CN214756743U - 用于核电站的数字无线对讲系统 - Google Patents

Abstract

一种用于核电站的数字无线对讲系统，包括：语音输入模块、微控制器、语音播放器、通信模块、射频输出模块、IP模块以及IP按键模块。微控制器分别和语音输入模块、语音播放器、通信模块以及IP模块连接。通信模块还和射频输出模块连接。射频输出模块用于发送或接收信号。IP模块还和IP按键模块连接，IP按键模块用于启动IP模块。由于设置IP模块、IP按键模块以及射频输出模块，实现在核电站无线通讯信号较弱的情况下进行系统间一对多的对讲。每个数字无线对讲系统都设置IP模块，在主机发生故障时，启动副机上的IP模块，即可快速建立新的主机。本申请数字无线对讲系统可实现无需按键的一对多的实时双向通话。

Description

用于核电站的数字无线对讲系统

技术领域

本申请涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种用于核电站的数字无线对讲系统。

背景技术

对讲系统可以分为基于模拟通讯技术的模拟对讲系统和基于数字通信技术的数字对讲系统。数字对讲系统相对于模拟对讲系统具有频谱利用率高、语音质量好、安全系数高等优点，因此数字对讲系统成为了通信业内发展的热点，其应用领域不断扩大。

在核电站，由于核辐射区内一般都没有无线通讯信号，当辐射区工作人员工作的时候往往需要单独携带用于核电站的无线对讲系统，但现有通讯设备往往都要按键发送通话，松开按键接收通话，由于在核辐射区内，工作人需要穿几层防护服之外还要加一层气衣防护服，根本就无法按键通话，进而也无法使用无线对讲系统。必要时，在核电站的核辐射区内，只能采用人工喊话的方式进行单向的声音传递交流，该方式虽能进行工作人员之间的交流，但语音传递距离有限，尤其是需要隔墙传递声音时，十分受限。

实用新型内容

本申请提供一种用于核电站的数字无线对讲系统，其主要目的在于实现实时双向通话。

本申请一种实施例中提供一种用于核电站的数字无线对讲系统，包括：语音输入模块、微控制器、语音播放器、通信模块、射频输出模块、IP模块以及 IP按键模块；

所述语音输入模块和所述微控制器连接，用于获取操作者的语音信号并将语音信号发送给所述微控制器；

所述微控制器分别和所述语音输入模块、所述语音播放器、所述通信模块以及所述IP模块连接，所述微控制器用于对所述语音输入模块发送的语音信号进行处理，并发送给所述通信模块；所述微控制器还用于接收所述通信模块发送的信号，处理所述通信模块发送的信号后发送给所述语音播放器；

所述语音播放器和所述微控制器连接，用于将所述微控制器处理后的信号进行播放；

所述通信模块分别和所述微控制器以及所述射频输出模块连接，用于将所述微控制器处理后的信号发送给所述射频输出模块；所述通信模块还用于接收所述射频输出模块的电磁波信号并发送给所述微控制器；

所述射频输出模块用于发送或接收电磁波信号；

所述IP模块分别和所述微控制器以及所述IP按键模块连接，所述IP按键模块用于启动所述IP模块。

一种实施例中，所述射频输出模块为2.4-2.5G射频输出模块。

一种实施例中，所述射频输出模块内置2.4-2.5G无线芯片，所述射频输出模块包括CE管脚和IRQ管脚，所述CE管脚用于收发模式的转换，所述IRQ 管脚用于中断请求。

一种实施例中，还包括语音增益放大器和语音转换器；所述语音增益放大器用于接收所述语音输入模块发送的语音信号，将语音信号进行增益放大、消除噪音后发送给所述语音转换器；所述语音转换器用于接收所述语音增益放大器发送的语音信号，将语音信号转为数字信号并发送给所述微控制器。

一种实施例中，所述语音转换器为16位精度的语音转换器。

一种实施例中，所述微控制器为32位ARM微控制器。

一种实施例中，所述语音播放器包括语音外放器和耳机。

一种实施例中，所述微控制器包括语音处理模块和语音控制模块，所述语音处理模块和所述语音控制模块连接；所述语音处理模块用于将所述微控制器从所述通信模块接收到的信号进行处理并发送给所述语音控制模块，所述语音处理模块还用于将所述微控制器从所述语音输入模块接收的信号进行处理并发送给所述通信模块；所述语音控制模块和所述耳机以及所述语音外放器连接，用于识别是否有耳机接入的信号，并将所述语音处理模块的信号发送给所述语音外放器或耳机。

