一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统的制作方法

1.本实用新型属于城市地下综合管廊现场数据传输与汇聚应用领域技术领域，更具体地，涉及一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统。


背景技术：

2.为保障城市地下综合管廊内部设备的安全运行，通常会安装多种传感器或监控设备对管廊内部的情况进行实时监控。因为存在多种监控设备，就会涉及到通信网络的搭建与数据汇聚的问题。管廊中的主干网络的架构目前——最常用的结构是光纤环网，但在每个防火区(管廊中通常200米左右划分一个防火区)内，因为传感器与监控设备的多样性，导致其内部会有多种不同的网络架构同时存在。其结构复杂，进行网络建设时需要布置多种通信和电源电缆。隧道中布线的工作复杂，耗时长，施工成本高。同时网络的复杂，也造成了维护的工作量大，成本相对偏高。


技术实现要素：

3.针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，其目的在于解决城市地下综合管廊中复杂的通信网络搭建与数据汇聚的问题的问题。
4.为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，包括：
5.环网核心模块，以及分别与所述环网核心模块连接的数据处理模块和电力载波模块通讯模块；
6.所述电力载波模块通讯模块与外部设备进行连接，包括plc电力载波模块和plc电力载波模块输出接口，外部设备通过所述plc电力载波模块输出接口和所述plc电力载波模块与所述环网核心模块进行高带宽数据传输；所述数据处理模块对汇聚到所述环网核心模块接收的数据进行处理。
7.优选的，所述plc电力载波模块采用ofdm调制方式，使数据汇聚系统实现高带宽数据传输。
8.优选的，所述plc电力载波模块配置一个主节点和多个从节点，所述主节点以星型或总线型拓扑组网方式与多个从节点连接进行数据传输。
9.优选的，所述总线型组网方式中每个从节点均可作为数据中转节点与相邻从节点进行级联连接，从而拓展数据传输距离。
10.优选的，所述通讯模块还包括rj45连接器。
11.优选的，还包括与所述rj45连接器连接的pse模块，通过所述pse模块实现了poe技术，使所述rj45连接器在为外部设备传输数据的同时，还能给外部设备提供直流电源。
12.优选的，所述poe技术采用si3452方案。
13.优选的，所述通讯模块还包括光纤通讯模块，用于外部设备与所述环网核心模块
进行光纤通讯。
14.优选的，还包括扩展交换机模块，所述扩展交换机模块用于对所述环网核心模块的网络接口进行扩展。
15.优选的，所述系统支持tcp、udp等以太网协议。
16.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
17.(1)本实用新型提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，采用plc电力载波模块，将高带宽电力载波通讯技术应用于数据汇聚系统中，且使用ofdm调制方式，使电力载波通讯具备极大的带宽，实现了高通信带宽的数据传输，支持各种大数据传输的应用场景。
18.(2)本实用新型提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，将poe技术集成于rj45连接器，在使用带poe功能的rj45连接器进行设备接入时，可以满足在数据传输的同时为设备供应电源，实现了数据线与电力线的复用，极大降低了网络结构的复杂度，降低了施工和维护成本。
19.(3)本实用新型提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，支持多个光纤通讯模块组成光纤环网，满足城市地下综合管廊中的主干网络搭建。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统框架图；
21.图2是本实用新型实施例提供的另一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统框架图；
22.图3是本实用新型实施例提供的plc电力载波模块的星型网络拓扑结构；
23.图4是本实用新型实施例提供的plc电力载波模块的总线型型网络拓扑结构。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
25.图1、图2是本实用新型所提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统框架图，如图1和图2所示，该数据汇聚系统包括：环网核心模块，以及分别与环网核心模块网口连接的数据处理模块和多个通讯模块；
26.其中通讯模块与不同的外部设备连接，实现外部设备与环网核心模块之间的数据传输，数据处理模块对汇聚到环网核心模块的数据进行处理，处理的数据经过环网核心模块，通过不同的通讯模块接口发送给外部设备，以此实现外部设备与数据汇聚系统之间的数据交换功能。
27.其中，环网核心模块处于整个数据汇聚系统的核心，该模块是一个带环拓扑组网功能的交换机，配置有多个环网接口，通过网络变压器或阻容的耦合方式与数据汇聚系统
