移动通信网路中继装置的制作方法

本发明涉及通信装置，具体涉及一种移动通信网路中继装置。

背景技术：

信号中继装置，具体指用于在移动通信网络信号盲区或信号不稳定区域通过有线信道和其他无线信道资源中继传输移动通信网络信号，使该区域内设备能够正常使用移动通信网络进行通信的中继装置，属于电力运维现场检测领域。随着智能电网技术在国内的快速发展与应用，电力用户用电信息采集系统日趋成熟，但其终端设备因安装在各种复杂的环境中，部分地域存在2G、3G或4G信号未覆盖或信号不稳定的情况，造成终端与主站间不能建立连接或连接不稳定，从而出现无法正常抄读终端数据等问题。针对偏远地区、城市建筑的地下室等移动通信网络信号未能覆盖或者信号较弱环境里的电力采集终端无法正常使用移动通信网络进行通信的问题，提出了在230MHz电力专属频段开发提供终端上行数据中转服务的装置，装置一端通过有线信道与集中器交互数据，集中器的上行数据由该装置的近端单元通过230MHz无线信道转发，装置的远端单元将通过230MHz无线信道收到的数据转发到移动通信网络，将中继的数据传递到主站，实现集中器在移动通信网络信号盲区也能与主站正常通信的功能。

中国专利中公开一种授权公告号为CN 204884143U的无公网信号覆盖的专变通信装置，该装置具有一近端和一远端，近端与专变终端就近安装，近端主要由第一主控制单元、第一高速数传电台和第一RJ45以太网数据接入单元组成，所述第一RJ45以太网数据接入单元与第一高速数传电台之间通过第一主控制单元连接，近端通过第一RJ45以太网数据接入单元与专变终端交互数据，并将变终端上行数据通过第一高速数传电台之230MHz无线信道转发出去。该装置虽然实现了集中器在移动通信网路信号盲区的正常通信功能，但是该装置仍然存在的缺点为：1)对于一般的第一RJ45以太网数据接入单元和来说，其仅用于较短距离信号传输，如果信号较远，那么其传输的信号的质量就较差，故不能用于长距离传输信号；2)第一RJ45以太网数据接入单元的芯片在使用时，其芯片端也没有与外部隔离，因此在其传送或接收信号的过程中，其传输的信号会受到干扰，因此因雷击等原因而致使芯片损坏。

技术实现要素：

本发明提供了一种移动通信网路中继装置，通过增强信号延长了以太网传输装置与集中器的信号传输距离。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种移动通信网路中继装置，包括近端单元以及远端单元；

近端单元包括：第一主控制器、第一本地维护接口、以太网传输模块、第一高速数传电台以及第一电源模块，第一本地维护接口、以太网传输模块以及第一高速数传电台均连接至第一主控制器，近端单元通过以太网传输模块与集中器连接，近端单元通过第一本地维护接口与外部用户终端连接，第一电源模块为第一主控制器、第一本地维护接口、以太网传输模块以及第一高速数传电台供电；

远端单元包括：第二主控制器、第二本地维护接口、GPRS模块、第二高速数传电台以及第二电源模块，第二本地维护接口、GPRS模块以及第二高速数传电台均连接至第一主控制器，远端单元安装在GPRS信号覆盖的地点，远端单元通过以GPRS模块与移动通信网路连接，远端单元通过第二本地维护接口与外部用户终端连接，近端单元的第一高速数传电台与远端单元的第二高速数传电台之间形成230MHz射频通道，第二电源模块为第二主控制器、第二本地维护接口、GPRS模块以及第二高速数传电台供电；

其中，以太网传输模块包括：以太网芯片、以太网外围电路、网路变压器以及RJ-45接口端子，以太网外围电路与以太网芯片连接，以太网芯片通过RJ-45接口端子与集中器相连，网路变压器连接于以太网芯片与RJ-45接口端子连接的线路上，以对集中器向以太网芯片发送的信号进行模数转换和放大。

