CN105680942A - 一种用于井下的可见光无线通信*** - Google Patents
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Abstract
一种用于井下的可见光无线通信***，涉及可见光通信技术领域，它包括中控计算机服务器主控端、网络数据交换机(2)、光电信号中继转化装置和井下光电信号收发装置，所述中控计算机服务器主控端包括中控计算机(1)和中控大屏幕23，所述中控计算机(1)和中控大屏幕23分别设置在井上中控室内，所述中控大屏幕23与中控计算机(1)通信相连；本发明提供的用于井下的可见光无线通信***，布设和维护成本低廉，相对于传统通信方案，布设快捷，维护方便；井下光电信号收发装置对功耗要求低并且能实现在井下随意移动，同时能方便进行通信，具有很好的推广前景及实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种用于井下的可见光无线通信***。
背景技术
矿井环境恶劣，潜在的危险因素多。井下的通讯保障尤为重要。现在的井下通讯装置普遍存在稳定性差，配置不灵活，在出现故障时容易造成整个通讯网络瘫痪。矿井作业中通常要实现矿井内设备、人员之间相互通信，以及与井上控制中心通信，目前主要以有线通信通信和基于无线电磁波的无线通信方式为主。有线通信方式以光缆、电缆为通信介质，其中双绞线电缆较为普及，主要采用的通信技术为CAN总线技术、工业以太网通信技术等；无线通信方式有井下小灵通、GPRS以及ZIGBEE短距离无线网络通信等方式。采用现有有线通信技术，需要为通信架设专用通信线路，布设和维护成本较高；受矿井地理环境影响，传统无线通信方式存在通信距离不远的缺点，且通信终端设备对功耗要求严格，充电麻烦。
发明内容
本发明的目的主要是为了解决上述技术问题，而提供一种用于井下的可见光无线通信***。
本发明包括中控计算机服务器主控端、网络数据交换机、光电信号中继转化装置和井下光电信号收发装置，所述中控计算机服务器主控端包括中控计算机和中控大屏幕，所述中控计算机和中控大屏幕分别设置在井上中控室内，所述中控大屏幕与中控计算机通信相连，所述网络数据交换机的数据输入端通过通信电缆与中控计算机的数据接口通信相连，所述光电信号中继转化装置包括一组间隔设置在井下顶部墙体上的固定式可见光信号接收装置、可见光信号发送装置和光电转化电路，所述可见光信号接收装置和可见光信号发送装置分别通过通信电缆与网络数据交换机通信相连，所述井下光电信号收发装置包括设置在安全帽上的装置壳体、通信发送单元和通信接收单元，所述通信发送单元和通信接收单元分别集成在装置壳体内，所述通信发送单元包括发送端接口电路、发送端控制芯片、发送端信号处理电路和LED光源，所述通信接收单元包括光电二极管、接收端信号处理电路、接收端控制芯片和接收端接口电路，所述发送端控制芯片用以将所述发送端接口电路传输而来的数据流进行编码和校验，处理后转化为数字电信号，并传输至所述发送端信号处理电路，所述发送端信号处理电路用以依据所述数字电信号驱动所述LED光源发光，发出光信号，所述光电二极管用以响应可见光信号发送装置的光信号，并生成相应的电流信号，并传至所述接收端信号处理电路，所述接收端信号处理电路用以根据接收到的电流信号得到相应的模拟信号，并传至所述接收端控制芯片，所述接收端控制芯片用以对接收到的信号进行解码和校验，得到数据流，并通过所述接收端接口电路传输给外部通信设备。
所述可见光信号发送装置采用白光LED灯。
所述井下光电信号收发装置还有锂电池组，所述锂电池组为井下光电信号收发装置的各个部件供电。
所述井下光电信号收发装置设置在井下作业人员的安全帽上，形成移动的小型数据通信基站。
本发明优点是：本发明提供的用于井下的可见光无线通信***，布设和维护成本低廉，相对于传统通信方案，布设快捷，维护方便；井下光电信号收发装置对功耗要求低并且能实现在井下随意移动，同时能方便进行通信，具有很好的推广前景及实用价值。
附图说明
图1是本发明原理示意图。
图中：1、中控计算机；2、网络数据交换机；3、装置壳体；4、发送端接口电路；5、发送端控制芯片；6、发送端信号处理电路；7、LED光源；8、光电二极管；9、接收端信号处理电路；10、接收端控制芯片；11、接收端接口电路；20、固定式可见光信号接收装置；21、可见光信号发送装置；22、光电转化电路；23、中控大屏幕。