CN109521303B - 一种模块化无线多路通及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化无线多路通及方法，本产品包括一号太阳能板、主机组件、副机组件，主机组件与副机组件通过定向数据传输天线相连接；主机组件包括主机电路板，主机电路板上设置有主机通信模块，主机通信模块包括4G模块、一号无线模块、一号433M模块；副机组件包括副机电路板，副机电路板上设置有副机通信模块，副机通信模块包括二号无线模块、二号433M模块。本方法为：副机拍照并发送给主机，主机接收到图片等后，通过4G网络发送给远端服务器。本产品是一款应用电力铁塔智能化检测的产品，采用太阳能提供可持续能源，再结合锂电池，实现对电力铁塔各个维度进行定时拍照，并通过4G网络发送给运维检修室，实现远程监测铁塔运行状况。

Description

一种模块化无线多路通及方法

技术领域

本发明涉及一种多路通及方法，尤其涉及一种模块化无线多路通及方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速增长，电力行业发展迅速，推动了电路铁塔行业的快速发展，使得电路铁塔成为输电系统中不可或缺的组分，电路铁塔的工作情况直接影响着电力输送的安全性，还影响着电力输送是否顺畅，因此，需定时对电力铁塔进行检测，以确保电力的正常输送。传统的检测方法需维修人员每天早晚蹲守，不仅浪费了大量时间、耗费过多的劳动力，并且检测的精准度低，无法实现全程的检测，检测的灵活性低。此外，传统的检测方式需要维修人员攀爬到高处，工作模式十分危险，存在着诸多的安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种模块化无线多路通及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种模块化无线多路通，包括一号太阳能板、主机组件、副机组件，一号太阳能板通过太阳能板安装组件固定在电力铁塔角钢上，主机组件通过主机安装组件固定在电力铁塔角钢上，副机组件通过副机安装组件固定在电力铁塔角钢上；主机组件与副机组件通过定向数据传输天线相连接；

主机组件包括主机、主机电路板，主机电路板设置在主机的内部且主机电路板的上方设置有电容、一号锂电池；主机的顶部上表面设置有4G全向天线接口、LoWPAN全向天线接口一、2.4G全向天线接口一，主机的侧壁外表面设置有GPS天线、电源开关、太阳能板接口；

主机电路板上设置有一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块、一号供电管理单元、主机处理器、主机通信模块，一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块通过一号供电管理单元与主机处理器、主机通信模块相连接，主机通信模块与主机处理器相连接；

主机通信模块包括4G模块、一号无线模块、一号433M模块；4G全向天线接口连接有4G全向天线，4G全向天线与4G模块相连接，LoWPAN全向天线接口一连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与一号433M模块相连接，2.4G全向天线接口一连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与一号无线模块相连接；一号太阳能板通过太阳能板接口分别与电容、一号锂电池相连接，一号太阳能板还与一号太阳能供电模块相连接；一号锂电池与一号锂电池供电模块，电容与电容模块相连接；

副机组件包括副机、二号太阳能板、副机摄像头，副机摄像头搭载在副机上，二号太阳能板设置在副机的上方并与副机相连接；

副机的内部设置有副机电路板、二号锂电池，副机电路板上设置有二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块、副机处理器、二号供电管理单元、二号拍照模块、副机通信模块，二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块通过二号供电管理单元与二号拍照模块、副机通信模块、副机处理器相连接，二号拍照模块、副机通信模块均与副机处理器相连接；

二号太阳能供电模块与二号太阳能板相连接，二号太阳能板还与二号锂电池相连接；二号锂电池供电模块与二号锂电池相连接，二号拍照模块与副机摄像头相连接，副机通信模块包括二号无线模块、二号433M模块；

副机连接有LoWPAN全向天线接口二、2.4G全向天线接口二；LoWPAN全向天线接口二连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与二号433M模块相连接，2.4G全向天线接口二连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与二号无线模块相连接。

