CN214481052U - 一种矿用5g cpe设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种矿用5G CPE设备，通过本安电源输入接口和本安DC‑DC电源模块，为各模块提供安全的供电环境，同时增设的本安二次保护模块更是起到了二次保护，当本安二次保护模块检测到任意一路DC电路上的次级电压异常时，能够对任意一路次级电路，特别是任意的次级电压之间相互短路时，进行短路保护，从而触发本安电源对该路停止供电，起到防止电路后级短路的效果；通过电源管控模块和光口电源管控模块共同作用实现了上电管控，分步给各个模块及接口上电，避免所有模块和接口同时上电对本安电源的冲击电流过大，导致本安电源过流保护，解决万兆双频大功率无线交换电路和模块混合负载过大导致的本安启动保护问题。

Description

一种矿用5G CPE设备

技术领域

本实用新型涉及CPE技术领域，具体涉及一种矿用5G CPE设备。

背景技术

煤矿综合自动化是煤矿高产、高效和安全生产的保证，而煤矿井下网络平台是实现煤矿综合自动化的基础；目前，我国的许多煤矿都建立了工业以太网，用于井下采煤装备以及井下环境参数的监控；大部分方案都是采取井下有线以太网方式，布置于主要巷道，不能覆盖整个井下；无法实现运动机电装备的监控，比如采煤机、机车等；我国的煤矿综合自动化项目，均没能涵盖综采工作面，不能实现综采装备的远程监控；

现有技术中的矿用4G CPE方案，主要是采用百兆单频无线网络方式(4G LTE或网口上行 +无线百兆下行)，下行为只支持WIFI4 IEEE802.11b/g单频2.4G无线设备连接解决上述问题，但是矿用4G CPE方案存在传输速率不高的问题，随着井下通信监测技术的发展和设备的增多，所要传输的数据量也在急剧上升；因此4G CPE设备已经不能满足现代化井下通信的需求。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种矿用5GCPE 设备，通过5G模块实现获取5G信号使得CPE设备具备5G信号，同时本安电源起到了基础保护的效果，以及通过电源保护模块使各设备依次上电，避免所有设备同时上电对本安电源的冲击电流过大，导致本安电源过流保护的本安启动保护问题。

本实施例中出现的“本安”为行业内的专业术语，其代表的意义为：本安即本质安全；是通过安全栅限能达到防爆的目的，即通过的能量产生的火花不足以引起爆炸的设备装置等。

本实施例中出现的“CPE设备”为行业内的专业术语，其代表的意义为：CPE的英文全称为：Customer Premise Equipment客户终端设备；CPE上联传输网络，下连具体业务设备，完成接入网络与用户设备的连接。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种矿用5G CPE设备，包括：5G模块、主控模块、交换模块；5G模块用于获取5G信号；交换模块用于获取光纤信号和网络信号，同时交换模块进行有线输出；交换模块与主控模块的一端电连接，主控模块的另一端与5G模块电连接；交换模块用于获取光纤信号后传输至主控模块，主控模块将光纤信号进行WIFI输出。

优选的，还包括：本安电源输入接口、电源缓启动模块、本安DC-DC电源模块、电源管控模块；本安电源输入接口一端连接电源，本安电源输入接口另一端与电源缓启动模块的一端电连接，电源缓启动模块的另一端与本安DC-DC电源模块的第一端电连接，本安DC-DC 电源模块的第二端与电源管控模块的一端电连接，电源管控模块的另一端与交换模块电连接，本安DC-DC电源模块的第三端与5G模块、主控模块、交换模块电连接。

优选的，还包括：本安二次保护模块；本安二次保护模块的一端与本安DC-DC电源模块电连接，本安二次保护模块的另一端与交换模块电连接。

优选的，还包括：若干个千兆接口；千兆接口与交换模块电连接；用于获取外部的光纤信号。

优选的，还包括：若干万兆光纤接口；万兆光纤接口与交换模块电连接。

优选的，光口电源管控模块；光口电源管控模块的一端与电源电连接，光口电源管控模块的另一端分别于千兆接口和万兆光纤接口电连接；用于控制千兆接口和万兆光纤接口有序上电。

优选的，还包括：三频无线基带射频模块；三频无线基带射频模块与主控模块电连接，用于支持WIFI6。

优选的，还包括：SIM卡模块；SIM卡模块的一端与5G模块电连接，SIM卡的另一端用于接入SIM卡。

优选的，千兆接口为千兆光纤接口或者千兆RJ45接口。

优选的，还包括：存储模块和时钟模块；存储模块和时钟模块与主控模块电连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种矿用5G CPE设备，通过本安电源输入接口和本安DC-DC电源模块，为各模块提供安全的供电环境，同时增设的本安二次保护模块更是起到了二次保护，当本安二次保护模块检测到任意一路DC电路上的次级电压异常时，能够对任意一路次级电路，特别是任意的次级电压之间相互短路时，进行短路保护，从而触发本安电源对该路停止供电，起到防止电路后级短路的效果；同时电源管控模块用于控制5G模块、主控模块、交换模块的有序上电，以及光口电源管控模块用于控制千兆接口和万兆光纤接口的有序上电，通过电源管控模块和光口电源管控模块共同作用实现了上电管控，分步给各个模块及接口上电，避免所有模块和接口同时上电对本安电源的冲击电流过大，导致本安电源过流保护，解决万兆双频大功率无线交换电路和模块混合负载过大导致的本安启动保护问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型具体实施方式中提供的结构示意图。

