[发明专利]矿用多功能无线数据收发与信号转换系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线数据收发与信号转换，尤其涉及一种矿用多功能无线 数据收发与信号转换系统。

背景技术

在某些特定工作环境下，由于不便布置通信电缆线，采用有线连接 方式的传统矿山安全监测监控系统在出现冒顶等灾害情况下，其安全可靠 性和适用性受到了严重挑战。因此，迫切需要采用无线通信方式改进现有 矿山安全监测传感器及监测监控系统。传统矿井无线数据收发设备通常采 用433MHz等更低频段RF技术，在矿井井下使用时抗干扰性能较差，接收 灵敏度低，而且传输距离近。目前，基于ZigBee技术矿山无线监测监控 数据传输系统及其产品虽已经开始面市，然而不足的是现有这些系统和产 品往往是基于较为复杂完整的标准ZigBee协议直接实现的，没有根据应 用需求进行通信机制简化和能量优化，而标准ZigBee网络协议带来的能 耗和带宽开销通常较大，在矿井下直巷道不便于实现无线Mesh网络自愈 功能，而且现有系统大多仅考虑了无线数据收发或者仅考虑了无线信号转 换功能，或者根本没有考虑其和传统有线或者无线监控分站等设备关联的 问题。传统分站接口设计采用不同模拟制式的信号接口，而现有的新设计 的分站通常带有RS485等数字信号传输接口。传统无线数据收发装置或者 信号转换电路装置不具备同时支持与这两种不同分站接口的功能；另外， 现有无线数据收发产品支持的RF频段也往往仅限于某一种，如433MHz 或2.4GHz或868/915MHz，不但没有综合考虑3种RF频段设备灵活切换 使用和共同复用同一信号转换电路的问题，也没考虑降低信号转换电路设 计复杂性和元器件的成本问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能、低成本、低功耗且使 用方便的一种矿用多功能无线数据收发与信号转换系统。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个技术方案，提供一种矿 用多功能无线数据收发与信号转换系统，包括MCU单片机、看门狗电路、 时钟晶振电路、本安直流电源转换电路，所述看门狗电路、时钟晶振电路 的输出端分别与MCU单片机连接；本安直流电源转换电路将外部本安电源 配接设备提供的本安直流输入电压转换成电路单元需要的工作电压；

其特征在于：所述MCU单片机的输出端连接模拟和数字制式信号转换 电路的输入端，并且所述模拟和数字制式信号转换电路提供连接外部监控 分站的数字接口和模拟接口，接收MCU单片机输出的控制信号，输出模拟 信号和数字频率制式信号；

所述通信转换电路的控制端与MCU单片机的输出端连接；所述通信转 换电路的第一输出端与MCU单片机的信号接收端连接，所述通信转换电路 的第一输入端与MCU单片机的信号发送端连接，所述通信转换电路的第二 输出端与RF无线模块电路的第一信号接收端连接，所述通信转换电路的 第二输入端与RF无线模块电路的第一信号发送端连接，同时所述通信转 换电路提供连接外部监控分站的通讯信号接口，所述通信转换电路接收 MCU单片机输出的控制信号，实现MCU单片机串口和RF无线模块电路之 间或者MCU单片机串口和外部监控分站之间通信数据的接收和发送转换；

所述RF无线模块电路的第二信号输入、输出端连接RF天线，通过 RF天线接收和发送无线信号。

根据本发明所述的矿用多功能无线数据收发与信号转换系统的一个 优选方案，所述模拟和数字制式信号转换电路由模拟制式信号转换电路和 数字制式信号转换电路构成，所述模拟制式信号转换电路受所述MCU单片 机的控制，输出模拟信号，所述数字制式信号转换电路受所述MCU单片机 的控制，输出数字频率制式信号。

根据本发明所述的矿用多功能无线数据收发与信号转换系统的一个 优选方案，所述通信转换电路包括差分数据线收发器。

根据本发明所述的矿用多功能无线数据收发与信号转换系统的一个 优选方案，所述RF无线模块电路是433MHz或868MHz/915MHz系列低功耗、 远距离无线数据传输模块，或者是Super-ZigBee系列低功耗、远距离无 线收发模块，在矿井坑道使用时抗干扰性强，且无线传输距离远，还支持 和井下工作面瓦斯检测等无线监测传感器、无线监控分站等设备的信号接 口和关联。