进一步地，主机的上方设置有主机摄像头，电路板上设置有一号拍照模块，主机摄像头与一号拍照模块相连接。

进一步地，主机与主机底座的连接处设置有密封圈。

一种模块化无线多路通的工作方法，具体过程如下：

首先，对于主机组件，由一号太阳能供电模块控制一号太阳能将电能传送给一号锂电池以及电容，由一号锂电池或电容通过一号供电管理单元的作用为主机各组件供电；同时，对于副机组件，由二号太阳能供电模块控制二号太阳能电池将电能传送给二号锂电池，由二号锂电池通过二号供电管理单元为副机各组件供电；

本产品正常工作模式是副机每天拍照两次，并发给主机，由主机发送给远端服务器，在其他绝大部分时间里主机、副机均处于睡眠状态；当副机开始拍照时，主机处理器、副机主机处理器均启动，主机处理器将主机通信模块中的一号433M模块唤醒，唤醒的一号433M模块通过LoWPAN全向天线将唤醒信号传送至副机通信模块中的二号433M模块，同时副机处理器将启动信息传送至二号433M模块中，一号433M模块与副机处理器共同将二号433M模块唤醒；随后，唤醒的二号433M模块启动二号拍照模块的工作，二号拍照模块控制副机摄像头开始拍摄并将拍摄到的照片或视频信息传送至副机通信模块的二号无线模块中，由二号无线模块通过2.4G全向天线将信息进行传送至主机通信模块的一号无线模块中，一号无线模块接收到二号通信模块传送的照片或视频信息并进一步传送至主机通信模块的4G模块中，由4G模块通过4G网络发送给远端服务器。

本发明公开了一种模块化无线多路通，是一款应用电力铁塔智能化检测的产品，采用太阳能提供可持续能源，再结合锂电池，实现对单个电力铁塔各个维度，如前方、后方、下方、上方绝缘子、鸟巢等场景，进行定时拍照，并通过4G网络发送给运维检修室，实现远程监测铁塔运行状况，改变了运维检修人员每天早晚蹲守的工作模式，实现电力运维人员远端了解电力铁塔运行情况，节省了人力成本，提高了工作的安全性。同时，后台采用人工智能识别算法，检测的准确度更高、误报率低。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中主机组件的结构示意视图。

图3为图1中副机组件的结构示意图。

图4为本发明工作方法的流程示意图。

图5为本发明主机组件与副机组件连接关系示意图。

图6为本发明主机电路板的示意图。

图7为本发明副机电路板的示意图。

图中：1、一号太阳能板；2、主机组件；3、副机组件；4、太阳能板安装组件；5、电力铁塔角钢；6、主机安装组件；21、主机；22、电容；23、4G全向天线接口；24、LoWPAN全向天线接口一；25、2.4G全向天线接口一；26、电池；27、电源开关；28、太阳能板接口；29、GPS天线；31、二号太阳能板；32、副机；33、副机摄像头；34、副机安装组件；35、LoWPAN全向天线接口二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的一种模块化无线多路通，包括一号太阳能板1、主机组件2、副机组件3，一号太阳能板1通过太阳能板安装组件4固定在电力铁塔角钢(本产品的固定端)5上，主机组件2通过主机安装组件6固定在电力铁塔角钢5上，副机组件3通过副机安装组件34固定在电力铁塔角钢5上；主机组件2与副机组件3通过定向数据传输天线相连接，主机组价与副机组价之间通过无线信号进行信息的传递，主机和副机之间采用高性能的定向数据传输天线进行信息的传送，拥有超强的抗干扰能力，传输距离远，稳定可靠。

如图2所示，主机组件2包括主机21、主机电路板，主机电路板设置在主机21的内部且主机电路板的上方设置有电容22、一号锂电池26；主机21的顶部上表面设置有4G全向天线接口23、LoWPAN全向天线接口一24、2.4G全向天线接口一25，主机21的侧壁外表面设置有GPS天线29、电源开关27、太阳能板接口28。其中，电容采用超级电容，具有充放电特性，补偿了锂电池充放电次数有限以及低温条件下放电能力下降的缺陷，有效延长了主机的使用寿命，同时确保本产品在低温条件下仍能够正常工作；同时，在主机上设置有GPS天线，用于本装置的定位，便于获取本装置的安装地点，特别是在野外条件下，能够快速、精准的对本产品进行定位。

