CN217689855U - 一种基于光纤环网的节点式测控装置及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光纤环网的节点式测控装置及***，涉及高速公路隧道测控领域，节点式测控装置上的测控装置包括：光纤环网通信单元，所述光纤环网通信单元用于实现所述测控装置的光纤级联通讯；网络通信单元，所述网络通信单元用于实现所述测控装置的以太网通信或则冗余备份；RS485通信单元，所述RS485通信单元用于扩展通讯协议；其中，所述光纤环网通信单元、所述网络通信单元以及所述RS485通信模块分别与测控装置的处理器电性连接。本实用新型提供的节点式测控装置及***连接稳定，极大提高网络稳定性的同时使得数据传输不容易受干扰，还能满足现场的多样化需求。

Description

一种基于光纤环网的节点式测控装置及***

技术领域

本实用新型涉及高速公路隧道测控领域，具体涉及一种基于光纤环网的节点式测控装置及***。

背景技术

对于高速公路隧道的设备测控来说，传统测控装置一般通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）实现参数采集和数据控制。然而，在PLC实际使用过程中，传统模式下PLC集中安装于控制柜，而往往接入设备距离控制柜较远，中间需要大量线缆来长距离传输，容易导致传输干扰，且有故障时需要在设备和控制柜之间来回检查，费时费力；此外，PLC主站与从站之间通过接入以太网环网***通讯，而网络始终存在不可靠或者不稳定的问题，一旦网络故障PLC从站即失去控制完全瘫痪，***可靠性无法保障，特别地，针对高速隧道这种可靠性要求高的应用场景，因网络故障引起的***瘫痪是不可接受的，不仅增加人力维护成本，而且在遇到事故时可能带来隧道整体的通行混乱，影响行车安全；目前在市面上，还没有一种能替代PLC的测控设备。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是传统测控装置在进行高速公路隧道测控中，使用PLC容易产生传输干扰，网络不稳定且无法满足现场的多样化需求，目的在于提供一种基于光纤环网的节点式测控装置及***，解决上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于光纤环网的节点式测控装置，包括测控装置，包括：

光纤环网通信单元，所述光纤环网通信单元用于实现测控装置的光纤级联通讯；

网络通信单元，网络通信单元用于实现测控装置的以太网通信或则冗余备份；

RS485通信单元，RS485通信单元用于扩展通讯协议；

其中，光纤环网通信单元、网络通信单元以及RS485通信模块分别与测控装置的处理器电性连接。

在本申请的一种可选地实施例中，光纤环网通信单元包括用于支持光纤环网通讯的光模块，所光模块与处理器电性连接。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合光模块单元设置有SFP接口。

在本申请的一种可选地实施例中，网络通信单元包括以太网通信模块，以太网通信模块用于实现业务接入以及太网环网的数据采集传输，处理器与以太网通信模块电性连接。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合以太网通信模块设置有百兆网络接口。

在本申请的一种可选地实施例中，RS485通信单元包括RS485接口模块，RS485接口模块通过通讯协议实现测控装置数据交互，处理器与RS485接口模块电性连接。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合RS485接口模块设置有RS485通讯接口。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括开关量模块，所述测控装置的壳体配合所述开关量模块设置有接口。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括蓝牙模块，蓝牙模块用于实现测控装置的配置和控制，蓝牙模块与处理器电性连接。

第二方面，本使用新型实施例提供了一种基于光纤环网的节点式测控***,包括控制中心以及若干个如前的一种基于光纤环网的节点式测控装置，多个节点式测控装置通过SFP接口级联在一起形成链式结构，链式结构通过与控制中心级联形成封闭的主机-节点式光纤环网***。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型提供的节点式测控装置，通过光纤环网通信单元、网络通信单元以及RS485通信模块的设置，代替了现有技术使用PLC进行数据采集的传统方式，极大提高了网络稳定性，测控装置上配合各个单元设置有相应接口，能有效满足操作现场多样化的需求，在此基础上，本实用新型提供的基于光纤环网的节点式测控***，多个节点式测控装置通过SFP光纤接口级联在一起形成链式结构，从而摆脱传统PLC集中安装的方式，方便就近安装和施工布线，大大减短设备到测控装置连线，减少干扰，同时节点式测控装置与控制中心采用成环结构，数据从环网两个方向均能与控制中心通讯，因此中间任意点光纤断开都不影响，可靠性得到极大提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实施例提供的基于光纤环网的节点式测控装置的整体构架图；

图2为本实施例提供的基于光纤环网的节点式测控装置的外壳面板图：

图3为本实施例提供的基于光纤环网的节点式测控***的***构架图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

