CN205545955U - 一种在隧道内进行无线通信的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在隧道内进行无线通信的***，***包括：隧道机器人、多个AP、交换机、管理服务器；其中，隧道机器人内部配置有第一网卡和第二网卡，用于利用第一网卡和第二网卡轮流与各AP建立无线网络连接，通过建立的无线网络连接向管理服务器传输数据；多个AP，配置于隧道内部，各AP分别通过馈线与定向天线连接，并通过光纤干线分别与交换机连接，多个AP用于通过交换机经由光纤干线与配置于隧道外部的管理服务器建立网络连接，将隧道机器人发送的数据转发给管理服务器。本实用新型实现了低成本的隧道内网络数据传输，并可保持数据传输的及时性和流畅性。

Description

一种在隧道内进行无线通信的***

技术领域

本实用新型属于计算机及无线网络技术领域，尤其涉及一种在隧道内进行无线通信的***。

背景技术

随着城市化的建设发展，城市用电负荷高速增长、土地资源稀缺、居民对城市景观、居住环境提出更高的要求。传统的城市架空线输电方式已不符合城市发展趋势，使用电力隧道作为敷设城市高压电缆的通道，已成为城市发展的潮流。

电力隧道内部的运行环境较为复杂，且阴暗潮湿，空气流通不畅，不利于维护人员展开巡检工作，为有效监测隧道内环境参数和电缆状况，排除安全隐患，隧道巡检机器人的使用成为维护电力隧道安全运行的必要手段。为了保证隧道机器人在整条隧道中能够与控制中心机房进行正常通信，向控制中心机房传输视频图像、语音、控制指令及环境监测数据，现有技术中主要采用以下两种通信方法：1、使用泄露电缆对隧道进行信号覆盖，无线信号通过电缆槽孔向外界辐射；2、使用微蜂窝联合组网方式进行覆盖。

然而，上述第一种方法在距离比较长时，信号衰减比较大，并且由于泄露电缆价额昂贵，因此通信成本也比较高。上述第二种方法通信按流量计算，使用费用也较高。因此现有技术存在着造价成本高、通信不稳定等缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供一种在隧道内进行无线通信的***，旨在解决现有技术中存在的造价成本高、通信不稳定等技术问题，实现了低成本的隧道内网络数据传输，并可保持数据传输的及时性和流畅性。

本实用新型提供一种在隧道内进行无线通信的***，所述***包括：隧道机器人、多个无线访问接入点AP、交换机以及管理服务器；其中，所述隧道机器人内部配置有第一网卡和第二网卡，所述隧道机器人用于在隧道内控制第一网卡与第一AP建立第一无线网络连接，通过所述第一无线网络连接向管理服务器传输数据，并控制第二网卡扫描AP，按照预置的路线行进，根据所述隧道机器人行进的方向，确定第二AP以及网络切换点，当检测到所述隧道机器人到达所述网络切换点时，控制所述第二网卡与所述第二AP建立第二无线网络连接，并断开所述第一无线网络连接，通过所述第二无线网络连接向所述管理服务器传输所述数据，并控制所述第一网卡扫描所述AP；所述多个AP，配置于所述隧道内部，各所述AP分别通过馈线与定向天线连接，并通过光纤干线分别与所述交换机连接，所述多个AP用于通过所述交换机经由所述光纤干线与配置于所述隧道外部的所述管理服务器建立网络连接，将所述隧道机器人发送的所述数据转发给所述管理服务器。

从上述本实用新型实施例可知，通过在隧道内布置多个无线访问接入点，隧道机器人在沿预置路线执行巡检任务的过程中，利用第一网卡与第二网卡交替与沿途的多个无线访问接入点分别建立网络连接，并切换新建立的网络连接向管理服务器传输数据，相较于现有技术，本实用新型一方面由于利用无线访问接入点进行无线连接，因此具有成本低的优点，另一方面，通过利用双网卡轮流交替接入无线网络，可以保持数据传输的及时性和流畅性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的在隧道内进行无线通信的***的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的在隧道内进行无线通信的***的应用环境图；

图3是本实用新型实施例提供的在隧道内进行无线通信的***中网络切换点指示装置的设置示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的在隧道内进行无线通信的***的结构示意图。如图1所示，该***包括：隧道机器人101、多个无线访问接入点AP102、交换机103以及管理服务器104。

其中，隧道机器人101内部配置有第一网卡和第二网卡，用于在隧道内控制第一网卡与第一AP建立第一无线网络连接，通过第一无线网络连接向管理服务器104传输数据，并控制第二网卡扫描AP102，按照预置的路线行进，根据隧道机器人101行进的方向，确定第二AP以及网络切换点，当检测到隧道机器人101到达网络切换点时，控制第二网卡与第二AP建立第二无线网络连接，并断开第一无线网络连接，通过第二无线网络连接向管理服务器104传输数据，并控制第一网卡扫描AP102。