如图6所示，主机电路板上设置有一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块、一号供电管理单元、主机处理器、主机通信模块，一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块通过一号供电管理单元与主机处理器、主机通信模块相连接，主机通信模块与主机处理器相连接；

主机通信模块包括4G模块、一号无线模块(一号WIFI模块)、一号433M模块；4G全向天线接口23连接有4G全向天线，4G全向天线与4G模块相连接，LoWPAN全向天线接口一24连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与一号433M模块相连接，2.4G全向天线接口一25连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与一号无线模块相连接；一号太阳能板1通过太阳能板接口28分别与电容22、一号锂电池26相连接，一号太阳能板1还与一号太阳能供电模块相连接；一号锂电池26与一号锂电池供电模块，电容22与电容模块相连接；

主机承载一个铁塔上所有图像检测设备核心，尤其是具备4G数据传输以及采用WIFI技术获取各个副机的数据、待机情况等功能，而且这些功能，功耗相对较高，因此，采用大容量锂电池和太阳能板为其提供电能。主机的4G模块采用全网通4G流量卡，全向天线采用高增益的工业级全向玻璃钢天线，同时配备一套主电源和一套备用电源，保障系统能稳定可靠的运行。进一步地，可在主机的上方设置有主机摄像头，对应的电路板上设置有一号拍照模块，主机摄像头与一号拍照模块相连接，使得主机也可以在需要的情况下进行拍摄。此外，主机21与主机底座的连接处设置有密封圈，进一步保证了本产品的质量。

如图3所示，副机组件3包括副机32、二号太阳能板31、副机摄像头33，副机摄像头33搭载在副机32上，二号太阳能板31设置在副机32的上方并与副机32相连接。本产品的副机体积小、重量轻、结构简单，并且在副机的外壳上集成了一片小体积的、寿命长达10年的高可靠二号太阳能板，便于安装和维护；同时，副机搭载一个带自动聚焦功能、高分辨率的副机摄像头，用来检测输电杆塔上重要的金具连接结构，随时对电力铁塔进行检测。

副机32的内部设置有副机电路板、二号锂电池，如图7所示，副机电路板上设置有二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块、副机处理器、二号供电管理单元、二号拍照模块、副机通信模块，二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块通过二号供电管理单元与二号拍照模块、副机通信模块、副机处理器相连接，二号拍照模块、副机通信模块均与副机处理器相连接；

二号太阳能供电模块与二号太阳能板31相连接，二号太阳能板还与二号锂电池相连接；二号锂电池供电模块与二号锂电池相连接，二号拍照模块与副机摄像头相连接，副机通信模块包括二号无线模块、二号433M模块；

副机32连接有LoWPAN全向天线接口二35、2.4G全向天线接口二；LoWPAN全向天线接口二35连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与二号433M模块相连接，2.4G全向天线接口二连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与二号无线模块相连接。

一种模块化无线多路通的工作方法，具体过程如下：

首先，对于主机组件，由一号太阳能供电模块控制一号太阳能将电能传送给一号锂电池以及电容，由一号锂电池或电容通过一号供电管理单元的作用为主机各组件供电；同时，对于副机组件，由二号太阳能供电模块控制二号太阳能电池将电能传送给二号锂电池，由二号锂电池通过二号供电管理单元为副机各组件供电；

