蓝牙模块6；上下行一体放大模块2包括射频检测电路201、电流检测电路202和电源供电电路203，电源供电电路203分别连接射频检测电路201和电流检测电路202。

具体的，光电转换模块1用于将光信号和电信号进行相关转换；多频天线3用于接收和发射射频信号；5G模块5用于通过5G网络传输数据信号；蓝牙模块6用于通过蓝牙来确认智能网关的位置信息；上下行一体放大模块2通过射频检测电路201来检测射频信号的大小，通过电流检测电路202来检测电路是否接通，再将检测结果发送至监控模块4，监控模块4根据检测结果自动调整智能网关的输出功率。本发明中的智能网关是应用在智能对讲系统中，并且各个智能网关与对讲系统中的智能服务站是单线连接，某一个网关故障后是不会影响到其他设备工作，这样当某个网关故障时，系统自动提升附近智能网关功率，减少信号盲区，提高使用体验感。

进一步的，监控模块4包括第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU主电路、MCU指示灯电路、MCU I2C电路、程序下载电路、MCU复位电路以及MCUUSB电路，其中MCU主电路分别电性连接第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU指示灯电路、MCU I2C电路、程序下载电路、MCU复位电路和MCU USB电路；监控模块4还包括电源供电电路和3.3V供电电路，电源供电电路和3.3V供电电路分别电性连接MCU主电路。

本实施例中，监控模块4用于采集和控制电路中的各项参数，例如采集当前信号大小、设备当前的工作状态，以及自动或手动调整设备的各项参数。具体的，监控模块4中的各个电路的功能用途如下：

请参阅图2，MCU主电路是单片机模块，用于处理数据。

请参阅图3和图4，第一MCU RJ45电路和第二MCU RJ45电路都是备用以太网接口，采用标准485协议，与外接以太网模块通讯，当产品5G网络信号弱时，使用以太网传输数据信号。

请参阅图5，MCU晶振电路是单片机外部电路，用于为单片机提供连续稳定的时钟信号。

请参阅图6，MCU针座是单片机引脚引出端口，收集与控制其他模块数据。

请参阅图7，MCU指示灯电路是单片机工作状态指示灯，包括电源指示灯、程序运行指示灯和通讯指示灯。

请参阅图8，MCU I2C电路是I²C电路，用于数据通讯。

请参阅图9，程序下载电路是单片机程序下载电路。

请参阅图10，MCU复位电路是复位电路，用于异常时复位。

请参阅图11，MCU USB电路用于与调试软件通讯，设置及查看产品各项参数。

请参阅图12，供电电路是电源输入端口，带防接反功能。

请参阅图13，3.3V供电电路是电压转换电路，将5V电压转为单片机所需工作电压3.3V。

进一步的，请参阅图14，射频检测电路201包括射频检测芯片Ⅰ和射频检测芯片Ⅱ，射频检测芯片Ⅰ与射频检测芯片Ⅱ电性连接，射频检测芯片Ⅱ与MCU主电路电性连接；还包括放大电路，射频检测芯片Ⅰ经电阻耦合后电性连接放大电路的输出端。本实施例中，射频检测芯片Ⅰ为射频检测芯片1脚，射频检测芯片Ⅱ为射频检测芯片6脚。具体的，射频检测电路的工作原理如下：

(1)射频检测芯片1脚经电阻耦合后接入放大电路，检测当前射频信号大小，将该输入射频检测信号记为DB；

(2)射频检测芯片6脚将检测到的射频信号转换成电压信号，将此时的电压信号记为V_DB并传输给单片机；

(3)根据芯片参数，当射频检测芯片1脚输入射频信号为DB+1时，此时射频检测芯片6脚输出电压为V_DB+21，即V_DB＝基准电压-(21*(基准射频信号-DB))；

(4)记录多次测试的射频信号值与对应电压值形成信号对照表并存入单片机，例如：基准射频信号为20dBm，基准电压为2500mV。当检测到射频信号为10dBm，此时电压为：V_DB＝2500-(21*20-DB))＝2080+21*DB＝2290mV；

(5)当单片机检测到电压为2290mV时，可知此时射频信号为10dBm，当检测到电压为2500mV时，此时射频信号为20dBm；其中，当前的射频信号可以记为ΔA。

进一步的，请参阅图15，电流检测电路202包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、电阻R28和电阻R3，第一二极管连接第二二极管，第二二极管连接第三二极管，第三二极管的输出端分别连接电阻R28和电阻R3；还包括光耦合器，光耦合器分别电性连接第三二极管、电阻R28和电阻R3。本实施例中，光耦合器包括光耦2脚、光耦3脚、光耦4脚。具体的，电流检测电路的工作原理如下：

