CN201066843Y - 一种通过金属管道进行数据传输的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种通过金属管道进行数据传输的系统，其包括：至少一数据信号发射单元、至少一数据信号接收单元以及用以实现两者数据交互的金属管道；其中，所述的数据信号发射单元包括：一输入端调制解调器，其将数子信号转化为模拟信号；一输入端信号耦合器，其将所述模拟信号在所述的金属管上进行耦合；所述的数据信号接收单元包括：一输出端信号耦合器，其将解耦所述的金属管上传输的模拟信号；一输出端调制解调器，其将所述的模拟信号转化为数字信号；所述的金属管道，其为数据传输的通道；还包括一电源，用以对所述的调制解调器供电。从而达到通过金属管道进行数据传输的目的。

Description

一种通过金属管道进行数据传输的系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种数据传输的系统，特别涉及的是一种通过金属管道进行数据传输的系统。

背景技术

随着信息技术的发展，目前市场上的数据通信系统通常以光缆、同轴电缆、以太网线、电力线等作为传输介质。但是对于一些特殊环境下的数据传输，由于需要相应传输介质的架设，在很大程度上增加了传输数据的成本，同时也很容易由于介质破坏而产生通信不畅的问题，无线数据通信技术的应用日益普遍，但是其存在严重的阻挡衰减和通信盲区。

对于现有的建筑物而言，燃气管道、暖气管道、自来水管道、安防喷淋管道等金属管道已经成为建筑物本身必备的结构元件，从传统意义上由于它们通常要接地，很难对信号传输提供帮助，为此本实用新型创作者经过长时间的研究和试验终于获得了一种全新的传输方法，来解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种通过金属管道进行数据传输的系统，用以克服上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种通过金属管道进行数据传输的系统，其包括：至少一数据信号发射单元、至少一数据信号接收单元以及用以实现两者数据交互的金属管道；其中，所述的数据信号发射单元包括：

一输入端调制解调器，其将数字信号转化为模拟信号；

一输入端信号耦合器，其与所述的输入端调制解调器的模拟信号端口相连，将所述模拟信号注入到所述的金属管上，进行传输；

所述的数据信号接收单元包括：一输出端信号耦合器，其套设在所述的金属管道上，其将提取所述的金属管上传输的模拟信号；

一输出端调制解调器，其模拟信号端口与所述的输出端信号耦合器相连，将所述的模拟信号转化为数字信号；

所述的金属管道为数据传输的通道；

还包括一电源，其与所述的输入端调制解调器以及输出端调制解调器电连接，用以对所述的调制解调器供电；

较佳的，所述的信号耦合器，为两个半环状结构组成，两者是对称的，其特征在于，第一部分包括：封装层、接地部件、磁材、线圈和连接器；第二部分包括：封装层、磁材；其中，

所述的第一部分的磁材为半环形状，所述线圈绕设在所述的半环状磁材上，所述线圈的两端与所述的连接器电连接，连接器外壳与接地部件通过铜结构件连接，所述的封装层将接地部件、磁材、线圈封装成一个整体，所述连接器以及接地部件暴露在封装层外部；

所述的第二部分的磁材为半环形状，所述的封装层将磁材封装成一个整体；

工作时，将所述的两部分合在一起，形成一完整环状结构；

较佳的，还包括一个紧固件，所述的紧固件，将所述的封装成的整体包围起来，用以保持环形结构；所述的紧固件为不锈钢金属材料组成的；

较佳的，对于宽带，工作频率：2MHz-40MHz来说，所述的线圈为同轴电缆绕制而成的单匝线圈；

较佳的，对于窄带，工作频率：9kHz-500kHz来说，所述的线圈为耐压至少2500V线缆绕制而成的3至8匝线圈；

较佳的，所述的磁材为铁氧体磁材或非晶磁材；

较佳的，所述的连接器为BNC接头连接器；

较佳的，所述的接地部件的一端设有一接地端子，其暴露在所述封装层外；

较佳的，所述封装层的材料为环氧树脂；

较佳的，对于宽带，还包括一个U型金属外壳，所述金属外壳将所述的环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，连接器接头及接地部件的端头暴露在金属外壳外部，形成一个U字型。

本实用新型的优点在于，依靠现有的金属管道进行数据传输，施工简单，成本低，信号稳定。

附图说明

图1为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的结构简图；

图2为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的信号耦合器的剖面图；

图3为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的实施例一结构示意图；

图4为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的实施例二结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的结构简图；其包括：至少一数据信号发射单元、至少一数据信号接收单元以及用以实现两者数据交互的金属管道2；实际上数据信号发射单元与数据信号接收单元都可以发送和接收信号，也就是说这里的数据信号传输是双工的，其中，所述的数据信号发射单元包括：

