多场景数据传输系统的制作方法

1.本实用新型属于光纤光栅数据传输设备技术领域，涉及一种多场景数据传输系统。


背景技术：

2.光纤光栅是一种通过对光纤折射率进行周期性调制所形成的光纤微结构，也是一种应用广泛的光学元件。光纤光栅数据传输技术是新型传感器技术的重要技术之一，且光纤光栅传感应用范围较为广阔，面对的数据传输场景较为复杂。现有的数据传输为了针对不同场景而采用不同的数据传输模块来实现，且只能利用lora、gprs等技术其各自的优点来单一地实现在某一种场景下的数据传输，而对于复杂环境的数据传输就会有很多困难。现有技术中存在的技术缺陷：
3.一、实用性不足。市场上已有的数据传输模块只能针对单一场景的数据传输，无法应用于复杂环境例如偏远山区等特殊地区的数据传输，同时使用多个模块导致操作过程相当繁琐。
4.二、单一模块应用范围窄。无法应用于复杂环境例如偏远山区等特殊地区的数据传输。
5.三、多种数据传输方式同时使用时，相互之间的双向传输问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种多场景数据传输系统，实现对多个通信单元的统一控制，满足不同场景数据传输的传输需求。
7.为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：一种多场景数据传输系统，包括控制单元和通信单元；
8.所述通信单元包括gprs通信模块、lora通信模块、网口通信模块、nb-iot通信模块和以太网接口通信模块；
9.所述控制单元分别与gprs通信模块、lora通信模块、网口通信模块、nb-iot通信模块和以太网接口通信模块连接，用于不同通信模块的通信控制。
10.本基础方案的工作原理和有益效果在于：控制单元分别gprs通信模块、lora通信模块、网口通信模块、nb-iot通信模块和以太网接口通信模块等五种通信模块连接，五种通信接口集中在同一个模块上，针对不同的场景采用相应的接口，同一时间可向不同场景进行双向数据传输，节约了时间，使数据传输在多场景下能够快速有效的进行。将多种模块结合在一个系统上，减少了分别使用单个模块的复杂程度，既能够实现数据传输，又能够作用于多种场景中，应用范围广，增加其实用性，通信方式更加稳定。
11.gprs通信模块应用于偏远山区信号较差的数据传输，传输信息快速稳定，安全性强。lora通信模块支持低功耗短距离数据传输，抗干扰能力强，应用于短距离无信号或者干扰大的无线通信数据传输。网口通信模块数据传输速率快，应用于高速数据传输。nb-iot通
信模块通信覆盖广、低功耗、低成本、传输稳定，应用于低功耗低成本的数据传输。以太网接口通信模块通讯量大、抗干扰能力强、稳定性好，应用于通讯量大、干扰大等场景的数据通信。
12.进一步，所述gprs通信模块的信号发送端与控制单元上gprs通信模块信号接收端连接，gprs通信模块的控制信号接收端与控制单元上gprs通信模块控制信号发送端连接。
13.结构简单，便于使用。
14.进一步，所述lora通信模块的两个工作模式选择端口分别与控制单元上相对应的工作模式控制端口连接，lora通信模块的信号接收端和信号发送端，分别与控制单元上对应lora通信模块的信号发送端和信号接收端连接。
15.lora通信模块与控制单元对应连接，便于后续数据传输。
16.进一步，所述网口通信模块的信号发送端和信号接收端，分别与控制单元上对应网口通信模块的信号接收端的和信号发送端连接。
17.连接结构简单，便于安装。
18.进一步，所述nb-iot通信模块的信号接收端和信号发送端，分别与控制单元上对应nb-iot通信模块的信号发送端和信号接收端连接，nb-iot通信模块的复位端与控制单元的上电复位端连接。
19.nb-iot通信模块与控制单元的对应端口连接，连接结构简单，便于使用。
20.进一步，所述以太网接口通信模块的数据采集使能端与控制单元的以太网数据采集使能端连接，以太网接口通信模块的数据发送端与控制单元的以太网数据接收端口连接，以太网接口通信模块的数据发送使能端与控制单元的以太网数据发送使能控制端口连接；
21.以太网接口通信模块的工作模式控制输入端与控制单元的以太网工作模块控制端口连接，以太网接口通信模块的载波侦听/接收数据有效端与控制单元上rmii载波侦听接口连接，以太网接口通信模块的中断输出端与控制单元的太网接中断信号输入端口连接。
22.以太网接口通信模块与控制单元的端口对应连接，保证后续数据传输顺利进行。
23.进一步，所述控制单元采用stm32f407单片机。
24.通过stm32f407单片机控制，可以在数据传输过程中按照自己的需要来控制，控制方法简单，使可选择的灵活性大大提高。
附图说明
25.图1是本实用新型多场景数据传输系统的结构示意图；
26.图2是本实用新型多场景数据传输系统的控制单元的结构示意图；
27.图3是本实用新型多场景数据传输系统的gprs通信模块的结构示意图；
28.图4是本实用新型多场景数据传输系统的lora通信模块的结构示意图；
29.图5是本实用新型多场景数据传输系统的网口通信模块的结构示意图；
30.图6是本实用新型多场景数据传输系统的nb-iot通信模块的结构示意图；
31.图7是本实用新型多场景数据传输系统的以太网接口通信模块的结构示意图。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