(1)电路正常工作时，供电电压为VCC，电路中电流记为DL，每个二极管两端电压记为VD；此时光耦2脚电平记为V1，V1＝VCC-3*VD；

(2)当VCC＝12V，DL＞0时，VD＝0.7V(二极管正向压降)，V1＝12-3*0.7＝9.9V，此时V1<VCC，电阻R28两端产生压差，从而产生电流，光耦内部导通；此时光耦4脚可理解为与光耦3脚接通，由于光耦3脚直接接地，因此此时光耦4脚电位为0V；

(3)当VCC＝12V，DL＝0时，VD＝0V(无电流)，V1＝12-3*0＝12V，此时V1＝VCC，电阻R28两端无压差，从而无电流，光耦内部断开；此时光耦4脚可理解为与光耦3脚断开，由于光耦4脚接上拉电阻到3.3V电源，因此此时光耦4脚电位为3.3V；

(4)将光耦4脚连接MCU IO口，通过4脚电位判断电路是否导通(导通时为0V，反之为3.3V)，电路导通情况记作ΔB。

进一步的，请参阅图16，电源供电电路203用于给射频检测电路201和电流检测电路202供电，并且将输入电压转成电路需要的3.3V电压。

实施例二

本发明第二方面提供了一种智能网关自动调整输出功率的方法，请参阅图17，包括以下步骤：

S1：获取智能网关的射频信号和电路导通状态；

具体的，本实施例中是通过射频检测模块来获取射频信号，通过电流检测模块来获取电路的导通状态。当智能网关工作正常时，射频信号ΔA取值范围为12～14，电路导通状态ΔB为1。

S2：判断射频信号是否在预设取值范围内和/或电路导通状态是否满足预设条件；

本实施例中射频信号的预设取值范围是：12≤ΔA≤14；电路导通状态的预设条件：ΔB＝1。

S3：若射频信号在预设取值范围内且电路导通状态满足预设条件，则智能网关的输出功率不做调整；

即当12≤ΔA≤14，ΔB＝1时，智能网关工作正常，不做调整。

S4：若射频信号不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则更改放大电路ATT衰减值；

具体的，射频信号不在预设取值范围内包括ΔA＜12，和ΔA＞14。当ΔA＜12，ΔB＝1时，说明智能网关功率过低，则通过更改放大电路ATT衰减值，自动将功率调整为13dBm。当ΔA＞14，ΔB＝1时，说明智能网关功率过高，通过更改放大电路ATT衰减值，自动将功率调整为13dBm。

S5：若在预设次数内连续更改放大电路ATT衰减值后射频信号仍不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则设置智能网关的异常状态；

S6：判断在预设时间内更改ATT衰减值后异常状态是否恢复为正常状态；

其中判断在预设时间内更改ATT衰减值后异常状态是否恢复为正常状态，包括：判断在预设时间内更改一次ATT衰减值后异常状态是否恢复为正常状态。

S7：若是，则智能网关的输出功率不做调整；

S8：若否，则设定更改次数，在更改次数内更改ATT衰减值后判断异常状态是否恢复为正常状态；

S9：当在预设时间内更改ATT衰减值后异常状态仍不是正常状态，则确定电路为异常并停止修改。

本实施例中预设次数可以设置为3次，预设时间可以设置为30分钟，设定更改次数可以设置为144次。

具体的，若连续3次更改ATT电路衰减值后，ΔA＜12，说明电路可能异常，单片机向软件发送异常告警，此时设置智能网关的告警状态ΔC＝01。后续每30分钟更改一次ATT电路衰减值，更改成功后，ΔC恢复正常ΔC＝00，若144次(3天)后，仍无法恢复正常，则判定电路异常并停止修改。

若连续3次更改ATT电路衰减值后，ΔA＞15，说明电路异常，单片机向软件发送异常告警，此时设置智能网关的告警状态ΔC＝10。后续每30分钟更改一次ATT电路衰减值，更改成功后，ΔC恢复正常ΔC＝00，若144次(3天)后，仍无法恢复正常，则判定电路异常并停止修改。为防止功率过大造成电磁波污染，将自动关闭放大功能，用户可在软件中手动打开。

本实施例中，判断射频信号是否在预设取值范围内和电路导通状态是否满足预设条件，包括：若射频信号在预设取值范围内而电路导通状态不满足预设条件，则自动将智能网关附近的其他智能网关调整为满功率模式。

