一种移动式无线数据中继装置的制作方法

1.本实用新型涉及无线数据中继通信技术领域，具体为一种移动式无线数据中继装置。


背景技术：

2.水利水电建设工程常涉及山区、峡谷、隧道作业，随着施工信息化程度水平的提高，越来越多的工程机械、测量设备设计了自动信息采集、自动报表、自动诊断、远程分析、自动作业、无人驾驶、远程管理等信息化功能，大多数工程机械的信息化功能需要接入网络才能正常使用，而山区、峡谷、隧道通常是网络盲区，不具备网络接入条件，为施工各工作面安装无线局域网成本高，工作量大，导致工程机械的信息化功能较难有效实现。传统解决信号盲区数据通信的方法是安装光纤或网线到施工区域，利用有线接入后再安装无线热点，网络安装工程量大、成本高、跟随施工进度需要随时进行调整，后期维护成本高。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种移动式无线数据中继装置，可为峡谷和隧道等信号盲区的施工区域提供便捷的网络接入服务，使位于信号盲区的工程机械和测量设备的数据能连接到办公区域的网络，确保其远程信息化功能能够正常使用。技术方案如下：
4.一种移动式无线数据中继装置，包括轮式手推车，所述轮式手推车上设有伸缩天线杆和密封的电气箱；所述伸缩天线杆上设有上行网关ng1和下行热点nb2；所述电气箱内设有交换机ns1、poe供电合并/分离器p1、p2、p3和p4，以及用于为整个装置备供电的供电模块；
5.所述上行网关ng1用于与办公网络建立连接，其下行lan端口通过poe供电合并/分离器p3和p1与交换机ns1上行lan端口连接，使交换机ns1通过上行网关ng1接入网络；
6.所述交换机ns1下行端口通过poe供电合并/分离器p2和p4与下行热点nb2连接，使下行热点nb2通过交换机ns1和上行网关ng1接入网络，为信号盲区提供网络接入服务。
7.进一步的，所述供电模块包括蓄电池浮冲供电模块u0、外接蓄电池组bt2、内置后备蓄电池bt1和直流稳压模块；
8.所述蓄电池浮冲供电模块u0的交流输入侧通过防漏电保护断路器qf1连接交流电源或微型发电机，直流输出侧通过直流断路器qf2通过各路直流稳压模块供电，
9.外接蓄电池组bt2通过防反接继电器ka1的触点ka1a连接到直流断路器qf2与蓄电池浮冲供电模块u0的直流输出侧之间；
10.内置蓄电池bt1正极通过与其串联的限流电阻r1也连接到直流断路器qf2与蓄电池浮冲供电模块u0的直流输出侧之间，负极通过防反接继电器ka1的线圈ka1b和防反接二极管d1连接到外接蓄电池组bt2。
11.更进一步的，所述直流断路器qf2的输出侧接有直流电压监视模块bm1，直流电压
监视模块bm1通过rj45接口连接到交换机ns1，用于向设备的网络地址发送蓄电池电压信息。
12.更进一步的，所述蓄电池浮冲供电模块u0的交流输入侧还通过缆连接器cn1连接有电缆卷盘jp1，所述电缆卷盘jp1固定于所述轮式手推车上。
13.更进一步的，所述轮式手推车上设有上梁和底板，所述电气箱悬挂于上梁上，上梁上放还设有防雨板；所述外接蓄电池组bt2固定于底板上。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的移动式无线数据中继装置体积较小，移动及运输较为方便，无需安装光纤和网线，即使没有交流电源也能使用外接蓄电池供电，能快速布署快速回收，能跟随施工进度调整布署，安装和维护成本低。
附图说明
15.图1为移动式数据无线中继装置结构图。
16.图2为移动式数据无线中继装置电路原理图。
17.图3为移动式数据无线中继装置应用示意图。
18.图中：1-轮式手推车；2-电气箱；3-底板；4-伸缩天线杆；5-防雨板；6-上梁；7-天线杆接地线；8-接车体地线；9-办公区；10-接入中继站；11-中间中继站；12-工程机械；bt2-外接蓄电池组；jp1-电缆卷盘；ng1-上行网关；nb2-下行热点。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