附图标识：1 5G模块；2主控模块；3交换模块；4本安电源输入接口；5电源缓启动模块；6本安DC-DC电源模块；8电源管控模块；7本安二次保护模块；9千兆接口；10万兆光纤接口；11光口电源管控模块；12SIM卡模块；13存储模块；14时钟模块；15三频无线基带射频模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供的一种矿用5G CPE设备，包括：5G模块1、主控模块2、交换模块3；5G模块1用于获取5G信号；交换模块3用于获取光纤信号和网络信号，同时交换模块3进行有线输出；交换模块3与主控模块2的一端电连接，主控模块2的另一端与 5G模块1电连接；交换模块3用于获取光纤信号后传输至主控模块2，主控模块2将光纤信号进行WIFI输出。具体的，主控模块2用于其整体控制的作用，作为本申请的CPU处理器使用，其中本实施例中主控模块2采用ARM架构SOC模块；本实施例中的5G模块1采用 5G NR模块，5G模块1用于获取5G信号并进行WIFI输出使得本申请的CPE设备具备使用 5G信号的功能，不仅仅能使用光纤信号使其应用范围可以更广，在没有光纤信号或者光纤信号故障时可以使用5G信号；交换模块3包括交换芯片，通过交换芯片获取光纤信号并发送至主控模块2，主控模块2再通过三频无线基带射频模块15发出WIFI6信号。

优选的，还包括：本安电源输入接口4、电源缓启动模块5、本安DC-DC电源模块6、电源管控模块8；本安电源输入接口4一端连接电源，本安电源输入接口4另一端与电源缓启动模块5的一端电连接，电源缓启动模块5的另一端与本安DC-DC电源模块6的第一端电连接，本安DC-DC电源模块6的第二端与电源管控模块8的一端电连接，电源管控模块8 的另一端与交换模块3电连接，本安DC-DC电源模块6的第三端与5G模块1、主控模块2、交换模块3电连接。具体的，本安电源输入接口4和本安DC-DC电源模块6即为矿下使用的安全电源设备，矿井下所使用的本安电源，对输出功率有明确限制(GB3836.4本安防爆标准)，一般为12V/1.2A或18V/900mA；使得本申请的矿用5G CPE设备可以在矿下安全供电使用；电源缓启动模块5设在本安电源输入接口4和本安DC-DC电源模块6之间，对本安DC-DC 电源模块6起到了缓启动的效果，防止本安DC-DC电源模块6连接电源瞬间启动冲击电流过大，导致本安DC-DC电源过流保护；本安DC-DC电源模块6为本申请的矿用5G CPE设备内所有的模块进行供电；电源管控模块8用于控制5G模块1、主控模块2、交换模块3的有序上电，若所有模块统一上电对本安电源的冲击电流过大，导致本安电源过流保护，所以通过电源管控模块8可以解决万兆双频大功率无线交换电路和多个光模块混合负载过大导致的本安启动保护问题。

优选的，还包括：本安二次保护模块7；本安二次保护模块7的一端与本安DC-DC电源模块6电连接，本安二次保护模块7的另一端与交换模块3电连接。具体的，二次保护模块设于本安DC-DC电源模块6与交换模块3之间，起到了二次保护，防止电路后级短路的效果，使得在电路后级短路时可以快速对电流实现了切断保护效果。

优选的，还包括：若干个千兆接口9；千兆接口9与交换模块3电连接；用于获取外部的光纤信号。

优选的，千兆接口9为千兆光纤接口或者千兆RJ45接口。具体的本实施例中设有4个千兆光纤接口或者4个千兆RJ45接口。

优选的，还包括：若干万兆光纤接口10；万兆光纤接口10与交换模块3电连接。具体的，本实施例中设有4个万兆光纤接口10，用于连接万兆光纤线缆。

优选的，光口电源管控模块11；光口电源管控模块11的一端与电源电连接，光口电源管控模块11的另一端分别于千兆接口9和万兆光纤接口10电连接；用于控制千兆接口9和万兆光纤接口10有序上电。具体的，因为整板的光纤接口功耗非常大，所以通过光口电源管控模块11对各类光纤接口单独进行上电管控，使得线路各部分上电更安全，管理更加有效。

