一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統的製作方法
2023-09-18 03:12:15
專利名稱：一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種數據傳輸的系統，特別涉及的是一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統。
背景技術：
隨著信息技術的發展，目前市場上的數據通信系統通常以光纜、同軸電纜、乙太網線、電力線等作為傳輸介質。但是對於一些特殊環境下的數據傳輸，由於需要相應傳輸介質的架設，在很大程度上增加了傳輸數據的成本，同時也很容易由於介質破壞而產生通信不暢的問題，無線數據通信技術的應用日益普遍，但是其存在嚴重的阻擋衰減和通信盲區。
對於現有的建築物而言，燃氣管道、暖氣管道、自來水管道、安防噴淋管道等金屬管道已經成為建築物本身必備的結構元件，從傳統意義上由於它們通常要接地，很難對信號傳輸提供幫助，為此本發明創作者經過長時間的研究和試驗終於獲得了一種全新的傳輸方法，來解決上述問題。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統，用以克服上述缺陷。
為實現上述目的，本發明提供一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其包括至少一數據信號發射單元、至少一數據信號接收單元以及用以實現兩者數據交互的金屬管道；其中，所述的數據信號發射單元包括一輸入端數據機，其將數位訊號轉化為模擬信號；一輸入端信號耦合器，其將所述模擬信號注入所述的金屬管，並進行傳輸；所述的數據信號接收單元包括一輸出端信號耦合器，其將提取所述的金屬管上傳輸的模擬信號；一輸出端數據機，其將所述的模擬信號轉化為數位訊號；
所述的金屬管道，其為數據傳輸的通道；還包括一電源，用以對所述的數據機供電；較佳的，所述的信號耦合器，為兩個半環狀結構組成，兩者是對稱的，其特徵在於，第一部分包括封裝層、接地部件、磁材、線圈和連接器；第二部分包括封裝層、磁材；其中，所述的第一部分的磁材為半環形狀，所述線圈繞設在所述的半環狀磁材上，所述線圈的兩端與所述的連接器電連接，連接器外殼與接地部件通過銅結構件連接，所述的封裝層將接地部件、磁材、線圈封裝成一個整體，所述連接器以及接地部件暴露在封裝層外部；所述的第二部分的磁材為半環形狀，所述的封裝層將磁材封裝成一個整體；工作時，將所述的兩部分合在一起，形成一完整環狀結構；較佳的，還包括一個緊固件，所述的緊固件，將所述的封裝成的整體包圍起來，用以保持環形結構；所述的緊固件為不鏽鋼金屬材料組成的；較佳的，對於寬帶，工作頻率2MHz-40MHz來說，所述的線圈為同軸電纜繞制而成的單匝線圈；較佳的，對於窄帶，工作頻率9kHz-500kHz來說，所述的線圈為耐壓至少2500V線纜繞制而成的3至8匝線圈；較佳的，所述的磁材為鐵氧體磁材或非晶磁材；較佳的，所述的連接器為BNC接頭連接器；較佳的，所述的接地部件的一端設有一接地端子，其暴露在所述封裝層外；較佳的，所述封裝層的材料為環氧樹脂；較佳的，對於寬帶，還包括一個U型金屬外殼，所述金屬外殼將所述的環形結構內壁、外壁以及下底整體包裹，連接器接頭及接地部件的端頭暴露在金屬外殼外部，形成一個U字型。
本發明的優點在於，依靠現有的金屬管道進行數據傳輸，施工簡單，成本低，信號穩定。
圖1為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的結構簡圖；圖2為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的信號耦合器的剖面圖；圖3為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的實施例一結構示意圖；
圖4為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的實施例二結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。
請參閱圖1所示，其為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的結構簡圖；其包括至少一數據信號發射單元、至少一數據信號接收單元以及用以實現兩者數據交互的金屬管道2；實際上數據信號發射單元與數據信號接收單元都可以發送和接收信號，也就是說這裡的數據信號傳輸是雙工的，其中，所述的數據信號發射單元包括一輸入端數據機12，其將數位訊號轉化為模擬信號，這些數位訊號來自電腦、交換機、路由器、信息採集設備等通信設備4通過乙太網線/USB線或RS-232/RS-485線接入的信號；一輸入端信號耦合器11，其將所述模擬信號在所述的金屬管2上進行注入傳輸；所述的數據信號接收單元包括一輸出端信號耦合器51，其將提取所述的金屬管2上傳輸的模擬信號；一輸出端數據機52，其將所述的模擬信號轉化為數位訊號傳輸給常規通信設備4；所述的金屬管道2，其為數據傳輸的通道；還包括一電源31、32，用以對所述的輸入端數據機12以及輸出端數據機52供電。
