一种基于可见光通信的无线局域网系统的制作方法

本发明属于局域网通信技术领域，具体涉及一种基于可见光通信的无线局域网系统。

背景技术：

可见光通信技术是一种利用可见光光波作为信号载体进行无线高速通信的光无线通信技术。可见光通信利用的可见光光谱是一种无监管的、自由使用的频谱资源，最重要的是可见光通信与现有的射频(radiofrequency，rf)通信互不干涉。可见光通信技术采用现有的半导体照明器件(lightemittingdiodes，led)作为通信的发射机，利用led光源高速的亮灭传递信号。可见光照明与数字通信一体化的可见光通信技术推动着下一代照明与接入网技术的进步。通照一体也使可见光通信系统迅速发展成为一种可行并且富有吸引力的通信技术，进而成为一种发展最快的光无线通信技术。在过去几年时间里，可见光通信技术得到了更多的关注，有更多的研究人员投入到可见光通信技术的研究事业中。目前，野外石油钻井作业地处偏僻，网络不稳定的问题仍然存在。

同一空间内相邻光源之间存在较强的信号干扰。相邻两灯的信号干扰主要是指在同一空间内，不可避免的会出现不同光源光照区域重叠的情况，针对这一情况，当用户将可见光通信接收设备置于该重叠区域内时，可见光通信接收设备接收到两个灯发送的光信号，进而出现两个灯的信号相互干扰的情况，影响通信质量，甚至使通信链路中断。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种基于可见光通信的无线局域网系统，以解决石油钻井作业过程中网络不稳定的问题，以及多个信号源时存在信号干扰的问题。

本发明涉及的基于可见光通信的无线局域网系统，包括安装在若干个光源、可见光通信接收设备、计算机、可编程控制器plc、触摸操作屏、工控机、传感器；所述光源、计算机和plc均安装在控制室，所述触摸操作屏和工控机均安装在操作室，所述传感器安装在石油钻机各部件上，包括采集钻机工况数据信息的各类数字传感器；所述光源既用于照明，又作为信号源进行信号传输；所述可见光通信接收设备用于接收光源传输来的信号；所述计算机用于接收光信号，完成光信号向电信号转换并解调出网络数据；所述plc与计算机连接，直接采集现场所述传感器的采集的数据，并用于控制参数显示，数据记录、操作控制等；plc、触摸操作屏、工控机通过总线接口与现场总线系统连接；触摸操作屏和工控机为人机交互界面。

优选的，所述相邻光源采用不同颜色的灯芯作为通信的信号源，每个光源中其余灯芯只作为照明光源使用；所述可见光通信接收设备包括自动检测模块和若干个光电探测芯片，不同光电探测芯片通过滤光片实现不同颜色信号源产生的信号波段的信号接收，自动检测模块用于检测不同颜色的光强，判断可见光通信接收设备在不同颜色光信号重叠区域，判断接收哪一种颜色的光信号，从而将照明重叠区域的光信号区分开。

本发明所述触摸操作屏用于显示绞车、泥浆泵等设备的运行状态、各类设备的操作指引等信息；所述工控机用于直接控制绞车、泥浆泵等设备，记录设备运行的各种信息。

本发明各类传感器采集的数据包括润滑系统的油压、油位和油温等，各类设备减速箱的油温和油位等，电机运行信号、发电机的运行情况等，通过对这些数据进行处理及分析，形成现场设备状态数据库。

优选的，所述plc还具有故障预警单元和远程监控单元；所述故障预警单元根据各类传感器采集的数据及状态数据库，推断出相关设备存在的问题，在设备发生故障前进行提示；所述远程监控单元用于监控现场设备的运行状态。

优选的，所述plc还与移动终端实现无线通讯，所述移动终端可以为手机、平板电脑等设备，实现钻机远程监控。

优选的，所述光源为led光源。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用可见光无线网络为野外石油钻井作业提供网络，将网络的数据信号通过芯片进行二进制编码并加载在光源的电源中形成信号源，光源发出的光线有被光电探测器探测和接收，经过解码后还原出网络信号，为计算机提供网络，计算机和plc连接，从而实现对是石油钻机及现场作业的自动控制，网络更加稳定，易于实现；本发明涉及的基于可见光通信的无线局域网系统，通过波分复用技术，解决了在不同光源交叉覆盖的区域内存在信号干扰的问题，降低了光源间的信号干扰，使用波分复用技术区分信号重叠区域的不同信号，在灯端，使相邻光源采用不同颜色的灯芯作为通信的信号源；在可见光通信接收设备端，采用多个光电探测芯片，不同探测芯片通过滤光片实现不同颜色光源产生的信号接收，实现了将照明重叠区域的光信号区分开的效果；