本产品正常工作模式是副机每天拍照两次，并发给主机，由主机发送给远端服务器，在其他绝大部分时间里主机、副机均处于睡眠状态；当副机开始拍照时，如图4和图5所示所示，主机处理器、副机主机处理器均启动，主机处理器将主机通信模块中的一号433M模块唤醒，唤醒的一号433M模块通过LoWPAN全向天线将唤醒信号传送至副机通信模块中的二号433M模块，同时副机处理器将启动信息传送至二号433M模块中，一号433M模块与副机处理器共同将二号433M模块唤醒；随后，唤醒的二号433M模块启动二号拍照模块的工作，二号拍照模块控制副机摄像头开始拍摄并将拍摄到的照片或视频信息传送至副机通信模块的二号无线模块中，由二号无线模块通过2.4G全向天线将信息进行传送至主机通信模块的一号无线模块中，一号无线模块接收到二号通信模块传送的照片或视频信息并进一步传送至主机通信模块的4G模块中，由4G模块通过4G网络发送给远端服务器。

本发明所公开的无线多路通包含一台主机和多台副机，副机数量可根据实际应用场景来配置。为了在塔上能灵活的安装副机，方便对铁塔不同位置进行拍照的要求，副机体积小而且重量轻，并且通过可拆卸的副机安装组件进行安装，实现副机可根据实际应用场景随时进行装配。

此外，本产品的系统功耗十分低，由于本产品在正常模式下副机每天工作两次，绝大部分时间处在休眠状态，因此需要使本产品在非工作状态下的功耗十分低。对于副机，由于在不拍照的情况下副机均处于休眠状态，因此，剔除掉了工作和待机功耗较高的4G模块；对于WIFI模块，其待机电流大概在100mA左右，不适合用于进行待机，但适合于定时工作并把图片发送给主机，因此，采用二号无线模块把各个副机的数据传输给主机，最后通过主机发送给服务器。进行数据的传输。进一步地，为了使得副机适用于待机而采用433M无线通信技术，433M无线通信技术具有待机电流低特点，在本产品中一号433M模块和二号4333M模块均采用成都泽耀科技有限公司是开发的AS32-TTL-100模块，具有待机电流10mA，可满足系统要求。

副机通信模块工作模式如下：

首先，副机待机的时候，保持二号433M模块正常供电；然后，主机通过一号433M无线模块唤醒副机的二号433M模块进行工作；二号433M模块启动二号拍照模块工作，副机通过二号无线模块(二号WIFI模块)把采集图片等传输给主机。

对于上述整个过程最多需要一分钟，因此二号WIFI模块一天合计工作时长24分钟，二号433M模块待机工作时长1461分钟。为了更详细说明433M模块结合WIFI模块分时工作模式的功耗优势，下面以采用WIFI工作的方案一、采用433M模块结合WIFI模块分时工作的方案二(即在待机状态下，主机和副机均采用433M模块)为例进行说明。如表1所示，通过综合对比来看，方案二比方案一的功耗低了10倍。

表1、方案一与方案二多路通副机每天耗能对比表

相对于目前市场上应用的类似产品，本产品具有以下优势：

1)一台主机支持多台副机，副机数量可以灵活配置，方便灵活；

2)主机和分机之间采用无线传输，施工方便；

3)WIFI传输，速度快，抗干扰能力强；

4)体积小、重量轻、功耗低、结构简单，便于安装；

5)高分辨率、自动聚焦摄像头，图片清晰效果好；

6)后台采用人工智能识别算法，准确度高，误报率低。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种模块化无线多路通，其特征在于：所述模块化无线多路通包括一号太阳能板(1)、主机组件(2)、副机组件(3)，一号太阳能板(1)通过太阳能板安装组件(4)固定在电力铁塔角钢(5)上，主机组件(2)通过主机安装组件(6)固定在电力铁塔角钢(5)上，副机组件(3)通过副机安装组件(34)固定在电力铁塔角钢(5)上；所述主机组件(2)与副机组件(3)通过定向数据传输天线相连接；

所述主机组件(2)包括主机(21)、主机电路板，主机电路板设置在主机(21)的内部且主机电路板的上方设置有电容(22)、一号锂电池(26)；所述主机(21)的顶部上表面设置有4G全向天线接口(23)、LoWPAN全向天线接口一(24)、2.4G全向天线接口一(25)，主机(21)的侧壁外表面设置有GPS天线(29)、电源开关(27)、太阳能板接口(28)；