35.如图1所示，本实用新型公开了一种多场景数据传输系统，包括控制单元和通信单元，通信单元包括gprs通信模块、lora通信模块、网口通信模块、nb-iot通信模块和以太网接口通信模块，控制单元分别与gprs通信模块、lora通信模块、网口通信模块、nb-iot通信模块和以太网接口通信模块电性连接，用于不同通信的切换控制。本方案将不同模块集中于同一个系统，在使用时可按需选取相应的接口，不必再换另外的通信模块，减少了分别使用单个模块的复杂程度，极大的节约了工作时间。本实用新型将五种数据传输方式整合在一起，可根据不同的场景选择不同的传输方式，也可同时向不同的场景传输数据，增加了数据传输的应用范围，且对于某些特殊地区的数据传输具有很强的实用性。
36.优选，如图2所示，控制单元采用stm32f407单片机，用stm32f407单片机来控制输出，保证多种数据传输模式的正常进行，互不干扰。通过对stm32f407单片机的io口设置，实现对五个通信模块的统一控制，不仅保证了主控电路的可靠性也使多种数据传输模式在实际运行的同时，可满足不同场景数据传输的传输需求。且stm32f407单片机控制各个模块的数据传输方法较为主动且有效，具有实用价值，可以带来经济利益。
37.本系统可在其恶劣环境下工作，可使用nb-iot与gprs双网络形式进行通信。优选，采用太阳能供电，内部有电流电压安全检测，这样在偏远地区以及地势险峻的地方也能使用此系统。如图3所示，gprs通信模块的信号发送端与控制单元上gprs通信模块信号的接收端电性连接，gprs通信模块的控制信号接收端与控制单元上gprs通信模块控制信号发送端电性连接。即gprs通信模块的utxd1端与控制单元的pc6端电性连接，gprs通信模块的urxd1端与控制单元的pc7端电性连接。
38.lora通信模块的两个工作模式选择端口，分别与控制单元上相对应的工作模式控制端口电性连接，lora通信模块的信号接收端和信号发送端，分别与控制单元上对应lora通信模块的信号发送端和信号接收端电性连接。如图4所示，lora通信模块的m0端和m1端，分别与控制单元的pc8端及pc9端电性连接，lora通信模块的aux端与控制单元的pc10端电性连接，lora通信模块的rxd端和txd端，分别与控制单元的pb11端和pb12端电性连接。
39.网口通信模块的信号发送端和信号接收端，分别与控制单元上对应网口通信模块
的信号接收端的和信号发送端电性连接，网口通信模块即为rs32串口通信模块，如图5所示。即对应网口通信模块的t1out端和r1in端，分别与控制单元的pc15端和pc14端电性连接。
40.传统的通信方式采用3g、4g网络，不仅容量有限，而且在一些偏远的地方无法达到全覆盖。本系统采用nb-iot技术兼容gprs技术，nb-iot即窄带物联网技术，适用于低功耗，广覆盖的物联网应用。在同样的频段下，nb-iot比现有的gprs提升20db，覆盖面积扩大了100倍，对于一些信号难以到达的地方也能较好覆盖。nb-iot比2g/3g/4g有50-100倍的上行容量提升，nb-iot可比现有无线技术提供50-100倍的接入数，特别适用于大量通信接入。nb-iot通信模块的信号接收端和信号发送端，分别与控制单元上对应nb-iot通信模块的信号发送端和信号接收端电性连接，nb-iot通信模块的复位端与控制单元的上电复位端电性连接。如图6所示，nb-iot通信模块的uart1_rx端和uart1_tx端，分别与控制单元的pc6端和pc7端电性连接，nb-iot通信模块的reset端与控制单元的nrst端电性连接。
41.且大量设备需要使用电池，为了满足电池达到5到10年寿命的使用需求，nb-iot网络借助节电模式和超长非连续接收技术极大降低了终端功耗，可使设备在生命周期绝大部分时间处于极低功耗状态，从而保障电池的使用寿命。nb-iot终端采用窄带技术，基带复杂度低，只使用单天线，采用半双工方式，射频模块成本低，大部分不必要的功能都可以裁剪，同时采用芯片级系统内置功放，降低了对终端flash存储空间、终端尺寸、终端射频等的要求，从而极大降低了nb-iot的终端成本。
42.以太网接口通信模块的数据采集使能端与控制单元的以太网数据采集使能端电性连接，以太网接口通信模块的两个数据发送端，分别与控制单元上相应的以太网数据接收端口电性连接，以太网接口通信模块的数据发送使能端与控制单元的以太网数据发送使能控制端口电性连接。以太网接口通信模块的工作模式控制输入端与控制单元的以太网工作模块控制端口连接，以太网接口通信模块的载波侦听/接收数据有效端与控制单元上rmii载波侦听接口连接，以太网接口通信模块的中断输出端与控制单元的以太网接中断信号输入端口连接。
43.如图7所示，以太网接口通信模块的mdc端与控制单元的pc1端电性连接，以太网接口通信模块的txd0端和txd1端，分别与控制单元的pg13端和pg14端电性连接，以太网接口通信模块的txen端与控制单元的pg11端电性连接。以太网接口通信模块的rxd0/mode0端和rxd1/mode1端，分别与控制单元的pc4和pc5电性连接，以太网接口通信模块的crs_ddv/mode2端与控制单元的pa7端电性连接，以太网接口通信模块的nint/refclko端与控制单元的pa1端电性连接。以太网接口通信模块的txp端、txn端、rxp端和rxn端，分别连接电阻后并联接地。
44.本方案通过将多种通信模块结合在一起，可同时向多个场景传输数据，节约了时间，使数据传输在多场景下能够快速有效的进行。通过stm32f407单片机控制，可以在数据传输过程中按照自己的需要来进行控制，控制方法简单，使可选择的灵活性大大提高。对于将多种通信模块结合在一起，补充市面上可选择的数据传输模块，让数据传输模块不像以前那样只拥有单一场景的传输功能，给偏远地区的数据传输解决了很多难题，对偏远地区的经济发展具有重大意义。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。