优选的是，RJ-45接口端子的第一端和第二端连接网路变压器的第一对模拟输出输入端，RJ-45接口端子的第三端和第六端连接网路变压器的第二对模拟输入输出端，网路变压器的第一数字输出输入端与以太网芯片的第一对输出端相连，网路变压器的第二数字输入输出端与以太网芯片的第二对输入端相连，在以太网芯片的第二对输入端与网路变压器连接的线路上设置有第一稳压电路，以太网芯片的第一对输出端与网路变压器连接的线路上设置有第二稳压电路，且第一稳压电路与网络变压器的电源端相连，在网络变压器的接地端上连接有稳压接地电路，且稳压接地电路与RJ-45接口端子的第四端、第五端、第七端以及第八端连接。

优选的是，第一稳压电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容，第一电容和第二电容的负极均接地，第二电容的正极用于连接网络变压器的电源端，第一电阻一端与第一电容的正极相连，第一电阻另一端与以太网芯片的第二对输入端的正极相连，第二电阻一端与第一电容的正极相连，第二电阻另一端与以太网芯片的第二对输入端的负极相连。

优选的是，第二稳压电路包括第三电阻、第四电阻以及第三电容，第三电容的负极接地，第三电阻一端及第四电阻一端均与第三电容的正极相连，第三电阻另一端、第四电阻另一端分别与第一对输出端中的正极、负极相连。

优选的是，稳压接地电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、第五电容以及第六电容，第五电容以及第六电容的负极均接地，第五电容以及第六电容的正极均与第四电容的负极连接，第四电容的正极通过第五电阻与网络变压器的接地端相连，第四电容的正极通过第六电阻与RJ-45接口端子的第四端及第五端相连，第四电容的正极通过第七电阻与RJ-45接口端子的第七端以及第八端相连。

优选的是，近端单元还包括：与第一控制器相连的第一红外连接模块；远端单元还包括：与第二控制器相连的第二红外连接模块；第一本地维护接口以及第二本地维护接口均包括：差分数据收发器、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、用户接口端子、第一亚敏电阻、第二亚敏电阻、第一二极管、第二二极管、第八电阻以及第九电阻，差分数据收发器的接收器输出端与第一光电耦合器的输入端连接，第一光电耦合器的输出端与第一控制器或第二控制器的输入端相连，差分数据收发器的接收器输出使能端和驱动器使能端均接至与第二光电耦合器的输出端，第二光电耦合器的输入端与第一控制器或第二控制器的输出端相连，差分数据收发器的驱动器输入端与第三光电耦合器的输出端连接，第三光电耦合器的输入端与第一控制器或第二控制器的输出端相连，差分数据收发器的电源端连接第一电源模块或第二电源模块的5v电源端，用户接口端子的第一端通过第一亚敏电阻连接至第一二极管的阳极，第一二极管的阳极与差分数据收发器的B端相连，第一电源模块或第二电源模块的5v电源端通过第八电阻连接至第一二极管的阳极，第一二极管的阳极与差分数据收发器的A端相连，差分数据收发器的B端相连通过第九电阻连接差分数据收发器的接地端相连，差分数据收发器的接地端与第二二极管的阴极相连，用户接口端子的第二端通过第二亚敏电阻连接至第二二极管的阳极，第二二极管的阳极连接第一二极管的阴极。

优选的是，近端单元还包括：与第一控制器相连的第一显示模块；远端单元还包括：与第二控制器相连的第二显示模块。

优选的是，第一电源模块以及第二电源模块均包括：模数转换器、变压器、降压稳压器、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电解电容以及第二电解电容，模数转换器的火线端接市电高压线，模数转换器的零线端接市电低压线，模数转换器的接地端接地，模数转换器的输出端为第一电源模块或第二电源模块的12v电源端且与变压器的12v端相连，且变压器的12v端接至第七电容的正极，变压器的两接地端、第七电容的负极以及第八电容的负极均接地，变压器的5v端即为第一电源模块或第二电源模块的5v电源端，变压器的5v端连接至降压稳压器的输入端，第十电容的正极以及第二电解电容的正极均连接至降压稳压器的输入端，降压稳压器的接地端、第九电容的负极、第一电解电容的负极第十电容的负极以及第二电解电容的负极均接地，降压稳压器的两输出端、第九电容的正极以及第一电解电容的正极均连接至一节点且该节点为第一电源模块或第二电源模块的3.3v电源端。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

