一种用于矿区的可见光通信系统

本发明属于通信，具体涉及一种可见光通信与电磁波通信组合通信系统。

背景技术：

1、我国矿区目前主要采用电磁波进行通信，如3g、4g、wi f i等通信技术，这些技术在矿区的地上部分可以取得良好的通信效果，但由于地层对电磁波的吸收作用较为严重，因此电磁波信号无法直接送达，而安装多个中介基站会使得设备成本高昂，并且矿井中的设备在工作时会产生较强的电磁干扰，以上这些原因导致电磁波通信在矿区的地下部分效果较差，设备安装和维护成本较高。

2、可见光通信技术是一种利用可见光进行通信的技术，其能够通过灯光的闪烁来传递信息，该技术通信效果好，具有不易受干扰、设备成本低、兼顾照明等优点，目前有些矿区已经将可见光通信技术用于人员与设备的定位。

技术实现思路

1、本发明设计了一种可见光通信系统，本系统兼具电磁波通信与可见光通信的优点，在满足矿区安全要求的前提下，能够改善矿区通信质量，降低通信设备的安装和使用成本。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、用于矿区的可见光通信系统，包含地上部分和地下部分，地上部分采用电磁波进行通信，在地下部分采用可见光进行通信。

4、系统分为三个模块，分别为电磁波通信模块，中继模块和可见光通信模块。电磁波通信模块，中继模块和可见光通信模块；系统的工作流程如下，将待发送的数据发送至电磁波通信模块，电磁波通信模块将数据以电磁波的形式发送至自由空间；中继模块接收到电磁波信号后，将其携带的数据按照协议进行处理，处理完毕后将信号输入到后级电路中，后级电路将信号进行处理后加载到特定光源两端使其发送数据；可见光通信模块接收到可见光信号后将其转换为电信号，模块将电信号按照协议还原即可得到原始数据，通信过程完成；

5、电磁波通信模块包含微处理器(10)和电磁波通信芯片，电磁波通信芯片通过spi协议与微处理器进行通信，电磁波通信芯片时钟引脚与微处理器芯片的spi_sck端口连接，电磁波通信芯片mosi引脚与微处理器10spi_mosi端口连接，电磁波通信芯片miso引脚与微处理器10spi_miso端口连接，电磁波通信芯片片选引脚与微处理器具备输出功能的i/o口连接，电磁波通信芯片使能引脚与微处理器具备输出功能的i/o口连接，电磁波通信芯片中断引脚信号引脚与微处理器的i/o口连接；

6、中继模块包含电磁波通信芯片、微处理器、隔离电路和驱动电路；电磁波通信芯片通过spi协议与微处理器进行通信；电磁波通信芯片时钟引脚与微处理器芯片spi_sck端口连接，电磁波通信芯片(20)mosi引脚与微处理器spi_mosi端口连接，电磁波通信芯片miso引脚与微处理器spi_miso端口连接，电磁波通信芯片片选引脚与微处理器的i/o口连接，电磁波通信芯片使能引脚与微处理器的i/o口连接，电磁波通信芯片中断引脚信号引脚与微处理器的i/o口连接；隔离电路中，光耦输入端的负极连接微处理器i/o口，光耦输入端正极连接电阻r5一端，r5另一端连接+3.3伏电源，光耦使能端连接电阻r6一端，r6另一端与+5伏电源连接，光耦输出端与电阻r7一端连接，电阻r7另一端连接+5伏电源，光耦供电端口连接+5伏电源，光耦接地端口连接gnd端，+5伏电源与gnd端之间串联一个电容c27；驱动电路中，+12伏电源与串联滑动变阻器rv1一端连接、串联滑动变阻器rv1另一端与光源d1正极连接，光源d1负极与npn三极管q1集电极连接，npn三极管q1发射极连接gnd端，npn三极管q1基极连接电阻r8一端，r8另一端与隔离电路的光耦输出端连接；

7、可见光通信模块包含微处理器30和可见光接收电路，可见光接收电路包括比较器、+3.3伏电源和光敏二极管d2，使用光敏二极管d2接收可见光信号，光敏二极管d2正极连接电阻r10一端，r10另一端连接+3.3伏电源，光敏二极管d2负极连接gnd端，比较器电源端连接+3.3伏电源，比较器接地端连接gnd端，比较器正向输入端连接光敏二极管d2正极，+3.3伏电源与gnd端串联滑动变阻器rv2,滑动变阻器rv2两端分别与+3.3伏电源与gnd端连接，滑动变阻器rv2的滑动端连接比较器(311)的反相输入端，比较器311输出端与+3.3伏电源间串联电阻r11，电阻r11分别与比较器输出端与+3.3伏电源连接，微处理器的i/o口与比较器输出端连接。

8、本发明有益效果包括：该系统相较于传统的矿区通信系统，提高了矿区在地下部分的通信质量和稳定性，使用矿区地下部分的照明光源进行通信，降低了矿区通信的设备安装与使用成本。

技术特征：

1.一种用于矿区的可见光通信系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于矿区的可见光通信系统。涉及可见光通信的应用技术领域，为提高矿区通信质量和降低矿区通信设备成本而设计。系统分为三个模块，分别为电磁波通信模块，中继模块和可见光通信模块。电磁波通信模块，中继模块和可见光通信模块；系统的工作流程如下，将待发送的数据发送至电磁波通信模块，电磁波通信模块将数据以电磁波的形式发送至自由空间；中继模块接收到电磁波信号后，将其携带的数据按照协议进行处理，处理完毕后将信号输入到后级电路中，后级电路将信号进行处理后加载到特定光源两端使其发送数据；可见光通信模块接收到可见光信号后将其转换为电信号，模块将电信号按照协议还原即可得到原始数据。

技术研发人员：王金鹏,王孝钦,王浩企,顾航宇,张云翠
受保护的技术使用者：大连工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21