所述主机电路板上设置有一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块、一号供电管理单元、主机处理器、主机通信模块，一号太阳能供电模块、一号锂电池供电模块、电容模块通过一号供电管理单元与主机处理器、主机通信模块相连接，主机通信模块与主机处理器相连接；

所述主机通信模块包括4G模块、一号无线模块、一号433M模块；所述4G全向天线接口(23)连接有4G全向天线，4G全向天线与4G模块相连接，LoWPAN全向天线接口一(24)连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与一号433M模块相连接，2.4G全向天线接口一(25)连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与一号无线模块相连接；所述一号太阳能板(1)通过太阳能板接口(28)分别与电容(22)、一号锂电池(26)相连接，一号太阳能板(1)还与一号太阳能供电模块相连接；所述一号锂电池(26)与一号锂电池供电模块，电容(22)与电容模块相连接；

所述副机组件(3)包括副机(32)、二号太阳能板(31)、副机摄像头(33)，副机摄像头(33)搭载在副机(32)上，二号太阳能板(31)设置在副机(32)的上方并与副机(32)相连接；

所述副机(32)的内部设置有副机电路板、二号锂电池，副机电路板上设置有二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块、副机处理器、二号供电管理单元、二号拍照模块、副机通信模块，二号太阳能供电模块、二号锂电池供电模块通过二号供电管理单元与二号拍照模块、副机通信模块、副机处理器相连接，二号拍照模块、副机通信模块均与副机处理器相连接；

所述二号太阳能供电模块与二号太阳能板(31)相连接，二号太阳能板还与二号锂电池相连接；所述二号锂电池供电模块与二号锂电池相连接，二号拍照模块与副机摄像头相连接，副机通信模块包括二号无线模块、二号433M模块；

所述副机(32)连接有LoWPAN全向天线接口二(35)、2.4G全向天线接口二；所述LoWPAN全向天线接口二(35)连接有LoWPAN全向天线，LoWPAN全向天线与二号433M模块相连接，2.4G全向天线接口二连接有2.4G全向天线，2.4G全向天线与二号无线模块相连接。

2.根据权利要求1所述的模块化无线多路通，其特征在于：所述主机的上方设置有主机摄像头，电路板上设置有一号拍照模块，主机摄像头与一号拍照模块相连接。

3.根据权利要求1所述的模块化无线多路通，其特征在于：所述主机(21)与主机底座的连接处设置有密封圈。

4.一种如权利要求1所述的模块化无线多路通的工作方法，其特征在于：所述工作方法的具体过程如下：

首先，对于主机组件，由一号太阳能供电模块控制一号太阳能将电能传送给一号锂电池以及电容，由一号锂电池或电容通过一号供电管理单元的作用为主机各组件供电；同时，对于副机组件，由二号太阳能供电模块控制二号太阳能电池将电能传送给二号锂电池，由二号锂电池通过二号供电管理单元为副机各组件供电；

本产品正常工作模式是副机每天拍照两次，并发给主机，由主机发送给远端服务器，在其他绝大部分时间里主机、副机均处于睡眠状态；当副机开始拍照时，主机处理器、副机主机处理器均启动，主机处理器将主机通信模块中的一号433M模块唤醒，唤醒的一号433M模块通过LoWPAN全向天线将唤醒信号传送至副机通信模块中的二号433M模块，同时副机处理器将启动信息传送至二号433M模块中，一号433M模块与副机处理器共同将二号433M模块唤醒；随后，唤醒的二号433M模块启动二号拍照模块的工作，二号拍照模块控制副机摄像头开始拍摄并将拍摄到的照片或视频信息传送至副机通信模块的二号无线模块中，由二号无线模块通过2.4G全向天线将信息进行传送至主机通信模块的一号无线模块中，一号无线模块接收到二号通信模块传送的照片或视频信息并进一步传送至主机通信模块的4G模块中，由4G模块通过4G网络发送给远端服务器。

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