20.本实用新型移动式无线数据中继装置，通过wlan或移动通信网络与办公区域网络建立无线连接，并将网络信号向信号盲区转发，为盲区内的设备提供网络接入服务，无线数据中继装置可单台使用，也可使用多台进行接力中继，使网络信号最终连接到信号盲区。首台中继装置可以通过定向无线网桥接入办公区域的无线网络，也可以使用4g、5g等移动网络接入互联网，无线数据中继装置为信号盲区提供定向wlan信号，定向wlan信号能传输数千米距离，使网络向信号盲区延伸，若因转角、障碍物等使一台中继装置无法覆盖至盲区时，可采用多台中继装置进行接力中继，工程机械和测量设备可通过其中任意一只中继装置的wlan信号接入互联网或指定的局域网。
21.如图1所示，移动式无线数据中继装置在结构上由轮式手推车1、电气箱2、伸缩天线杆4、天线杆接地线7、接车体地线8、外接蓄电池组bt2、电缆卷jp1盘、上行网关ng1、下行热点 nb2构成，各部件均搭载于轮式手推车1内，小推车由金属制作，可由运输车辆运送至各施工场所摆放，并可以在一定范围内移动。
22.轮式手推车上部设有防雨板5，为下部的电气箱2、蓄电池bt2等遮挡雨水和杂物。轮式手推车下部设有底板3，为蓄电池、电缆卷盘等部件提供支承，在风大地区使用时，还可在底板3上放置铁块、石块等配重物。在小推车上梁6上悬挂安装有全封闭电气箱2，防雨板5为电气箱2提供防护，防止雨水淋湿电气箱。
23.在底板上固定有蓄电池组bt2，在停电时或在无电的区域为各电气部件提供电能，在电气箱内还有两只小型内置蓄电池，在更换外接蓄电池bt2时由内置蓄电池不间断向各部件供电。在底板上还固定有电缆卷盘jp1，电缆卷盘jp1用于收纳交流供电电缆，电缆卷盘
的电缆一端与电气箱连接，另一端可连接施工场所电源，也可连接至小型发电机，为电气箱及各部件提供电能，在交流供电电缆与交流电源连接时，也可通过配电箱内供电模块为外接蓄电池bt2及电气箱内的内置蓄电池充电。
24.在轮式手推车上固定上伸缩天线杆4，伸缩天线杆4为多节不锈钢空心杆，各节之间使用螺纹抱紧，松开螺母可将开线杆缩进或拉出，以调节开线杆的高度，紧固螺母则可以将相邻两节天线杆锁紧并保持良好的电气连接，伸缩天线杆4与小推车车体之间使用金属抱箍锁紧，使伸缩天线杆与车体保持可靠的电气连接。
25.在伸缩天线杆4的上部安装有上行网关ng1，上行网关安装位置低于伸缩天线杆高度，ng1的朝向可以调整，若选用无线定向无线网桥做上行网关ng1，则定向无线的正面朝向接入网络的方向。若与办公区之间障碍物较多时中继困难时，上行网关可使用移动通信网关将中继装置通过移动网络接入互联网，从而与办公区域通过互联网实现数据互通。
26.在伸缩天线杆4的上部安装有下行热点nb2，下行热点nb2安装位置低于伸缩天线杆高度，nb2的朝向可以调整，使其wlan信号向网络信号盲区或下一级中继站发射，为网络信号盲区提供网络接入的wlan热点服务。
27.上行网关ng1的下行热点nb2通过电气箱2内的交换机连接，电气箱2使用双绞线以poe供电模式为上行网关和下行热点供电。ng1及nb2的双绞线可从伸缩天线杆内部中空部分到达轮式小推车下部，从伸缩天线杆的下部引出至电气箱2。
28.在伸缩天线杆4的下部紧固有接地线7，接地线可连接施工场所的接地网或使用接地极接地，在小推车另一侧设有接地线8，接地线8也可连接施工场所的接地网或使用接地极接地，接地线7与接地线8分开接地以确保接地效果。
29.如图2所示，移动式无线数据中继装置的电路由电缆卷盘jp1、电缆连接器cn1、防漏电保护断路器qf1、交流保险fuse1和fuse2、蓄电池浮冲供电模块u0、外接蓄电池组bt2、蓄电池连接器cn2、外接蓄电池保险fuse4、防蓄电池反接二极管d1、防蓄电池反接继电器ka1、内置后备蓄电池保险fuse3、限流电阻r1、内置后备蓄电池bt1、直流断路器qf2、直流电流表v1、直流电压监视模块bm1、直流稳压模块u1~u5、交换机ns1、poe供电合并/分离器p1~p4、下行热点 nb2、上行网关ng1构成。