传统高速公路隧道设备传统上一般采用测控装置PLC实现采集和控制。而PLC的通讯采用主从站模式，主站负责逻辑控制下发从站，从站负责采集数据上报主站和反向执行输出。PLC虽然使用广泛，却也存在不少的缺点，例如，PLC一般集中安装在控制柜里，而往往接入设备距离控制柜较远，中间需要大量线缆来长距离传输，网络不稳定且传输易受干扰。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种基于光纤环网的节点式测控装置，如图1与图2所示，包括测控装置，包括：

光纤环网通信单元，所述光纤环网通讯用于实现所述测控装置之间光纤级联通讯；

网络通信单元，所述网络通信单元用于实现所述测控装置的以太网通信或则冗余备份；

RS485通信模块，所述RS485通信模块用于扩展通讯协议；

其中，所述光纤环网通信单元、所述网络通信单元以及所述RS485通信模块分别与测控装置的处理器电性连接。

本领域技术人员应当知道的是，本实用新型中，级联通讯中主站可以对单个节点发送指令，也可以对所有节点发送指令，设计的通信方式以及节点之间的连通方法为本领域技术人员所熟悉的公知常识，这里不再赘述，本技术方案中涉及到的以太网通信以及实现沉余备份等技术手段也为本领域的常用技术手段，同样不再赘述。

在本申请的一种可选地实施例中，所述光纤环网通信单元包括用于支持光纤环网通讯的光模块，所述光模块与所述处理器电性连接。

其中，所述光纤环网通信单元可以直接替代PLC从站，将采集信息通过光纤级联模式汇集到类似PCL主站的控制中心进行处理，具体到本实施例中，本实施例采用的集成光模块为单模单纤，中心波长1310/1550nm;传输距离20KM，其目的在于，代替现有技术中使用大量线缆进行长距离传输，需要说明的是，本实施例中所选用的光模块仅为高速公路隧道场景下的一种优选光模块，不对光模块的具体型号进行限定，进一步的，光模块的封装类型，包括QSFP-DD、QSFP28、QSFP+、SFP28、SFP/eSFP、CXP、CFP等，不做进一步限定，其中封装过程所使用的技术手段均为本领域技术人员已知的方式方法，这里不再赘述。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合所述光模块设置有SFP接口，其中，作为本实施例的一个优选实施例，SFP光模块接口数量为二，用之以支持光纤通信，其目的在于，使多个测控装置通过SFP光纤接口级联在一起形成链式结构，从而最终实现光纤环网的构建，具体到本实施例中，结合如图2所示，以节点2为例，节点2包括两个SFP光纤接口，其中一个SFP光纤接口与节点1连接同时另一个SFP光纤接口与节点3连接从而实现节点1，节点2以及节点3之间的串联，其余节点亦复如是，最终形成所述链式结构，本领域技术人员应当清楚知道的是，节点式测控装置进行级联时，为保证交换机间的中继链路具有足够的带宽，可采用的技术手段有全双工技术和链路汇聚技术，不作进一步限定，其中，所述全双工技术和链路汇聚技术为本领域的公知常识手段，此处不再赘述。

在本申请的一种可选地实施例中，所述网络通信单元包括以太网通信模块，所述以太网通信模块用于实现业务接入以及太网环网的数据采集传输，所述处理器与所述以太网通信模块电性连接。

本实施例中，以太网通信模块的型号可以为10M Base-T、100M Base-T、1000MBase-T以及10G Base-T等，均为市面常见型号，不作具体限定，特别的，为同时实现业务接入以及太网环网的数据采集传输，特别地，可以选择增加设置一条传输线缆，也可以选择在网络变压器中的变压器的次级侧的中间抽头不连接电源或者接地，而是接收单端信号，并利用中间抽头串联接地连接的中间抽头电容、共模电阻，将单端信号转换成共模信号，从而通过网络端口连接双绞线，向外传输；同时，网络变压器仍然可以正常传输差分信号。从而达到以太网通信模块同时实现业务接入以及太网环网的数据采集传输的目的，需要注意的是，本实施例仅示例性地举出两种实现方法以供参考，对具体方法不做进一步限定。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合所述以太网通信模块设置有百兆网络接口。在本实施例中，如图2所示，百兆网络接口的数量为一，本申请中百兆网络接口作为辅助接口，其目的在于作为光纤环网通讯的备用，以实现本测控装置支持以太网环网和光纤环网两种模式的连接，目的在于进一步提高网络连接以及数据传输的稳定性