其中，所述的輸入端數據機12通過其內部的OFDM(正交頻分多路復用)等多種技術的處理，將常規的數位訊號轉化為模擬信號；所述的輸出端數據機52則相反，將接收到的模擬信號轉化為常規的數位訊號；所述的OFDM是目前已被廣泛應用於通信領域的信號調製技術，通過OFDM調製，輸入端以及輸出端數據機12、52的工作頻段被分為相互正交的多個子信道，每個子信道獨立編碼調製，這種傳輸模式可以有效對抗複雜環境中的通信信號時延問題和多徑衰減問題，在某些不利環境下，或客觀需要還可以屏蔽其中某些子信道，在保證傳輸質量的同時避免與其它設備間的幹擾；所述輸入端數據機12以及輸出端數據機52的模擬信號埠通過信號線分別連接到輸入端信號耦合器11以及輸出端信號耦合器51上，所述的輸入端以及輸出端數據機12、52包括電源接口、數據接口和模擬信號接口，這樣包括數據、視頻、音頻等多種滿足網絡協議的數據包都能夠通過其進行傳輸；所述的輸入端或輸出端數據機12、52的數據接口可以是乙太網線接口、USB接口或RS-232/RS-485等其它數據信號接口。
對於本發明而言，其關鍵點在於輸入端以及輸出端信號耦合器11、51，對於不同的情況要求，所述的信號耦合器自身的物理條件和要求會有不同和差別，其輸入阻抗是由與之相結合的數據機的輸出阻抗的匹配性決定的，對於本發明而言，對於寬帶，工作頻率2MHz-40MHz；絕緣電阻100MΩ；輸入阻抗50Ω；信號衰減＜4±2dB；耐壓5kV。
請參閱圖2所示，其為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的信號耦合器的剖面圖；其是由兩個半環形狀部分組成的，兩者是對稱的，其區別在於，在其中的一部分相對於另一部分多了繞組線圈116、接地組件以及BNC接頭連接器115，本剖視圖反映的就是該部分的結構，其包括封裝層113、接地部件、磁材114、線圈116和BNC接頭連接器115，其為半環形狀；所述線圈為50歐姆同軸電纜繞制而成的單匝線圈，其繞設在所述的半環狀磁材上，所述單匝線圈的兩端與所述的BNC接頭連接器115電連接，BNC接頭外殼與接地部件通過銅結構件連接，所述的封裝層113為環氧樹脂，其將上述的接地部件、磁材114、線圈116封裝成一個整體，所述連接器115以及接地部件暴露在封裝層113外部；所述的接地組件是由一接地金屬片112其嵌在所述的封裝層113內，在其外端設有一接地端子111，其暴露在所述封裝層113外；另一部分的磁材114也為半環形狀，所述的封裝層113的環氧樹脂材料將磁材114封裝成一個整體；對於寬帶來說，還可以包括一個U型金屬外殼117，所述金屬外殼117將所述的環形結構內壁、外壁以及下底整體包裹，連接器接頭115及接地部件的端頭111暴露在金屬外殼外部，形成一個U字型，其不僅起到保護耦合器的作用，同時還能夠屏蔽一部分外部幹擾。
在使用時，將兩個半環扣在一個金屬管道上，通過一個緊固件將所述的封裝成的整體包圍起來，用以保持環形結構；所述的緊固件為不鏽鋼金屬材料組成的，所述的BNC接頭連接器115與一數據機模擬信號埠相連，接地端子11可以懸空也可以與所述數據機的接地端連接。
對於本發明輸入端以及輸出端信號耦合器11、51而言磁材的選擇非常重要，由於金屬管道2傳輸信號屬於微弱信號，有相當範圍的帶寬，信號變換時要求損耗小，對磁性材料的選擇有一定的要求因此本發明對耦合器，選項用高μ磁導率的磁材，對微小信號敏感；磁滯回線要窄，圍面積要小，具有很小的矯頑力Hc，磁滯損耗Ph小；磁材的電阻率要大，因而渦流損耗Pe小；工作頻率要高，適合帶寬大的信號轉換；因此我們選擇鐵氧體磁材或非晶磁材。
當然需要強調的是，上面對所述耦合器結構的要求的基礎之一為其對應的帶寬為寬帶，對於窄帶，工作頻率9kHz-500kHz；絕緣電阻100MΩ；輸入阻抗600Ω；信號衰減＜4±2dB；耐壓5kV來說，所述的線圈為耐壓至少2500V線纜繞制而成的3至8匝線圈即可。
請參閱圖3所示，其為本發明通過金屬管道進行數據傳輸的系統的實施例一結構示意圖；其是以一個三層樓房建築裡的供暖系統的金屬管道作為傳輸介質，所述的供暖系統的金屬管線分南主管道S和北主管道N兩路，通過兩路之間的主閥門V連接，分別在所述供暖系統的金屬管線上選取了四個節點A、B、C、D，作為金屬管道數據信號輸入和輸出的交互端，在其上分別設置一個耦合器a1、b1、c1、d1，所述的耦合器分別與所述的數據機的模擬信號埠相連(圖中未示)，可以看成每個耦合器以及與之相連接的數據機都對應一個終端都與信號接收和發送設備相連接，它們之間可以進行數據交互。