优选的，还包括：三频无线基带射频模块15；三频无线基带射频模块15与主控模块2 电连接，用于支持WIFI6。具体的，本实施例中设有两个三频无线基带射频模块15，三频无线基带射频模块15用于与主控模块2电连接，主控模块2通过交换模块3获取光纤信号并控制三频无线基带射频模块15支持WIFI6(IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax)。

优选的，还包括：SIM卡模块12；SIM卡模块12的一端与5G模块1电连接，SIM卡的另一端用于接入SIM卡。具体的，本实施例中设有两个SIM卡模块12，可用于插入两张SIM 卡，SIM卡模块12用于接入SIM卡，使得5G模块1可以通过SIM卡获取5G信号，同时可以进行WIFI输出；配合三频无线基带射频模块15的WIFI输出，使得本申请的矿用5G CPE 设备具备两种WIFI输出模式，可以在其中一方故障时继续提供通讯连接。

优选的，还包括：存储模块13和时钟模块14；存储模块13和时钟模块14与主控模块2 电连接。具体的存储模块13和时钟模块14为主控模块2提供基础的存储功能和时钟功能。

进一步的，通过主控模块，各模块与接口之间是相互通信的，所以5G信号、WiFi6信号、光纤信号、RJ45网口信号可以在模块，因此本申请具有两种工作模式，1、以一种网络信号为主体，使5G模块、交换模块、主控模块都以该信号为主体，向外提供网络，例如当5G信号作为输出时，5G模块、主控模块和交换模块都是获取5G信号进行输出，当光纤信号作为输出时，5G模块、主控模块和交换模块则都是获取光纤信号输出，同理RJ45信号也是一样； 2、各自输出各自对应的信号，例如当5G模块获取5G信号的同时发出WIFI信号时，主控模块通过交换模块获取光纤信号进行WIFI输出，使得本身申请的CPE设备可以同时获取两种信号进行分别输出。以上两种工作模式可以根据不同的场景进行相互切换配置，以此适应各种不同的情景。

进一步的，交换模块3可以通过干个千兆光纤接口、千兆RJ45接口和若干万兆光纤接口 10获取光纤信号和RJ45信号的同时，还可以通过千兆光纤接口、千兆RJ45接口和万兆光纤接口10对外输出相应的信号，例如当CPE设备以5G信号作为主体时，交换模块还会通过千兆光纤接口、千兆RJ45接口和万兆光纤接口10对外设备输出5G信号，即千兆光纤接口、千兆RJ45接口和万兆光纤接口10可连接外部输入信号的连接线，也可以通过连接线向外部其他设备输出相应的网络信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用5G CPE设备，其特征在于，包括：5G模块、主控模块、交换模块；

所述5G模块用于获取5G信号；

所述交换模块用于获取光纤信号和网络信号，同时所述交换模块进行有线输出；

所述交换模块与所述主控模块的一端电连接，所述主控模块的另一端与所述5G模块电连接；

所述交换模块用于获取光纤信号后传输至所述主控模块，所述主控模块将光纤信号进行WIFI输出。

2.如权利要求1所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：本安电源输入接口、电源缓启动模块、本安DC-DC电源模块、电源管控模块；

所述本安电源输入接口一端连接电源，所述本安电源输入接口另一端与所述电源缓启动模块的一端电连接，所述电源缓启动模块的另一端与所述本安DC-DC电源模块的第一端电连接，所述本安DC-DC电源模块的第二端与所述电源管控模块的一端电连接，所述电源管控模块的另一端与所述交换模块电连接，所述本安DC-DC电源模块的第三端与所述5G模块、所述主控模块、所述交换模块电连接。

3.如权利要求2所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：本安二次保护模块；

所述本安二次保护模块的一端与所述本安DC-DC电源模块电连接，所述本安二次保护模块的另一端与所述交换模块电连接。

4.如权利要求1所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：若干个千兆接口；

所述千兆接口与所述交换模块电连接；用于获取外部的光纤信号。

5.如权利要求4所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：若干万兆光纤接口；

所述万兆光纤接口与所述交换模块电连接。

6.如权利要求5所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：光口电源管控模块；

所述光口电源管控模块的一端与电源电连接，所述光口电源管控模块的另一端分别于所述千兆接口和所述万兆光纤接口电连接；用于控制所述千兆接口和所述万兆光纤接口有序上电。

7.如权利要求1所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：三频无线基带射频模块；

所述三频无线基带射频模块与所述主控模块电连接，用于支持WIFI6。

8.如权利要求1所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：SIM卡模块；

所述SIM卡模块的一端与所述5G模块电连接，所述SIM卡的另一端用于接入SIM卡。

9.如权利要求4所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于：所述千兆接口为千兆光纤接口或者千兆RJ45接口。

10.如权利要求1所述的一种矿用5G CPE设备，其特征在于，还包括：存储模块和时钟模块；

所述存储模块和时钟模块与所述主控模块电连接。

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