在本申请的一种可选地实施例中，所述RS485通信单元包括RS485接口模块，所述RS485接口模块通过通讯协议实现所述测控装置数据交互，所述处理器与所述RS485接口模块电性连接。本领域技术人员应当知道的是，RS485总线可以采用轮询的方法，逐个对总线上的设备进行数据采集，也可以采用多通道、多线程并行采集的方法，本实施例不做进一步限定。

在本申请的一种可选地实施例中，测控装置的壳体配合所述RS485接口模块设置有RS485通讯接口。作为优选的实施例，如图2所示，RS485通讯接口的数量为二，现有技术中，高速公路以及公路隧道测控设备在由上位机***通过RS485接口方法进行数据采集时，往往上位机***通常只有1个RS485接口，导致多种测控设备只能以并联的方式接到上位机***的RS485接口。上位机***的RS485接口以轮询RS485设备地址的方式采集数据，完成后再进行下一个RS485设备地址的数据采集，无法实现多个RS485设备的同步采集，为解决此问题，本实施例的测控装置上配置有两个RS485接口模块。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括开关量模块，所述测控装置的壳体配合所述开关量模块设置有接口。具体到本实施例中，该测控装置可支持10路开关量输入以及10路开关量输出，其目的在于满足绝大部分单点应用，所述接口数量为二且分别对应所述10路开关量输入以及所述10路开关量输出，需要注意的是，开关量模块采用的协议类型以及使用的接口类型均为市场常见类型，这里不作进一步限定。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实现测控装置的配置和控制，所述蓝牙模块与所述处理器电性连接。

实施例2

第二方面，本使用新型实施例提供了一种基于光纤环网的节点式测控***,如图3所示，包括控制中心以及若干个如前所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，多个所述节点式测控装置通过SFP接口级联在一起形成链式结构，所述链式结构通过与所述控制中心级联形成封闭的光纤环网***。

现有模式中，PLC的通讯采用主从站模式，主站负责逻辑控制下发从站，从站负责采集数据上报主站和反向执行输出，但PLC集中安装在控制柜里，而往往接入设备距离控制柜较远，中间需要大量线缆来长距离传输，然而本实用新型提供的节点式测控***，将链式结构替代PLC从站，将采集信息通过光纤级联模式汇集到类似PCL主站的控制中心进行处理，进一步的，本***的测控装置采用链式结构分布，可以在隧道里靠近设备安装或者多个设备选择一个距离合适的点安装，这样可以大大减短设备到测控装置连线，减少干扰。在遇到故障时因距离短查找故障，或者替换连线都很方便，在此基础上，由于节点式测控装置采用光纤级联方式通讯，形成一个封闭，独立运行网络，可靠性高，不易受到干扰。同时采用成环结构，数据从环网两个方向均能与控制中心通讯，因此中间任意点光纤断开都不影响，可靠性得到极大提高。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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)

1.一种基于光纤环网的节点式测控装置，所述测控装置设置有壳体，其特征在于，包括：

光纤环网通信单元，所述光纤环网通信单元用于实现所述测控装置的光纤级联通讯；

网络通信单元，所述网络通信单元用于实现该节点式测控装置的以太网通信或则冗余备份；

RS485通信模块，所述RS485通信模块用于扩展通讯协议；

其中，还包括处理器，所述光纤环网通信单元、所述网络通信单元以及所述RS485通信模块分别与所述处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，所述光纤环网通信单元包括用于支持光纤环网通讯的光模块，所述光模块与所述处理器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，测控装置的壳体配合所述光模块设置有SFP接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，所述网络通信单元包括以太网通信模块，所述以太网通信模块用于实现业务接入以及太网环网的数据采集传输，所述处理器与所述以太网通信模块电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，测控装置的壳体配合所述以太网通信模块设置有百兆网络接口。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，所述RS485通信单元包括RS485接口模块，所述RS485接口模块通过通讯协议实现所述测控装置数据交互，所述处理器与所述RS485接口模块电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，测控装置的壳体配合所述RS485接口模块设置有RS485通讯接口。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，还包括开关量模块，所述测控装置的壳体配合所述开关量模块设置有接口。

9.根据权利要求1所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实现测控装置的配置和控制，所述蓝牙模块与所述处理器电性连接。

10.一种基于光纤环网的节点式测控***,包括控制中心以及若干个如权利要求1-9任意一项所述的一种基于光纤环网的节点式测控装置，其特征在于，多个所述测控装置通过SFP接口级联在一起形成链式结构，所述链式结构通过与所述控制中心级联形成封闭的主机-节点式光纤环网***。

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