一输入端调制解调器12，其将数字信号转化为模拟信号，这些数字信号来自电脑、交换机、路由器、信息采集设备等通信设备4通过以太网线/USB线或RS-232/RS-485线接入的信号；

一输入端信号耦合器11，其将所述模拟信号在所述的金属管2上进行注入传输；

所述的数据信号接收单元包括：一输出端信号耦合器51，其将提取所述的金属管2上传输的模拟信号；

一输出端调制解调器52，其将所述的模拟信号转化为数字信号传输给常规通信设备4；

所述的金属管道2，其为数据传输的通道；

还包括一电源31、32，用以对所述的输入端调制解调器12以及输出端调制解调器52供电。

其中，所述的输入端调制解调器12通过其内部的OFDM(正交频分多路复用)等多种技术的处理，将常规的数字信号转化为模拟信号；所述的输出端调制解调器52则相反，将接收到的模拟信号转化为常规的数字信号；

所述的OFDM是目前已被广泛应用于通信领域的信号调制技术，通过OFDM调制，输入端以及输出端调制解调器12、52的工作频段被分为相互正交的多个子信道，每个子信道独立编码调制，这种传输模式可以有效对抗复杂环境中的通信信号时延问题和多径衰减问题，在某些不利环境下，或客观需要还可以屏蔽其中某些子信道，在保证传输质量的同时避免与其它设备间的干扰；所述输入端调制解调器12以及输出端调制解调器52的模拟信号端口通过信号线分别连接到输入端信号耦合器11以及输出端信号耦合器51上，所述的输入端以及输出端调制解调器12、52包括电源接口、数据接口和模拟信号接口，这样包括数据、视频、音频等多种满足网络协议的数据包都能够通过其进行传输；所述的输入端或输出端调制解调器12、52的数据接口可以是以太网线接口、USB接口或RS-232/RS-485等其它数据信号接口。

对于本实用新型而言，其关键点在于输入端以及输出端信号耦合器11、51，对于不同的情况要求，所述的信号耦合器自身的物理条件和要求会有不同和差别，其输入阻抗是由与之相结合的调制解调器的输出阻抗的匹配性决定的，对于本实用新型而言，对于宽带，工作频率：2MHz-40MHz；绝缘电阻：100MΩ；输入阻抗：50Ω；信号衰减：＜4±2dB；耐压：5kV。

请参阅图2所示，其为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的信号耦合器的剖面图；其是由两个半环形状部分组成的，两者是对称的，其区别在于，在其中的一部分相对于另一部分多了绕组线圈116、接地组件以及BNC接头连接器115，本剖视图反映的就是该部分的结构，其包括：封装层113、接地部件、磁材114、线圈116和BNC接头连接器115，其为半环形状；所述线圈为50欧姆同轴电缆绕制而成的单匝线圈，其绕设在所述的半环状磁材上，所述单匝线圈的两端与所述的BNC接头连接器115电连接，BNC接头外壳与接地部件通过铜结构件连接，所述的封装层113为环氧树脂，其将上述的接地部件、磁材114、线圈116封装成一个整体，所述连接器115以及接地部件暴露在封装层113外部；所述的接地组件是由一接地金属片112其嵌在所述的封装层113内，在其外端设有一接地端子111，其暴露在所述封装层113外；

另一部分的磁材114也为半环形状，所述的封装层113的环氧树脂材料将磁材114封装成一个整体；对于宽带来说，还可以包括一个U型金属外壳117，所述金属外壳117将所述的环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，连接器接头115及接地部件的端头111暴露在金属外壳外部，形成一个U字型，其不仅起到保护耦合器的作用，同时还能够屏蔽一部分外部干扰。

在使用时，将两个半环扣在一个金属管道上，通过一个紧固件将所述的封装成的整体包围起来，用以保持环形结构；所述的紧固件为不锈钢金属材料组成的，所述的BNC接头连接器115与一调制解调器模拟信号端口相连，接地端子11可以悬空也可以与所述调制解调器的接地端连接。

对于本实用新型输入端以及输出端信号耦合器11、51而言磁材的选择非常重要，由于金属管道2传输信号属于微弱信号，有相当范围的带宽，信号变换时要求损耗小，对磁性材料的选择有一定的要求：因此本实用新型对耦合器，选项用高μ磁导率的磁材，对微小信号敏感；磁滞回线要窄，围面积要小，具有很小的矫顽力Hc，磁滞损耗Ph小；磁材的电阻率要大，因而涡流损耗Pe小；工作频率要高，适合带宽大的信号转换；因此我们选择铁氧体磁材或非晶磁材。