一种实施例中，所述语音控制模块和所述语音外放器之间还设置能够提供 1W输出功率的驱动装置，所述驱动装置用于向所述语音外放器输出功率。

一种实施例中，还包括显示模块，所述显示模块和所述微控制器连接，用于显示数字无线对讲系统的工作状态。

依据上述实施例中的用于核电站的数字无线对讲系统，由于设置IP模块、 IP按键模块以及射频输出模块，能够实现在核电站无线通讯信号较弱的情况下进行数字无线对讲系统之间一对一或一对多的对讲通话。操作人员使用数字无线对讲系统时，通过射频输出模块进行信号的接收或发送，即可实现数字无线对讲系统相互之间一对一或一对多的对讲，不需要隔着厚厚的防护服操作按键，更加方便进行通话。每个数字无线对讲系统都设置IP模块和IP按键模块，IP 按键模块用于启动IP模块，启动IP模块后的数字无线对讲系统能够和其他数字无线对讲系统通话。采用本申请用于核电站的数字无线对讲系统，不仅可以在核电站厂内实现无需进行按键操作的一对一或一对多的实时双向通话，还能提高通话的质量。

附图说明

图1为本申请一种实施例中用于核电站的数字无线对讲系统的原理框图；

图2为本申请一种实施例中微控制器和语音播放器的原理框图；

图3为本申请另一种实施例中用于核电站的数字无线对讲系统的原理框图；

图4为本申请一种实施例中多个数字无线对讲系统工作的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

如图1-4所示，一种实施例中，用于核电站的数字无线对讲系统，包括：语音输入模块01、微控制器02、语音播放器03、通信模块04、射频输出模块05、 IP模块06以及IP按键模块07。语音输入模块01和微控制器02连接，用于获取操作者的语音信号并将语音信号发送给微控制器02。微控制器02分别和语音输入模块01、语音播放器03、通信模块04以及IP模块06连接。微控制器02 用于对语音输入模块01发送的语音信号进行处理，并发送给通信模块04。微控制器02还用于接收通信模块04发送的信号，处理通信模块04发送的信号后发送给语音播放器03。语音播放器03和微控制器02连接，用于将微控制器02处理后的信号进行播放。通信模块04分别和微控制器02以及射频输出模块05连接，用于将微控制器02处理后的信号发送给射频输出模块05。通信模块04还用于接收射频输出模块05的电磁波信号并发送给微控制器02。射频输出模块 05用于发送或接收电磁波信号。IP模块06分别和微控制器02以及IP按键模块 07连接，IP按键模块07用于启动IP模块06。

启动IP模块06的数字无线对讲系统成为主机，没有启动IP模块06的数字无线对讲系统成为副机，主机工作在核电站厂外，副机工作在核电站厂内，主机和副机之间能够进行信号的连接。

本申请用于核电站的数字无线对讲系统，通过设置IP模块06，以及用于启动IP模块06的IP按键模块07。IP模块06被启动后，用于核电站的数字无线对讲系统成为主机，IP模块06通过微控制器02、通信模块04以及射频频输出模块进行信号的收发，可以和副机(即没有启动IP模块06的用于核电站的数字无线对讲系统)之间建立联系。主机作为多个用于核电站的数字无线对讲系统的核心，用于和每个副机相连，并作为副机的信号转发中心，实现主机和副机之间一对一或一对多的通话连接。副机之间不可以直接进行对话，需要主机作为中转进行信号的连接。

如图4所示，总共有5套用于核电站的数字无线对讲系统，其中1个主机， 4个副机。例如在核电站实际工作时，主机会工作在操作台处，多个副机在核电站厂里工作，同时保证至少一个副机作为备用机也工作在核电站厂外，例如工作在操作台。厂外的操作人员启动按键不受防护服的限制。主机作为启动通话的核心，作为各个副机之间的信号中转站，实现主机和副机之间，一对一，一对多的通话。当主机故障时，通过IP按键模块07启动备用机上的IP模块06，使得备用机成为主机继续工作，和副机之间进行连接。工作人员在核电站厂里工作的时间不宜过久，需要定期的进行工作交接，当需要工作交接时，备用机可以通过主机和副机进行通话，核电站厂里厂外的人即可进行工作交接，不需要在厂外的人进去找到厂里工作的人才能进行交接工作。此处个数仅为列举，不应理解为对本身请的限制。