的其他模块进行连接，实现外部设备与数据汇聚系统的数据交换。在一个具体的实施例中，数据汇聚系统还包括扩展交换机模块，该模块核心为交换机芯片，当环网核心模块的环网接口不够用时，使用扩展交换机模块可以进行网口扩展。具体的，根据需求，可以进行8口网口扩展、16口网口扩展。
28.数据处理模块为一个嵌入式系统，根据功能需求可以为单片机系统设备，嵌入式arm系统设备，x86系统设备等，但不限于上述设备。该模块通过网络变压器或阻容的耦合方式与环网核心模块进行连接，对环网核心模块的数据进行处理或计算。
29.通讯模块用于实现外部设备与环网核心模块之间数据传输，在本技术中设置有多个通讯模块，提供多种通讯方式来满足不同的设备与环网核心模块之间的数据通讯。
30.在一个具体的实施例中，通讯模块为电力载波通讯模块，包括plc电力载波模块和plc电力载波模块输出接口，plc电力载波模块使用ofdm调制方式，可以在电力线上实现高带宽数据传输，例如视频流等大数据传输，其最大带宽可以达到百兆，外部设备通过plc电力载波模块输出接口将数据传输给plc电力载波模块，plc电力载波模块通过网络变压器或阻容的耦合方式与环网核心模块进行连接，实现高带宽数据传输。同时plc电力载波通讯方式支持tcp、udp等以太网协议。
31.具体的，plc电力载波模块常用的网络拓扑方式可以为星型或总线型，在一组网络中配置一个设备例如主机为主节点，其余设备为从节点，实现多个设备的数据汇聚，主设备和从设备之间最长电力线距离可以达到300米。这里的从节点设备可以为多种传感器或监控设备，本实施例不做具体限制。
32.如图2所示，是plc电力载波模块星型组网方式，如图3所示是plc电力载波模块总线型组网方式。在总线型网络拓扑方式中，总线型组网方式中每个从节点均可作为数据中转节点与相邻从节点进行级联连接，从而拓展数据传输距离。具体的，最多可以进行10级级联拓展，将总线型拓扑网络通信距离延长到3km。该模块通过网络变压器或阻容的耦合方式与环网核心模块进行连接。通过主节点与多个从节点组网的方式可以满足城市地下综合管廊内部多个设备例如多种传感器或监控设备进行网络搭建时的安全运行，降低系统网络的复杂度。
33.优选的，plc电力载波模块还连接有阻波器，用于防止本数据汇聚系统的plc网络信号发送到其他plc网络中，也防止其他plc网络信号传导进本网络。
34.在另一个具体的实施例，通讯模块包括rj45连接器，rj45连接器通过网线连接外部设备，实现外部设备与环网核心模块数据通讯。优选的，在rj45连接器和环网核心模块之间还连接有网络变压器，网络变压器主要用于信号电平耦合，可以增强信号，使信号传输距离更远；另外当连接到不同电平的设备网口时，不会对数据汇聚系统造成影响。
35.优选的，在本实施例中通讯模块还包括pse模块，pse模块连接系统总电源和rj45连接器，系统总电源为53v直流输出电源，其功率根据供电端口数量进行配置。通过pse模块实现了poe技术，在本实施例中，poe技术使用si3452芯片方案，但不限于该方案。通过系统总电源为poe设备供电，使rj45连接器在与外部设备传输数据的同时，还能给外部设备提供直流电源。当plc电力载波模块数据通信带宽不够时，可以使用poe网口进行大数据量的设备接入。
36.通过将poe技术集成于rj45连接器，在使用带poe功能的rj45连接器进行设备接入
时，可以满足在数据传输的同时为设备供应电源，实现了数据线与电力线的复用，无需再额外为设备增加电源线，极大降低了系统网络结构的复杂度，也降低了施工和维护成本。
37.在另一个具体的实施例，通讯模块包括光纤通讯模块，用于外部设备与环网核心模块进行光纤通讯。在本实施例中，数据汇聚系统至少包括2个光纤通讯模块，实现数据汇聚系统的光纤环网组网。
38.本技术的带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，支持tcp、udp等多种以太网协议的通讯。
39.本技术提供的一种带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统，采用plc电力载波模块，将高带宽电力载波通讯技术应用于数据汇聚系统中，且使用ofdm调制方式，使电力载波通讯具备极大的带宽，实现了高通信带宽的数据传输，支持各种大数据传输的应用场景。另外将poe技术集成于rj45连接器，在使用带poe功能的rj45连接器进行设备接入时，可以满足在数据传输的同时为设备供应电源，实现了数据线与电力线的复用，极大降低了网络结构的复杂度。且支持多个光纤通讯模块组成光纤环网，满足城市地下综合管廊中的主干网络搭建。本技术的带高带宽电力载波通讯方式的数据汇聚系统应用于主要用于城市地下综合管廊的网络搭建中，但不仅限于该场景，在其他与其结构相似工业现场的数据信息网络搭建中同样适用。
40.可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
41.另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本实用新型实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。