通过设置以太网芯片，实现了近端单元与集中器中间的以太网通讯方式；通过设置以太网外围电路，实现了对以太网芯片的驱动；通过设置网路变压器，实既实现了对信号的模数转化，通过模数转化后方便了以太网芯片接收数据和发送数据，又实现了对信号的放大，信号放大后延长了以太网传输装置与集中器的信号传输距离；通过设置RJ-45接口端子方便了与集中器的连接。

附图说明

图1为移动通信网路中继装置的网路图；

图2为图1中近端单元的电路框图；

图3为图1中远端单元的电路框图；

图4为以太网传输模块的电路图；

图5为第一主控制器或第二主控制器的电路图；

图6为第一本地维护接口或第二本地维护接口的电路图；

图7为第一红外连接模块或第二红外连接模块的电路图；

图8为第一电源模块或第二电源模块的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出了一种移动通信网路中继装置，包括近端单元1以及远端单元2。

如图1以及图2所示，近端单元1包括：第一主控制器11、第一本地维护接口12、以太网传输模块13、第一高速数传电台14以及第一电源模块15，第一本地维护接口12、以太网传输模块13以及第一高速数传电台14均连接至第一主控制器11，近端单元1通过以太网传输模块13与集中器3连接，近端单元1通过第一本地维护接口12与外部用户终端连接，第一电源模块15为第一主控制器11、第一本地维护接口12、以太网传输模块13以及第一高速数传电台14供电。

如图1以及图3所示，远端单元2包括：第二主控制器21、第二本地维护接口22、GPRS模块23、第二高速数传电台24以及第二电源模块25，第二本地维护接口22、GPRS模块23以及第二高速数传电台24均连接至第一主控制器11，远端单元2安装在GPRS信号覆盖的地点，远端单元2通过以GPRS模块23与移动通信网路连接，远端单元2通过第二本地维护接口22与外部用户终端连接，近端单元1的第一高速数传电台14与远端单元2的第二高速数传电台24之间形成230MHz射频通道，第二电源模块25为第二主控制器21、第二本地维护接口22、GPRS模块23以及第二高速数传电台24供电。

如图4所示，其中，以太网传输模块13包括：以太网芯片U10、以太网外围电路、网路变压器U11以及RJ-45接口端子J2，以太网外围电路与以太网芯片U10连接，以太网芯片U10通过RJ-45接口端子J2与集中器3相连，网路变压器连接于以太网芯片U10与RJ-45接口端子J2连接的线路上，以对集中器3向以太网芯片U10发送的信号进行模数转换和放大。