30.电缆卷盘jp1电缆头l、n可连接至旋转场所的交流电源或微型发电机获取电能、pe为接地保护线，为保证pe线连接可靠，电缆卷盘未使用中心导电滑环，断开连接器cn1时电缆卷盘能自由旋转，以便进行收放电缆的操作，cn1为2芯金属壳体的重载连接器，pe保护线通过连接器壳体螺纹连接，以确保可靠连接。
31.交流供电回路安装有防漏电保护断路器qf1和交流保险fuse1和fuse2，qf1用于电路过流、漏电等异常时会闸保护，同时也是关断交流电源的操作开关，交流保险fuse1和fuse2用于在交流电源发生短路时提供保护。
32.蓄电池浮冲供电模块u0、外接蓄电池bt2和内置蓄电池bt1电压等级相同，通常使用24v蓄电池组。
33.在电缆卷盘与交流电源接通时，蓄电池浮冲供电模块u0通过直流断路器qf2向电路的各直流稳压模块u1~u5供电。
34.在电缆卷盘与交流电源接通时，蓄电池浮冲供电模块u0输出电压略高于内置电池bt1电压，u0通过保险fuse3、限流电阻r1向内置蓄电池充电。
35.外接蓄电池通过连接器cn2、保险fuse4，防反接继电器ka1的触点ka1a与蓄电池浮冲供电模块u0连接。若断开连接器cn2更换外接蓄电池时，防反接继电器ka1的线圈ka1b被断开的cn2断电，防反接继电器ka1的触点ka1a断开；若接入外接蓄电池且接线正确，则外接蓄电池正电源经连接器cn2、防反接二极管d1、防反接继电器ka1的线圈ka1b构成通路，防反接继电器ka1的触点ka1a吸合，外接蓄电池bt2与蓄电池浮冲供电模块u0接通，若外接蓄电池bt2接线错误时，防反接二极管d1反偏截止，防反接继电器ka1的线圈ka1b断电，防反接继电器处于断开状态，防止外接蓄电池与蓄电池浮冲供电模块u0、内置蓄电池bt1反接而发生短路。
36.在内置蓄电池bt1串联有限流电阻r1，若外接蓄电池bt2与内置蓄电池bt1电压不相等时，限流电阻r1限制bt1与bt2之间的互相充电的电流，r1阻值较低，取0.1
ω
即可。
37.在电缆卷盘jp1与交流电源接通且外接蓄电池接通时，蓄电池浮冲供电模块u0输出电压略高于外接电池bt2电压，蓄电池浮冲供电模块u0通过ka1a和fuse4和cn2为外接蓄电池充电。
38.若电缆卷盘jp1未接入交流电源且外接蓄电池接线正确时，外接蓄电池bt2通过连接器cn2、fuse4、ka1a、qf2向各稳压模块u1~u5供电，内置蓄电池bt1通过r1和fuse3向各稳压模块u1~u5供电。
39.若电缆卷盘未接入交流电且外接蓄电池时电量低时，可更换外接蓄电池，断开连接器cn2更换外接蓄电池时，由内置蓄电池通过r1和fuse3向各稳压模块u1~u5供电，以确保各器件连续不间断工作。
40.在直流断路器qf2的输出侧接有直流电流表v1和直流电压监视模块bm1，直流电流表v1用于显示直流电压，直流电压监视模块bm1使用rj45接口与交换机ns1相连，bm1测量直流电压值并转换成数据信息向设备的网络地址发送，若直流电压过低时bm1向设定的网络地址发送蓄电池低电压报警，提示更换蓄电池。
41.且在直流断路器qf2直流输出侧接有多个可调直流降压稳压模块u1~u5，u1~u5为各低压用电部件提供直流电压，u3为交换机ns1提供电源，u1稳压输出电压送至poe供电合并/分离器p1（电源与网络双绞线合并），通过双绞线送至poe供电合并/分离器p3（电源与网络分离），p3为上行网关供电。
42.上行网关ng1的作用是与办公网络建立连接，上行网关ng1可使用定向无线网桥，定向无线网桥传输距离较远，可以在较远距离与办公区域无线局域网建立直接连接；若办公区域与施工区域较远且障碍物较多时，上行网关也可以使用移动通信网关，将无线数据中继装置以gsm、4g、5g等形式连接到移动通信网络，数据中继装置与办公区域网络进行异地组网实现数据互通。
43.上行网关ng1的下行lan端口通过poe供电合并/分离器p3和p1与交换机ns1上行lan端口连接，交换机ns1通过上行网关ng1接入网络。