本申请上述实施例中的用于核电站的数字无线对讲系统，由于设置IP模块06、IP按键模块07以及射频输出模块05，能够实现在核电站无线通讯信号较弱的情况下进行数字无线对讲系统之间一对一或一对多的对讲通话。操作人员使用数字无线对讲系统时，通过射频输出模块05进行信号的接收或发送，即可实现相互之间一对一或一对多的对讲，不需要隔着厚厚的防护服操作按键，更加方便进行通话。每个数字无线对讲系统都设置IP模块06和IP按键模块07，在主机发生故障时，启动副机上的IP模块06，即可快速建立新的主机，不会影响多个用于核电站的数字无线对讲系统之间的通话。采用本申请的数字无线对讲系统，不仅可以在核电站厂内实现无需进行按键操作的一对一或一对多的实时双向通话(主机和副机可以进行通话，副机和副机之间也可以间接进行通话)，还能提高通话的质量。

一种实施例中，射频输出模块05为2.4-2.5G射频输出模块。射频输出模块 05内置2.4-2.5G无线芯片，射频输出模块05包括CE管脚和IRQ管脚，CE管脚用于收发模式的转换，IRQ管脚用于中断请求。

射频输出模块05工作在2.4-2.5G的全球开放ISM频段，无需申请许可证即可免费使用，在该频段下工作还具有低功耗、多频点和超小型的特点。其中， CE管脚用于收发模式的转换：在接收模式下，射频输出模块05通过IRQ管脚通知微控制器02进行数据接收，在接收模式下接收到有效的地址和数据；在发送模式下，射频输出模块05通过IRQ管脚通知微控制器02进行数据发送，在发送模式下，射频输出模块05发送有效的地址和数据。数据发送或接收完毕时，通过IRQ管脚通知微控制器02，IRQ管脚用于中断请求，采用IRQ中断方式实现数据时片内可以进入睡眠模式，降低系统的功耗，延长电池的使用时间。

一种实施例中，用于核电站的数字无线对讲系统还包括语音增益放大器011 和语音转换器012。语音增益放大器011用于接收语音输入模块01发送的语音信号，将语音信号进行增益放大、消除噪音后发送给语音转换器012。采用语音增益放大器011可以更好的提高信号清晰度。语音转换器012用于接收语音增益放大器011发送的语音信号，将语音信号转为数字信号并发送给微控制器02。具体的，一种实施例中，语音转换器012为16位精度的语音转换器012。16位精度的语音转换器012，对语音增益放大器011的信号进行采样，转变为高精度数字信号，本系统(系统即用于核电站的数字无线对讲系统)采用G.721对语音进行编码，编码后的码率可达到32kb/s。

一种实施例中，微控制器02为32位ARM微控制器。32位ARM微控制器采用时分复用的方式实现全数字通信功能。通过结合丢包恢复交织技术和丢包隐藏的包复制技术对语音丢包进行处理，从而实现在较低的功耗下达到良好的多语言语音通话效果。32位ARM微控制器相比单片机处理速度更快，执行效率更高，更易于调试；而相比ARM7处理器在相同的工作时钟下，性能更高、代码尺寸更小。

一种实施例中，语音播放器03包括语音外放器031和耳机032。具体的语音外放器031为喇叭，耳机032可以采用有线耳机或蓝牙耳机等形式。语音输入模块01可通过对讲机自带的MIC模块或者外接耳机的MIC模块实现获取语音信号的功能。

一种实施例中，微控制器02包括语音处理模块021和语音控制模块022，语音处理模块021和语音控制模块022连接。语音处理模块021用于将微控制器02从通信模块04接收到的信号进行处理并发送给语音控制模块022，语音处理模块021还用于将微控制器02从语音输入模块01接收的信号进行处理并发送给通信模块04。语音控制模块022和耳机032以及语音外放器031连接，用于识别是否有耳机032接入的信号，并将语音处理模块021的信号发送给语音外放器031或耳机032。当语音控制模块022识别到耳机032的信号时，语音控制模块022将语音处理模块021的信号发送给耳机032；当语音控制模块022未识别到耳机032的信号时，语音控制模块022将语音处理模块021的信号发送给语音外放器031。语音外放器031或耳机032将语音控制器发送的信号进行播放。

目前普遍的数字对讲系统仍然存在一些问题：(1)应用对外扩音芯片及搭建复杂的外围电路来对语音进行处理，既增加了系统实现成本又提高了功耗； (2)在语音通信过程中发生语音丢包时未进行有效的处理，进而影响接收端的语音质量。本申请系统中语音处理模块021集成在微控制器02中，因此无需外置语音芯片或搭建复杂语音电路，使得电路更简单、抗干扰能力更强，保证通话质量。