具体的，当某智能网关异常时((ΔC≠00)||(ΔB＝0))，自动将该智能网关附近其他智能网关调整为满功率模式ΔD＝1，ΔD表示智能网关处于满功率模式，即ΔA＝15，通过增大附近其他智能网关发射功率，减少因某网关异常导致的出现信号盲区。当网关处于满功率状态时(ΔD＝1)，本智能网关不会自动更改ATT电路衰减值。异常智能网关恢复正常时((ΔC＝00)&&(ΔB＝1))或用户手动打开放大功能，附近智能网关退出满功率模式(ΔD＝0)。

本发明中，通过减少信号经过的设备数量来降低故障率，同时各智能网关与智能服务站单线连接，某网关故障后不会影响其他设备工作，当某个网关故障时，自动提升附近智能网关功率，减少信号盲区，提高使用体验。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对讲系统中的智能网关，其特征在于，包括：

光电转换模块、上下行一体放大模块、多频天线、监控模块、5G模块以及蓝牙模块；

所述光电转换模块连接所述上下行一体放大模块，所述监控模块分别连接所述上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块，所述多频天线分别连接所述上下行一体放大模块、5G模块和蓝牙模块；

所述上下行一体放大模块包括射频检测电路、电流检测电路和电源供电电路，所述电源供电电路分别连接所述射频检测电路和电流检测电路；

所述光电转换模块用于将光信号和电信号进行相关转换；

所述多频天线用于接收和发射射频信号；

所述5G模块用于通过5G网络传输数据信号；

所述蓝牙模块用于通过蓝牙来确认智能网关的位置信息；

所述上下行一体放大模块通过所述射频检测电路来检测射频信号的大小，通过电流检测电路来检测电路是否接通，再将检测结果发送至所述监控模块，所述监控模块用于根据所述检测结果自动调整智能网关的输出功率。

2.根据权利要求1所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述监控模块包括第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU主电路、MCU指示灯电路、MCUI2C电路、程序下载电路、MCU复位电路以及MCU USB电路，所述MCU主电路分别电性连接所述第一MCU RJ45电路、第二MCU RJ45电路、MCU晶振电路、MCU针座、MCU指示灯电路、MCU I2C电路、程序下载电路、MCU复位电路和MCU USB电路。

3.根据权利要求2所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述监控模块还包括电源供电电路和3.3V供电电路，所述电源供电电路和3.3V供电电路分别电性连接所述MCU主电路。

4.根据权利要求1所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述射频检测电路包括：射频检测芯片Ⅰ和射频检测芯片Ⅱ，所述射频检测芯片Ⅰ与所述射频检测芯片Ⅱ电性连接，所述射频检测芯片Ⅱ与所述MCU主电路电性连接。

5.根据权利要求4所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述射频检测电路还包括放大电路，所述射频检测芯片Ⅰ经电阻耦合后电性连接所述放大电路的输出端。

6.根据权利要求1所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述电流检测电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、电阻R28和电阻R3，所述第一二极管连接所述第二二极管，所述第二二极管连接所述第三二极管，所述第三二极管的输出端分别连接所述电阻R28和电阻R3。

7.根据权利要求6所述的对讲系统中的智能网关，其特征在于，所述电流检测电路还包括光耦合器，所述光耦合器分别电性连接所述第三二极管、电阻R28和电阻R3。

8.一种智能网关自动调整输出功率的方法，其特征在于，包括：

获取智能网关的射频信号和电路导通状态；

判断所述射频信号是否在预设取值范围内和/或所述电路导通状态是否满足预设条件，若所述射频信号在预设取值范围内且电路导通状态满足预设条件，则所述智能网关的输出功率不做调整；

若所述射频信号不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则更改放大电路ATT衰减值；

若在预设次数内连续更改放大电路ATT衰减值后所述射频信号仍不在预设取值范围内而电路导通状态满足预设条件，则设置所述智能网关为异常状态，并且判断在预设时间内更改ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态；

若否，则确定电路为异常并停止修改。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断在预设时间内更改ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态，包括：

判断在预设时间内更改一次ATT衰减值后所述异常状态是否恢复为正常状态，若是，则所述智能网关的输出功率不做调整；

若否，则设定更改次数，在更改次数内更改ATT衰减值后判断所述异常状态是否恢复为正常状态。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，判断所述射频信号是否在预设取值范围内和所述电路导通状态是否满足预设条件，包括：

若所述射频信号在预设取值范围内而电路导通状态不满足预设条件，则自动将所述智能网关附近的其他智能网关调整为满功率模式。