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括中控计算机服务器主控端、网络数据交换机2、光电信号中继转化装置和井下光电信号收发装置，所述中控计算机服务器主控端包括中控计算机1和中控大屏幕23，所述中控计算机1和中控大屏幕23分别设置在井上中控室内，所述中控大屏幕23与中控计算机1通信相连，所述网络数据交换机2的数据输入端通过通信电缆与中控计算机1的数据接口通信相连，所述光电信号中继转化装置包括一组间隔设置在井下顶部墙体上的固定式可见光信号接收装置20、可见光信号发送装置21和光电转化电路22，所述可见光信号接收装置20和可见光信号发送装置21分别通过通信电缆与网络数据交换机2通信相连，所述井下光电信号收发装置包括设置在安全帽上的装置壳体3、通信发送单元和通信接收单元，所述通信发送单元和通信接收单元分别集成在装置壳体3内，所述通信发送单元包括发送端接口电路4、发送端控制芯片5、发送端信号处理电路6和LED光源7，所述通信接收单元包括光电二极管8、接收端信号处理电路9、接收端控制芯片10和接收端接口电路11，所述发送端控制芯片5用以将所述发送端接口电路4传输而来的数据流进行编码和校验，处理后转化为数字电信号，并传输至所述发送端信号处理电路6，所述发送端信号处理电路6用以依据所述数字电信号驱动所述LED光源7发光，发出光信号，所述光电二极管8用以响应可见光信号发送装置21的光信号，并生成相应的电流信号，并传至所述接收端信号处理电路9，所述接收端信号处理电路9用以根据接收到的电流信号得到相应的模拟信号，并传至所述接收端控制芯片10，所述接收端控制芯片10用以对接收到的信号进行解码和校验，得到数据流，并通过所述接收端接口电路11传输给外部通信设备。
所述可见光信号发送装置21采用白光LED灯。
所述井下光电信号收发装置还有锂电池组，所述锂电池组为井下光电信号收发装置的各个部件供电。
所述井下光电信号收发装置设置在井下作业人员的安全帽上，形成移动的小型数据通信基站。
工作方式及原理：中控计算机服务器主控端的中控计算机用于接收或者向井下发送信息；
发送信息时，工作人员在中控计算机处输入数据指令，通过网络数据交换机的数据交换后，数据信号传输至电信号中继转化装置，光电转化电路将数字信号转化为光信号，并通过可见光信号发送装置向井下辐射式广播携带信息的可见光信号，设置在井下作业人员的安全帽上的光电信号收发装置的通信接收单元接收该可见光信号，并将光信号转化为数字可读信号，从而接收到地面传达的数据；
信息接收时，井下工作人员通过光电信号收发装置的通信发送单元输入想要传输的数据信号，数字信号通信发送单元的通过发送端控制芯片和发送端信号处理电路处理后，通过LED光源向外传输可见光信号，固定式可见光信号接收装置接收到该可见光信号，并通过光电转化电路转化后，将处理后的数字信号通过网络数据交换机传输回中控计算机，并最终在中控大屏幕上显示相关信息。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (4)
1.一种用于井下的可见光无线通信***，其特征在于它包括中控计算机服务器主控端、网络数据交换机(2)、光电信号中继转化装置和井下光电信号收发装置，所述中控计算机服务器主控端包括中控计算机(1)和中控大屏幕23，所述中控计算机(1)和中控大屏幕23分别设置在井上中控室内，所述中控大屏幕23与中控计算机(1)通信相连，所述网络数据交换机(2)的数据输入端通过通信电缆与中控计算机(1)的数据接口通信相连，所述光电信号中继转化装置包括一组间隔设置在井下顶部墙体上的固定式可见光信号接收装置(20)、可见光信号发送装置(21)和光电转化电路(22)，所述可见光信号接收装置(20)和可见光信号发送装置(21)分别通过通信电缆与网络数据交换机(2)通信相连，所述井下光电信号收发装置包括设置在安全帽上的装置壳体(3)、通信发送单元和通信接收单元，所述通信发送单元和通信接收单元分别集成在装置壳体(3)内，所述通信发送单元包括发送端接口电路(4)、发送端控制芯片(5)、发送端信号处理电路(6)和LED光源(7)，所述通信接收单元包括光电二极管(8)、接收端信号处理电路(9)、接收端控制芯片(10)和接收端接口电路(11)，所述发送端控制芯片(5)用以将所述发送端接口电路(4)传输而来的数据流进行编码和校验，处理后转化为数字电信号，并传输至所述发送端信号处理电路(6)，所述发送端信号处理电路(6)用以依据所述数字电信号驱动所述LED光源(7)发光，发出光信号，所述光电二极管(8)用以响应可见光信号发送装置(21)的光信号，并生成相应的电流信号，并传至所述接收端信号处理电路(9)，所述接收端信号处理电路(9)用以根据接收到的电流信号得到相应的模拟信号，并传至所述接收端控制芯片(10)，所述接收端控制芯片(10)用以对接收到的信号进行解码和校验，得到数据流，并通过所述接收端接口电路(11)传输给外部通信设备。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下的可见光无线通信***，其特征在于所述可见光信号发送装置(21)采用白光LED灯。
3.根据权利要求1所述的一种用于井下的可见光无线通信***，其特征在于所述井下光电信号收发装置还有锂电池组，所述锂电池组为井下光电信号收发装置的各个部件供电。
4.根据权利要求1所述的一种用于井下的可见光无线通信***，其特征在于所述井下光电信号收发装置设置在井下作业人员的安全帽上，形成移动的小型数据通信基站。
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