多个AP102，配置于隧道内部，且相邻两个AP102之间的信号覆盖重叠区域的信号质量满足预置通信标准，多个AP102通过馈线与定向天线连接，并通过光纤干线分别与交换机103连接，用于通过交换机103经由光纤干线与配置于隧道外部的管理服务器104建立网络连接，将隧道机器人101发送的数据转发给管理服务器104。

结合图2，具体地，在隧道中布置多个AP102，各AP102通过光纤干线与交换机103连接，通过交换机103将隧道机器人101发送的数据转发给隧道外部的管理服务器104，管理服务器104再经由电力专网，将接收的数据基于远动通讯规约上报给电力管理***105，以便电力管理***105的各管理平台对上述数据进行处理。

各AP102通过馈线与定向天线连接，通过定向天线收发无线射频信号，从而使得无线信号覆盖整条隧道。AP在隧道中布局时，为了保证通信质量要求，需使得相邻AP信号覆盖重叠区域信号质量符合预置标准。

优选地，将整条隧道按照预置的距离分割为多个隧道段，并在每个隧道段中配置一名隧道机器人101，隧道机器人101用于在各自所属隧道段内循环往返执行巡检任务，拍摄所属隧道段内的隧道画面并通过与各AP102建立的无线网络，发送给管理服务器104。

由于隧道机器人101传输音视频流，控制指令等信息对实时性、通信带宽要求较高，使用单网卡切换无线网络耗时较长，容易导致隧道机器人101与控制中心断开连接，且重连过程较长，无法满足实际需求。为了解决上述实时性的问题，保持数据传输的及时性和流畅性，每名隧道机器人101内部都配置有第一网卡和第二网卡。并且，优选地，软件平台使用Centos 7.0操作***，无线网络配置工具使用wpa_supplicant开源工具。

隧道机器人101在开始执行巡检任务时，首先对第一网卡的互联网协议IP地址、第一网卡的媒体访问控制MAC地址以及第二网卡的MAC地址进行配置，隧道机器人101可以将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址设置为一致，也可以设置为不一致。当隧道机器人101进入隧道到达预置行进路线的起点后，例如：隧道口，或指定巡检隧道段内的第一个网络切换点，控制第一网卡与布置在预置路线起点附近的第一AP建立第一无线网络连接，并在网络连接成功建立后通过第一无线网络连接向管理服务器104传输数据，如传输拍摄的隧道内情况的音视频数据。同时，控制第二网卡持续扫描AP102。

隧道机器人101中配置有网络切换点列表，该列表中记载了布置在预置的行进路线上的各网络切换点的位置，以及各网络切换点各自对应的AP。与网络切换点对应的AP是距离该网络切换点最近的AP。隧道机器人101在按照预置的行进路线行进的同时，根据行进的方向以及网络切换点列表中的各网络切换点的位置，确定行进的方向上，距离自身最近的网络切换点及该网络切换点对应的AP，即需要通过第二网卡接入的第二AP。

隧道机器人101根据行进的速度以及确定出的行进方向上距离自身最近的网络切换点的位置，实时检测自身与该网络切换点之间的距离变化，当检测到自身与该网络切换点之间的距离为0或接近0时，控制第二网卡与第二AP建立第二无线网络连接，并断开第一无线网络连接，同时配置第二网卡的IP地址，然后通过第二无线网络连接向管理服务器104传输数据，并控制第一网卡扫描AP。然后隧道机器人101继续行进，根据行进的方向确定下一个网络切换点和对应的AP，并当检测到自身到达下一个网络切换点时，控制第一网卡与该网络切换点对应的AP建立网络连接，断开第二无线网络连接，通过建立的网络连接向管理服务器104传输数据，同时控制第二网卡扫描AP，如此循环往复，直至到达预置路线的终点，然后沿路返回，并在途中继续重复上述操作。

进一步地，若第二网卡在隧道机器人101到达网络切换点时未扫描到第二AP，则隧道机器人101控制第二网卡与扫描到的行进方向上信号最强的AP建立第二无线网络连接，同时，向管理服务器104发送报警信息，以通知管理服务器104第二AP发生故障，无法提供网络连接。可以理解地，若第二网卡也未扫描到除了第二AP之外的其他AP，则隧道机器人101保持第一无线网络连接继续行进，直至第二网卡扫描到行进方向上可提供网络连接且信号最强的AP，并与该AP建立第二无线网络连接。

进一步地，为了避免因第一网卡和第二网卡有不同的MAC地址和IP地址，而造成隧道机器人101与控制中心的管理服务器104通信的断开以及重连，以及因隧道机器人101的IP地址的改变，导致的管理服务器104的区分困难的增加，在本实施例中，第一网卡和第二网卡具有相同的MAC地址和IP地址。具体地，隧道机器人可在控制第一网卡与第一AP建立第一无线网络连接之前，配置第一网卡和第二网卡的MAC地址的时候，将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址配置为一致，其中，隧道机器人可以按照用户自定义的MAC地址配置第一网卡和第二网卡的MAC地址，也可以按照第一网卡的真实MAC地址配置第二网卡的MAC地址，或者按照第二网卡的真实MAC地址配置第一网卡的MAC地址。在控制第二网卡与第二AP成功建立第二无线网络连接，并断开第一网络连接后，隧道机器人101按照第一网卡的IP地址，设置第二网卡的IP地址，同时清除第一网卡的IP地址，然后再通过第二无线网络连接向管理服务器传输数据。这样，对于链路层以上的协议栈来说，无论哪块网卡进行数据通信，均被认为是同一块网卡，连接不会断开进行重连。

