[發明專利]礦用多功能無線數據收發與信號轉換系統裝置

有效

• 申請號: 200910103364.1
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101510789A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 宋文;黃強;魯遠祥;樊榮;湯朝明;郭江濤
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院重慶研究院
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38;H04L1/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所
• 代理人: 郭 云;盧 玲

技術領域

本發明涉及無線數據收發與信號轉換，尤其涉及一種礦用多功能無線 數據收發與信號轉換系統。

背景技術

在某些特定工作環境下，由于不便布置通信電纜線，采用有線連接 方式的傳統礦山安全監測監控系統在出現冒頂等災害情況下，其安全可靠 性和適用性受到了嚴重挑戰。因此，迫切需要采用無線通信方式改進現有 礦山安全監測傳感器及監測監控系統。傳統礦井無線數據收發設備通常采 用433MHz等更低頻段RF技術，在礦井井下使用時抗干擾性能較差，接收 靈敏度低，而且傳輸距離近。目前，基于ZigBee技術礦山無線監測監控 數據傳輸系統及其產品雖已經開始面市，然而不足的是現有這些系統和產 品往往是基于較為復雜完整的標準ZigBee協議直接實現的，沒有根據應 用需求進行通信機制簡化和能量優化，而標準ZigBee網絡協議帶來的能 耗和帶寬開銷通常較大，在礦井下直巷道不便于實現無線Mesh網絡自愈 功能，而且現有系統大多僅考慮了無線數據收發或者僅考慮了無線信號轉 換功能，或者根本沒有考慮其和傳統有線或者無線監控分站等設備關聯的 問題。傳統分站接口設計采用不同模擬制式的信號接口，而現有的新設計 的分站通常帶有RS485等數字信號傳輸接口。傳統無線數據收發裝置或者 信號轉換電路裝置不具備同時支持與這兩種不同分站接口的功能；另外， 現有無線數據收發產品支持的RF頻段也往往僅限于某一種，如433MHz 或2.4GHz或868/915MHz，不但沒有綜合考慮3種RF頻段設備靈活切換 使用和共同復用同一信號轉換電路的問題，也沒考慮降低信號轉換電路設 計復雜性和元器件的成本問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多功能、低成本、低功耗且使 用方便的一種礦用多功能無線數據收發與信號轉換系統。

為了解決上述技術問題，根據本發明的第一個技術方案，提供一種礦 用多功能無線數據收發與信號轉換系統，包括MCU單片機、看門狗電路、 時鐘晶振電路、本安直流電源轉換電路，所述看門狗電路、時鐘晶振電路 的輸出端分別與MCU單片機連接；本安直流電源轉換電路將外部本安電源 配接設備提供的本安直流輸入電壓轉換成電路單元需要的工作電壓；

其特征在于：所述MCU單片機的輸出端連接模擬和數字制式信號轉換 電路的輸入端，并且所述模擬和數字制式信號轉換電路提供連接外部監控 分站的數字接口和模擬接口，接收MCU單片機輸出的控制信號，輸出模擬 信號和數字頻率制式信號；

所述通信轉換電路的控制端與MCU單片機的輸出端連接；所述通信轉 換電路的第一輸出端與MCU單片機的信號接收端連接，所述通信轉換電路 的第一輸入端與MCU單片機的信號發送端連接，所述通信轉換電路的第二 輸出端與RF無線模塊電路的第一信號接收端連接，所述通信轉換電路的 第二輸入端與RF無線模塊電路的第一信號發送端連接，同時所述通信轉 換電路提供連接外部監控分站的通訊信號接口，所述通信轉換電路接收 MCU單片機輸出的控制信號，實現MCU單片機串口和RF無線模塊電路之 間或者MCU單片機串口和外部監控分站之間通信數據的接收和發送轉換；

所述RF無線模塊電路的第二信號輸入、輸出端連接RF天線，通過 RF天線接收和發送無線信號。

根據本發明所述的礦用多功能無線數據收發與信號轉換系統的一個 優選方案，所述模擬和數字制式信號轉換電路由模擬制式信號轉換電路和 數字制式信號轉換電路構成，所述模擬制式信號轉換電路受所述MCU單片 機的控制，輸出模擬信號，所述數字制式信號轉換電路受所述MCU單片機 的控制，輸出數字頻率制式信號。

根據本發明所述的礦用多功能無線數據收發與信號轉換系統的一個 優選方案，所述通信轉換電路包括差分數據線收發器。

根據本發明所述的礦用多功能無線數據收發與信號轉換系統的一個 優選方案，所述RF無線模塊電路是433MHz或868MHz/915MHz系列低功耗、 遠距離無線數據傳輸模塊，或者是Super-ZigBee系列低功耗、遠距離無 線收發模塊，在礦井坑道使用時抗干擾性強，且無線傳輸距離遠，還支持 和井下工作面瓦斯檢測等無線監測傳感器、無線監控分站等設備的信號接 口和關聯。