如图4以及图5所示，第一主控制器11和第二主控制器21均采用STM32型号控制芯片，以太网芯片U10采用DM9161型号芯片，以太网芯片U10的MDIO脚、RXD[3]脚、RXD[2]脚、RXD[1]脚、RXD[0]脚、MDINTR#脚、RXCLK脚、CRS脚、COL脚、MDC脚、TXD0脚、TXD1脚、TXD2脚、TXD3脚、SPEEDLED#OP1脚、LINK/ACTLED#OP2脚、DX/COLLED#OP0脚、TX+脚、TX-脚、RX+脚、RX-脚、RXER脚分别与第一主控制器11的PA2脚、PB1脚、PB0脚、PC5脚、PC4脚、PA7脚、PA1脚、PA0脚、PA3脚、PC1脚、PB12脚、PB13脚、PC2脚、PB8脚、PE12脚、PE11脚、PD9脚、PE9脚、PE10脚、PE7脚、PE8脚、PD11脚连接，从而实现以太网芯片U10与第一主控制器11的通信。RJ-45接口端子J2的第一端(即：1号脚)和第二端(即：2号脚)连接网路变压器的第一对模拟输出输入端(即：TX+/RX+脚和TX-/RX-脚)，RJ-45接口端子J2的第三端(即：3号脚)和第六端(即：6号脚)连接网路变压器的第二对模拟输入输出端(即：RX+/TX+脚和RX-/TX-脚)，网路变压器U11的第一数字输出输入端(即：TD+/RD+脚和TD-/RD-脚)与以太网芯片U10的第一对输出端(即：TX+脚和TX-脚)相连，网路变压器U11的第二数字输入输出端(即：RD+/TD+脚和RD-/TD-脚)与以太网芯片U10的第二对输入端(即：RX+脚和RX-脚)相连，在以太网芯片U10的第二对输入端(即：RX+脚和RX-脚)与网路变压器U11连接的线路上设置有第一稳压电路，以太网芯片U10的第一对输出端(即：TX+脚和TX-脚)与网路变压器U11连接的线路上设置有第二稳压电路，且第一稳压电路与网络变压器的电源端VCC相连，在网络变压器的接地端GND上连接有稳压接地电路，且稳压接地电路与RJ-45接口端子J2的第四端(即：4号脚)、第五端(即：5号脚)、第七端(即：7号脚)以及第八端(即：8号脚)连接。通过设置第一稳压电路、第二稳压电路，实现了网路变压器U11与以太网芯片U10之间稳定的信号传输，保证了信号收发的稳定进行，同时第二稳压电路还有稳定网络变压器的电源端VCC输入电压的作用，网络变压器的电源端VCC连接第一电源模块15的5V电源端。

如图4所示，第一稳压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2的负极均接地，第二电容C2的正极用于连接网络变压器的电源端，第一电阻R1一端与第一电容C1的正极相连，第一电阻R1另一端与以太网芯片U10的第二对输入端的正极相连，第二电阻R2一端与第一电容C1的正极相连，第二电阻R2另一端与以太网芯片U10的第二对输入端的负极相连。

如图4所示，第二稳压电路包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第三电容C3，第三电容C3的负极接地，第三电阻R3一端及第四电阻R4一端均与第三电容C3的正极相连，第三电阻R3另一端、第四电阻R4另一端分别与第一对输出端中的正极、负极相连。

如图4所示，稳压接地电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5以及第六电容C6，第五电容C5以及第六电容C6的负极均接地，第五电容C5以及第六电容C6的正极均与第四电容C4的负极连接，第四电容C4的正极通过第五电阻R5与网络变压器的接地端相连，第四电容C4的正极通过第六电阻R6与RJ-45接口端子J2的第四端及第五端相连，第四电容C4的正极通过第七电阻R7与RJ-45接口端子J2的第七端以及第八端相连。第五电容C5的正极处连接以太网传输模块13的外壳地端且与第一主控制器11的PD8端相连，以避免触摸以太网传输模块13的外壳发生触电，第一主控制器11的与该端的连接，用于检测是否已经接地，以检测是否连接安全。

如图5、图6以及图7所示，近端单元1还包括：与第一控制器相连的第一红外连接模块；远端单元2还包括：与第二控制器相连的第二红外连接模块。第一红外连接模块以及第二红外连接模块均采用RIDA型号芯片，第一红外连接模块或第二红外连接模块的Vout脚连接第一主控制器11或第二主控制器21的PD2脚，以实现连接。