一种实施例中，语音控制模块022和语音外放器031之间还设置能够提供 1W输出功率的驱动装置023，驱动装置023用于向语音外放器031输出功率。驱动装置023能够提供1W的输出功率，因此无需外置音频放大电路即可满足用户对音量的需求。通过在微控制器02内部设置驱动装置023，简化电路结构。

如图3所示，一种实施例中，用于核电站的数字无线对讲系统还包括显示模块08，显示模块08和微控制器02连接，用于显示数字无线对讲系统的工作状态。显示模块08具有低电压显示、电源开启显示、无线连接显示等。

本申请用于核电站的数字无线对讲系统，性能高、成本低、全双工、全数字，双向免提。工作频率在2.4-2.5G。工作电压为3-5V。工作电流TX：max 130 mA、RX：max 50mA、Sleep：3uA。可编程发射功率0-20dBm，实现不同传输距离。信噪比65dB，动态范围96dB，接收灵敏度-95dBm。实际工作时，根据需要可调整需要的参数，此处不是本申请的重点，不做详述。本系统扩大音频范围，减少语音丢包，通过语音处理模块021处理信号进一步消减杂音，双向免提消侧音，保证通话质量；2.4-2.5G的工作频段实现100m左右的传输距离，且在传输过程中不受墙体的限制，在实现高信噪比的短距离语音通讯的同时还具备了低功耗、语音效果佳的优点，具有很高的实用价值。本申请一台主机最多带4台副机，超过4台副机时，信号干扰大，通话音质会收到影响。使用本申请系统时，避免靠近屏蔽金属或有电磁辐射使用，否则会影响距离。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于核电站的数字无线对讲系统，其特征在于，包括：语音输入模块、微控制器、语音播放器、通信模块、射频输出模块、IP模块以及IP按键模块；

所述语音输入模块和所述微控制器连接，用于获取操作者的语音信号并将语音信号发送给所述微控制器；

所述微控制器分别和所述语音输入模块、所述语音播放器、所述通信模块以及所述IP模块连接，所述微控制器用于对所述语音输入模块发送的语音信号进行处理，并发送给所述通信模块；所述微控制器还用于接收所述通信模块发送的信号，处理所述通信模块发送的信号后发送给所述语音播放器；

所述语音播放器和所述微控制器连接，用于将所述微控制器处理后的信号进行播放：

所述通信模块分别和所述微控制器以及所述射频输出模块连接，用于将所述微控制器处理后的信号发送给所述射频输出模块；所述通信模块还用于接收所述射频输出模块的电磁波信号并发送给所述微控制器；

所述射频输出模块用于发送或接收电磁波信号；

所述IP模块分别和所述微控制器以及所述IP按键模块连接，所述IP按键模块用于启动所述IP模块。

2.如权利要求1所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述射频输出模块为2.4-2.5G射频输出模块。

3.如权利要求2所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述射频输出模块内置2.4-2.5G无线芯片，所述射频输出模块包括CE管脚和IRQ管脚，所述CE管脚用于收发模式的转换，所述IRQ管脚用于中断请求。

4.如权利要求1所述的数字无线对讲系统，其特征在于，还包括语音增益放大器和语音转换器；所述语音增益放大器用于接收所述语音输入模块发送的语音信号，将语音信号进行增益放大、消除噪音后发送给所述语音转换器；所述语音转换器用于接收所述语音增益放大器发送的语音信号，将语音信号转为数字信号并发送给所述微控制器。

5.如权利要求4所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述语音转换器为16位精度的语音转换器。

6.如权利要求1所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述微控制器为32位ARM微控制器。

7.如权利要求6所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述语音播放器包括语音外放器和耳机。

8.如权利要求7所述的用于核电站的数字无线对讲系统，其特征在于，所述微控制器包括语音处理模块和语音控制模块，所述语音处理模块和所述语音控制模块连接；所述语音处理模块用于将所述微控制器从所述通信模块接收到的信号进行处理并发送给所述语音控制模块，所述语音处理模块还用于将所述微控制器从所述语音输入模块接收的信号进行处理并发送给所述通信模块；所述语音控制模块和所述耳机以及所述语音外放器连接，用于识别是否有耳机接入的信号，并将所述语音处理模块的信号发送给所述语音外放器或耳机。

9.如权利要求8所述的数字无线对讲系统，其特征在于，所述语音控制模块和所述语音外放器之间还设置能够提供1W输出功率的驱动装置，所述驱动装置用于向所述语音外放器输出功率。

10.如权利要求1至9中任一项所述的数字无线对讲系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块和所述微控制器连接，用于显示数字无线对讲系统的工作状态。

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