需要说明的是，在实际应用中，上述第一网卡的MAC地址和IP地址以及第二网卡的MAC地址和IP地址存在以下4种设置方式：

1、将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址设置为一致，将第一网卡的IP地址和第二网卡的IP地址设置为不一致；

2、将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址设置为不一致，将第一网卡的IP地址和第二网卡的IP地址设置为一致；

3、将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址设置为一致，将第一网卡的IP地址和第二网卡的IP地址设置为一致；

4、将第一网卡的MAC地址和第二网卡的MAC地址设置为不一致，将第一网卡的IP地址和第二网卡的IP地址设置为不一致。

优选为上述第3种设置方式。

进一步地，该***还包括：用于辅助隧道机器人101确定网络切换点的多个网络切换点指示装置，各网络切换点指示装置分别设置于隧道内相邻两个AP之间的信号重叠区域，距离相邻两个AP之间的中心点预置距离的位置，且各相邻两个网络切换点标签之间的距离至少为4米。例如图3所示，若在相邻两个AP1和AP2之间设置两个网络切换点指示装置，则将这两个网络切换点指示装置分别设置在相邻两个AP1和AP1之间的中心点的左右两侧S1和S2处。

具体地，网络切换点装置可以但不限于包括：切换点指示灯或切换点广播装置。其中，切换点指示灯可设置在隧道内与网络切换点列表中记录的网络切换点的位置对应的位置，例如：隧道内对应位置的墙体上、地面上，隧道机器人101可根据实时拍摄的隧道内的画面中的切换点指示灯的位置变化，分析自身与行进方向上距离自身最近的切换点指示灯之间的距离，从而判断是否到达网络切换点，并根据行进日志以及网络切换点列表，确定到达的是第几个网络切换点以及对应的AP。或者，通过切换点广播装置利用蓝牙、无线保真等近距离通信技术在预置范围内(如0.5米)发送包含所属网络切换点信息的无线广播，隧道机器人101可在监听到切换点广播装置发送的该无线广播时，根据广播信号的强弱变化，确定是否到达网络切换点，根据广播信号中携带网络切换点信息以及预置的网络切换点列表，确定当前到达的网络切换点对应的AP。通过网络切换点装置的辅助可以帮助隧道机器人更快地确定即将到达的网络切换点及对应的AP。

本实用新型实施例提供的在隧道内进行无线通信的***，通过在隧道内布置多个无线访问接入点，隧道机器人在沿预置路线执行巡检任务的过程中，利用第一网卡与第二网卡交替与沿途的多个无线访问接入点分别建立网络连接，并切换新建立的网络连接向管理服务器传输数据，相较于现有技术，本实用新型一方面由于利用无线访问接入点进行无线连接，因此具有成本低的优点，另一方面，通过利用双网卡轮流交替接入无线网络，可以保持数据传输的及时性和流畅性。

以上为对本实用新型所提供的在隧道内进行无线通信的***的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种在隧道内进行无线通信的***，其特征在于，所述***包括：隧道机器人、多个无线访问接入点AP、交换机以及管理服务器；

其中，所述隧道机器人内部配置有第一网卡和第二网卡，所述隧道机器人用于在隧道内控制第一网卡与第一AP建立第一无线网络连接，通过所述第一无线网络连接向管理服务器传输数据，并控制第二网卡扫描AP，按照预置的路线行进，根据所述隧道机器人行进的方向，确定第二AP以及网络切换点，当检测到所述隧道机器人到达所述网络切换点时，控制所述第二网卡与所述第二AP建立第二无线网络连接，并断开所述第一无线网络连接，通过所述第二无线网络连接向所述管理服务器传输所述数据，并控制所述第一网卡扫描所述AP；

所述多个AP，配置于所述隧道内部，各所述AP分别通过馈线与定向天线连接，并通过光纤干线分别与所述交换机连接，所述多个AP用于通过所述交换机经由所述光纤干线与配置于所述隧道外部的所述管理服务器建立网络连接，将所述隧道机器人发送的所述数据转发给所述管理服务器。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：用于辅助所述隧道机器人确定所述网络切换点的多个网络切换点指示装置，各所述网络切换点指示装置，分别设置于所述隧道内相邻两个所述AP之间的信号重叠区域，距离相邻两个所述AP之间的中心点预置距离的位置。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，相邻两个所述网络切换点指示装置之间的距离至少为4米。

4.根据权利要求2或3所述的***，其特征在于，所述网络切换点指示装置包括：切换点指示灯或切换点广播装置。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一网卡的媒体访问控制MAC地址与所述第二网卡的MAC地址一致，所述第一网卡的互联网协议IP地址与所述第二网卡的IP地址一致。