請參閱圖4所示，其是以上述的幾個節點為基礎所衍生的監控系統的實施例；以節點A作為一個圖像數位訊號發送端和節點B作為一個圖像數位訊號接收端為例，如果所述的數據信號發射單元的輸入調試解調器a2與所述的網絡視頻伺服器a3相連，將攝像機a4採集到的圖像信號進行傳輸，就可以作為監控系統使用。所述的輸入端數據機a2將圖像信號轉變為高頻信號通過輸入端耦合器a1注入到金屬管道2上，通過金屬管道2穿過混凝土牆21進行傳輸，在金屬管道2遠端的節點B安裝同樣的輸出端耦合器b1和輸出端數據機b2以及相應的影像顯示設備b3，所述的輸出端耦合器b1提取模擬信號，利用信號線傳輸到輸出端數據機b2模擬信號埠，在所述的輸出端數據機b2內部將解調出數位訊號，傳輸至所述的影像顯示設備b3進行顯示。
需要說明的是這只是本發明衍生出的，在應用方面的一種具體實施例而已，還有其它應用實例這裡就不再贅述了。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，其包括至少一數據信號發射單元、至少一數據信號接收單元以及用以實現兩者數據交互的金屬管道；其中，所述的數據信號發射單元包括一輸入端數據機，其將數位訊號轉化為模擬信號；一輸入端信號耦合器，其將所述模擬信號注入到所述的金屬管上，進行傳輸；所述的數據信號接收單元包括一輸出端信號耦合器，其將提取所述的金屬管上傳輸的模擬信號；一輸出端數據機，其將所述的模擬信號轉化為數位訊號；所述的金屬管道為數據傳輸的通道；還包括一電源，用以對所述的數據機供電。
2.根據權利要求1所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，所述的信號耦合器，為兩個半環狀結構組成，兩者是對稱的，其特徵在於，第一部分包括封裝層、接地部件、磁材、線圈和連接器；第二部分包括封裝層、磁材；其中，所述的第一部分的磁材為半環形狀，所述線圈繞設在所述的半環狀磁材上，所述線圈的兩端與所述的連接器電連接，連接器外殼與接地部件通過銅結構件連接，所述的封裝層將接地部件、磁材、線圈封裝成一個整體，所述連接器以及接地部件暴露在封裝層外部；所述的第二部分的磁材為半環形狀，所述的封裝層將磁材封裝成一個整體；工作時，將所述的兩部分合在一起，形成一完整環狀結構。
3.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，還包括一個緊固件，所述的緊固件，將所述的封裝成的整體包圍起來，用以保持環形結構；所述的緊固件為不鏽鋼金屬材料組成的。
4.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，對於寬帶，工作頻率2MHz-40MHz來說，所述的線圈為同軸電纜繞制而成的單匝線圈。
5.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，對於窄帶，工作頻率9kHz-500kHz來說，所述的線圈為耐壓至少2500V線纜繞制而成的3至8匝線圈。
6.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，所述的磁材為鐵氧體磁材或非晶磁材。
7根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，所述的連接器為BNC接頭連接器。
8.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，所述的接地部件的一端設有一接地端子，其暴露在所述封裝層外。
9.根據權利要求2所述的通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其特徵在於，所述封裝層的材料為環氧樹脂。
10.根據權利要求2所述的金屬管道數據傳輸耦合器，其特徵在於，對於寬帶，還包括一個U型金屬外殼，所述金屬外殼將所述的環形結構內壁、外壁以及下底整體包裹，連接器接頭及接地部件的端頭暴露在金屬外殼外部，形成一個U字型。
全文摘要
本發明為一種通過金屬管道進行數據傳輸的系統，其包括至少一數據信號發射單元、至少一數據信號接收單元以及用以實現兩者數據交互的金屬管道；其中，所述的數據信號發射單元包括一輸入端數據機，其將數位訊號轉化為模擬信號；一輸入端信號耦合器，其將所述模擬信號在所述的金屬管上進行耦合；所述的數據信號接收單元包括一輸出端信號耦合器，其將解耦所述的金屬管上傳輸的模擬信號；一輸出端數據機，其將所述的模擬信號轉化為數位訊號；所述的金屬管道，其為數據傳輸的通道；還包括一電源，用以對所述的數據機供電。從而達到通過金屬管道進行數據傳輸的目的。
文檔編號H04L5/00GK101072050SQ20071011906
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月19日 優先權日2007年6月19日
發明者劉利, 武斌, 李曉 申請人:北京意科通信技術有限責任公司