附图说明

图1为本发明相邻光源波分复用示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的基于可见光通信的无线局域网系统，包括安装在若干个光源、可见光通信接收设备、计算机、可编程控制器plc、触摸操作屏、工控机、传感器；所述光源、计算机和plc均安装在控制室，所述触摸操作屏和工控机均安装在操作室，所述传感器安装在石油钻机各部件上，包括采集钻机工况数据信息的各类数字传感器；所述光源既用于照明，又作为信号源进行信号传输；所述可见光通信接收设备用于接收光源传输来的信号；所述计算机用于接收光信号，完成光信号向电信号转换并解调出网络数据；所述plc与计算机连接，直接采集现场所述传感器的采集的数据，并用于控制参数显示，数据记录、操作控制等；plc、触摸操作屏、工控机通过总线接口与现场总线系统连接；触摸操作屏和工控机为人机交互界面。

优选的，所述相邻光源采用不同颜色的灯芯作为通信的信号源，每个光源中其余灯芯只作为照明光源使用；所述可见光通信接收设备包括自动检测模块和若干个光电探测芯片，不同光电探测芯片通过滤光片实现不同颜色信号源产生的信号波段的信号接收，自动检测模块用于检测不同颜色的光强，判断可见光通信接收设备在不同颜色光信号重叠区域，判断接收哪一种颜色的光信号，从而将照明重叠区域的光信号区分开。

本发明所述触摸操作屏用于显示绞车、泥浆泵等设备的运行状态、各类设备的操作指引等信息；所述工控机用于直接控制绞车、泥浆泵等设备，记录设备运行的各种信息。

本发明各类传感器采集的数据包括润滑系统的油压、油位和油温等，各类设备减速箱的油温和油位等，电机运行信号、发电机的运行情况等，通过对这些数据进行处理及分析，形成现场设备状态数据库。

优选的，所述plc还具有故障预警单元和远程监控单元；所述故障预警单元根据各类传感器采集的数据及状态数据库，推断出相关设备存在的问题，在设备发生故障前进行提示；所述远程监控单元用于监控现场设备的运行状态。

优选的，所述plc还与移动终端实现无线通讯，所述移动终端可以为手机、平板电脑等设备，实现钻机远程监控。

优选的，所述光源为led光源。

本实施例所述的led光源为三色光源rgb-led或四色光源rgby-led；所述rgb-led指的是led光源内包含红(red)、绿(green)、蓝(blue)三个灯芯，通过控制不同颜色灯芯的发光功率，使多色灯芯合成白光；所述rgby-led指的是led光源内包含红(red)、绿(green)、蓝(blue)、黄(yellow)三个灯芯，通过控制不同颜色灯芯的发光功率，使多色灯芯合成白光。

工作原理：本发明采用可见光无线网络为野外石油钻井作业提供网络，将网络的数据信号通过芯片进行二进制编码并加载在光源的电源中形成信号源，光源发出的光线有被光电探测器探测和接收，经过解码后还原出网络信号，为计算机提供网络，计算机和plc连接，从而实现对是石油钻机及现场作业的自动控制，免去了布线的烦恼，信号更加稳定。而且本发明通过波分复用技术，解决了在不同光源交叉覆盖的区域内存在信号干扰的问题，降低了光源间的信号干扰，使用波分复用技术区分信号重叠区域的不同信号，在灯端，使相邻光源采用不同颜色的灯芯作为通信的信号源；在可见光通信接收设备端，采用多个光电探测芯片，不同探测芯片通过滤光片实现不同颜色光源产生的信号接收，实现了将照明重叠区域的光信号区分开的效果。如图1所示为相邻光源波分复用示意图，其中a和b为两个光源，a和b为两种不同颜色灯芯形成的信号源，c为照明重叠区域，即信号干扰区域，本发明对信号干扰区域采用波分技术，实现了对照明重叠区域的光信号的判断选择。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。