第一本地维护接口12以及第二本地维护接口22均包括：差分数据收发器U2、第一光电耦合器E1、第二光电耦合器E2、第三光电耦合器E3、用户接口端子J1、第一亚敏电阻R’1、第二亚敏电阻R’2、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第八电阻R8以及第九电阻R9。其中，差分数据收发器U2采用75LBC184型号芯片。差分数据收发器U2的接收器输出端RO与第一光电耦合器E1的输入端连接，第一光电耦合器E1的输出端485RX与第一控制器或第二控制器的输入端PB11相连，差分数据收发器U2的接收器输出使能端RE和驱动器使能端DE均接至与第二光电耦合器E2的输出端，第二光电耦合器E2的输入端EN与第一控制器或第二控制器的输出端(PE15脚以及PB7脚)相连，差分数据收发器U2的驱动器输入端DI与第三光电耦合器E3的输出端连接，第三光电耦合器E3的输入端485TX与第一控制器或第二控制器的输出端PB10相连，差分数据收发器U2的电源端VCC连接第一电源模块15或第二电源模块25的5v电源端，用户接口端子J1的第一端通过第一亚敏电阻R’1连接至第一二极管VD1的阳极，第一二极管VD1的阳极与差分数据收发器U2的B端相连，第一电源模块15或第二电源模块25的5v电源端通过第八电阻R8连接至第一二极管VD1的阳极，第一二极管VD1的阳极与差分数据收发器U2的A端相连，差分数据收发器U2的B端相连通过第九电阻R9连接差分数据收发器U2的接地端GND相连，差分数据收发器U2的接地端GND与第二二极管VD2的阴极相连，用户接口端子J1的第二端通过第二亚敏电阻R’2连接至第二二极管VD2的阳极，第二二极管VD2的阳极连接第一二极管VD1的阴极。工作时，第一主控制器11或第二主控制器21通过两个输出端，向第二光电耦合器E2的输入端EN输入高低电平，第一亚敏电阻R’1和第二亚敏电阻R’2分别对A端和B端进行过压保护，第一二极管VD1保证A端和B端之间有0.7v的压差，从而保证Vid＝VA-VB中Vid的值始终为正，同时第一红外连接模块和第二红外连接模块分别为第一主控制器11和第二主控制器21提供红外线通信协议，从而实现差分数据收发器U2与第一主控制器11或第二主控制器21的红外线连接。

如图2以及图3所示，近端单元1还包括：与第一控制器相连的第一显示模块16；远端单元2还包括：与第二控制器相连的第二显示模块26。

如图8所示，为了利用市电持续供给电路中需要的稳定的12v、5v以及3v电源，第一电源模块15以及第二电源模块25均包括：模数转换器U7、变压器U8、降压稳压器U9、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第一电解电容C’1以及第二电解电容C’2，模数转换器U7的火线端接市电高压线，模数转换器U7的零线端接市电低压线，模数转换器U7的接地端接地，模数转换器U7的输出端为第一电源模块15或第二电源模块25的12v电源端且与变压器U8的12v端相连，且变压器U8的12v端接至第七电容C7的正极，变压器U8的两接地端、第七电容C7的负极以及第八电容C8的负极均接地，变压器U8的5v端即为第一电源模块15或第二电源模块25的5v电源端，变压器U8的5v端连接至降压稳压器U9的输入端，第十电容C10的正极以及第二电解电容C’2的正极均连接至降压稳压器U9的输入端，降压稳压器U9的接地端、第九电容C9的负极、第一电解电容C’1的负极第十电容C10的负极以及第二电解电容C’2的负极均接地，降压稳压器U9的两输出端、第九电容C9的正极以及第一电解电容C’1的正极均连接至一节点且该节点为第一电源模块15或第二电源模块25的3.3v电源端。

本实施例的工作原理：工作时，近端单元1通过以太网传输模块13与集中器3交互数据，以太网传输模块13的RJ45接口端子收到数据后转发给第一主控制器11，第一主控制器11处理数据后传递给第一高速数传电台14，第一高速数传电台14将收到的数据调制成230MHz的无线信号并进入230MHz射频通道发送出去。第一高速数传电台14和第二高速数传电台24的工作参数：通信频率230MHz，通信速率19200bps。远端单元2通过第二高速数传电台24接入230MHz射频通道接收到数据，然后第二高速数传电台24将无线信号反调制成数字信号，并将数字信号传递给第二主控制器21，第二主控制器21将收到的数据经过处理后转发给GPRS模块，由GPRS模块将数据重新打包发送到移动通信网路，实现数据传输。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。