当然需要强调的是，上面对所述耦合器结构的要求的基础之一为其对应的带宽为宽带，对于窄带，工作频率：9kHz-500kHz；绝缘电阻：100MΩ；输入阻抗：600Ω；信号衰减：＜4±2dB；耐压：5kV来说，所述的线圈为耐压至少2500V线缆绕制而成的3至8匝线圈即可。

请参阅图3所示，其为本实用新型通过金属管道进行数据传输的系统的实施例一结构示意图；其是以一个三层楼房建筑里的供暖系统的金属管道作为传输介质，所述的供暖系统的金属管线分南主管道S和北主管道N两路，通过两路之间的主阀门V连接，分别在所述供暖系统的金属管线上选取了四个节点A、B、C、D，作为金属管道数据信号输入和输出的交互端，在其上分别设置一个耦合器a1、b1、c1、d1，所述的耦合器分别与所述的调制解调器的模拟信号端口相连(图中未示)，可以看成每个耦合器以及与之相连接的调制解调器都对应一个终端都与信号接收和发送设备相连接，它们之间可以进行数据交互。

请参阅图4所示，其是以上述的几个节点为基础所衍生的监控系统的实施例；以节点A作为一个图像数字信号发送端和节点B作为一个图像数字信号接收端为例，如果所述的数据信号发射单元的输入调试解调器a2与所述的网络视频服务器a3相连，将摄像机a4采集到的图像信号进行传输，就可以作为监控系统使用。所述的输入端调制解调器a2将图像信号转变为高频信号通过输入端耦合器a1注入到金属管道2上，通过金属管道2穿过混凝土墙21进行传输，在金属管道2远端的节点B安装同样的输出端耦合器b1和输出端调制解调器b2以及相应的影像显示设备b3，所述的输出端耦合器b1提取模拟信号，利用信号线传输到输出端调制解调器b2模拟信号端口，在所述的输出端调制解调器b2内部将解调出数字信号，传输至所述的影像显示设备b3进行显示。

需要说明的是这只是本实用新型衍生出的，在应用方面的一种具体实施例而已，还有其它应用实例这里就不再赘述了。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，其包括：至少一数据信号发射单元、至少一数据信号接收单元以及用以实现两者数据交互的金属管道；其中，所述的数据信号发射单元包括：

一输入端调制解调器，其将数字信号转化为模拟信号；

一输入端信号耦合器，其与所述的输入端调制解调器的模拟信号端口相连，将所述模拟信号注入到所述的金属管上，进行传输；

所述的数据信号接收单元包括：一输出端信号耦合器，其套设在所述的金属管道上，其将提取所述的金属管上传输的模拟信号；

一输出端调制解调器，其模拟信号端口与所述的输出端信号耦合器相连，将所述的模拟信号转化为数字信号；

所述的金属管道为数据传输的通道；

还包括一电源，其分别与所述的输入端调制解调器以及输出端调制解调器电连接，用以对所述的调制解调器供电。

2.根据权利要求1所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，所述的信号耦合器，为两个半环状结构组成，两者是对称的，其特征在于，第一部分包括：封装层、接地部件、磁材、线圈和连接器；第二部分包括：封装层、磁材；其中，

所述的第一部分的磁材为半环形状，所述线圈绕设在所述的半环状磁材上，所述线圈的两端与所述的连接器电连接，连接器外壳与接地部件通过铜结构件连接，所述的封装层将接地部件、磁材、线圈封装成一个整体，所述连接器以及接地部件暴露在封装层外部；

所述的第二部分的磁材为半环形状，所述的封装层将磁材封装成一个整体；

工作时，将所述的两部分合在一起，形成一完整环状结构。

3.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，还包括一个紧固件，所述的紧固件，将所述的封装成的整体包围起来，用以保持环形结构；所述的紧固件为不锈钢金属材料组成的。

4.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，对于宽带，工作频率：2MHz-40MHz来说，所述的线圈为同轴电缆绕制而成的单匝线圈。

5.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，对于窄带，工作频率：9kHz-500kHz来说，所述的线圈为耐压至少2500V线缆绕制而成的3至8匝线圈。

6.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，所述的磁材为铁氧体磁材或非晶磁材。

7.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，所述的连接器为BNC接头连接器。

8.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，所述的接地部件的一端设有一接地端子，其暴露在所述封装层外。

9.根据权利要求2所述的通过金属管道进行数据传输的系统，其特征在于，所述封装层的材料为环氧树脂。

10.根据权利要求2所述的金属管道数据传输耦合器，其特征在于，对于宽带，还包括一个U型金属外壳，所述金属外壳将所述的环形结构内壁、外壁以及下底整体包裹，连接器接头及接地部件的端头暴露在金属外壳外部，形成一个U字型。

Images