44.交换机ns1下行端口通过poe供电合并/分离器p2和p4与下行热点nb2连接，下行热点nb2通过交换机ns1和上行网关ng1接入网络，下行热点朝向工程机械设备所在的峡谷、隧道深处等信号盲区，向信号盲区发送wlan无线信号，为信号盲区提供网络接入服务，若需提供网络接入的信号盲区与接入点的移动式无线数据中继装置不在一直线时（如弯曲隧道或连续障碍物阻隔），可使用多台移动式无线数据中继装置接力进行中继。
45.直流降压稳压模块u2通过poe供电合并/分离器p2（电源与网络双绞线合并），通过双绞线送至poe供电合并/分离器p4（电源与网络分离），为下行热点供电。
46.交换机ns1为上行网关和下行热点提供数据互通，同时为移动式无线数据中继装置提供足够多的备用lan接入端口。
47.直流稳压模块u4和u5为移动式无线数据中继装置提供备用电源接口，便于移动式无线数据中继装置使用中进行功能扩展。例如移动式无线数据中继装置可搭载微型计算机和触摸屏，使用u4和u5为微型计算机及触摸屏供电，微型计算机通过交换机ns1接入网络，为施工现场的设备提供数据存储、数据处理等功能；又如，可在u4和u5及交换机ns1的lan连接网络摄像头，监视移动式无线数据中继装置周围工作环境。
48.如图3移动式无线数据中继装置应用示意图所示，设备信息化远程管理的工作位于办公区域9，需接入管理网络的工程机械12在隧道内作业，办公区域9设备远程管理的作业任务、工艺参数等需要通过网络传送到工程机械12，工程机械12的任务执行报表、能耗使用、关键参数、故障情况需要通过网络上传到办公区进行远程管理，由于隧道山体的屏蔽作用导致工程机械12所在位置无网络信号，工程机械12和办公区域9的需要建立网络连接，如图3所示，使用3台移动式无线中继装置为工程机械12建立网络连接，首台移动式无线数据中继装置简称为接入中继站10，接入中继站放置于隧道外有网络的位置，其上行网关与办公区域的无线局域网建立连接，若办公区域在接入中继站的可视区域时，接入中继站上行网关可使用定向无线网桥，上行网关的朝向并连接办公区域的网络热点，接入站与办公区域建立网络连接，又若接入站受地理条件或环境限制与办公区域不在可视区域时，上行网关可使用移动网络接入网关，利用移动通信网络将接入中继站连接到互联网，通过互联网与办公区域的网络进行连接，接入中继站的下行热点使用无线定向热点，以wlan信号向隧道内转发网络信号，隧道内有两台中间中继站11，其上行网关使用无线定向网桥，方向朝向上一级移动式无线数据中继装置，与上一级中继装置建立连接，下行热点使用无线定向热点，方向朝向下一级移动式无线数据中继装置，或朝向需要接入网络的设备，使工程机械12通过数据中继连接到网络，与办公区域实现数据互通，使设备的远程管理功能得以正常使用。若隧道中有交流电源时，可使用交流电源为移动式无线数据中继装置供电，若隧道内无交流电源时，可使用微型发电机为移动式无线数据中继装置供电，也可以利用充满电的外接蓄电池为移动式无线数据中继装置供电，移动式无线数据中继装置仅数十瓦的耗电功率，使用2只200ah的外接蓄电池可连续供电数天时间，蓄电池电量低时电气箱内的直流电压监视模块bm1向指定的网络地址发送低电压报警信号，提示及时更换外接蓄电池，在更换外接蓄电池期间，由电气箱内置蓄电池为各部件供电保持网络服务不中断。
49.若移动式无线数据中继装置为峡谷等场所提供网络服务时，上行网关使用移动网络接入网关，放置于较高位置有移动网络覆盖的区域，下行热点向下方倾斜朝向峡谷内施工区域，为施工区域提供wlan热点服务，使施工区域的工程机械和测量设备能连接到网络，两条接地线应分别与大地可靠连接确保防雷性能，遇大风天气时可降低天线杆高度，并增加配重防止大风造成侧翻。
50.传统解决信号盲区数据通信的方法是安装光纤或网线到施工区域，利用有线接入后再安装无线热点，网络安装工程量大、成本高、跟随施工进度需要随时进行调整，后期维护成本高。与传统方案相比，移动式无线数据中继装置体积较小，移动及运输较为方便，无
需安装光纤和网线，即使没有交流电源也能使用外接蓄电池供电，能快速布署快速回收，能跟随施工进度调整布署，安装和维护成本低。