本實(shí)用新型涉及一種艙段集線器，尤其是涉及一種適用于地下綜合管廊的艙段集線器。

背景技術(shù)：

地下綜合管廊中包括了電力管線、熱力管線、燃?xì)夤芫€、通訊管線等等多種管線及其監(jiān)控設(shè)備，另外還設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多種子系統(tǒng)以保障地下綜合管廊的正常運(yùn)行，上述管線的監(jiān)控設(shè)備以及管廊中的子系統(tǒng)需要統(tǒng)一連接到服務(wù)器以及工控電腦和遠(yuǎn)程終端中，以簡(jiǎn)化線路，便于維護(hù)。地下綜合管廊往往采用多艙段的設(shè)計(jì)，且每個(gè)艙段又可分為多個(gè)艙室。這樣在每個(gè)艙段中形成一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，為便于將艙段中的多種設(shè)備連接至服務(wù)器，需要開發(fā)一種將子網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于地下綜合管廊的艙段集線器，將艙段中的各種設(shè)備與服務(wù)器進(jìn)行通訊連接。

為解決上述問題，本實(shí)用新型的艙段集線器包括無線通訊模塊；有線通訊模塊；上行接口，用以與上位機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)；多個(gè)USB/DC下行接口，用以與下位機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)，接收鏈路狀態(tài)廣播LSA消息；記憶模塊，用于存儲(chǔ)USB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ挥靡源鎯?chǔ)無線通訊模塊和有線通訊模塊的驅(qū)動(dòng)程序；控制芯片，包括三極管，控制芯片連接于無線通訊模塊、有線通訊模塊、記憶模塊、上行接口、USB/DC下行接口，其中，當(dāng)艙段集線器初次與上位機(jī)通訊連接時(shí)，控制芯片會(huì)將驅(qū)動(dòng)程序通過無線通訊模塊和/或有線通訊模塊發(fā)送并安裝到上位機(jī)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序已被安裝于上位機(jī)時(shí)，控制芯片控制三極管的導(dǎo)通或關(guān)閉以控制USB/DC下行接口的接通與否；控制芯片還用于在記憶模塊中識(shí)別USB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，并根?jù)識(shí)別的拓?fù)湫畔SB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)與上行接口中的數(shù)據(jù)中的身份標(biāo)識(shí)符相對(duì)比，如果匹配則將USB/DC下行接口與上行接口進(jìn)行通訊連接；數(shù)據(jù)檢測(cè)器，與上行接口、USB/DC下行接口以及控制芯片連接，用以檢測(cè)上位機(jī)以及下位機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的格式；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，與上行接口、USB/DC下行接口、數(shù)據(jù)檢測(cè)器以及控制芯片連接，用以在上位機(jī)的數(shù)據(jù)的格式和下位機(jī)的數(shù)據(jù)的格式之間轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選的，艙段集線器還包括電力載波模塊與上行接口連接，用于識(shí)別電力線中的載波信號(hào)并將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，上行接口使用電力線載波與上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選的，艙段集線器還包括殼體，殼體頂壁與四個(gè)側(cè)壁一體形成，底壁為可拆卸安裝；殼體頂壁外側(cè)設(shè)有可安裝固定裝置的安裝槽；殼體底壁設(shè)有多個(gè)數(shù)據(jù)接口以及分別設(shè)置在數(shù)據(jù)接口處的LED指示燈，數(shù)據(jù)接口兩側(cè)還分別設(shè)有分別與控制芯片連接的電源接口和電源開關(guān)；底壁位于殼體內(nèi)部；殼體前后兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)散熱鱗片。

優(yōu)選的，艙段集線器還包括殼體頂部設(shè)有安裝槽，固定裝置安裝于安裝槽內(nèi)，固定裝置包括固定部和活動(dòng)部，固定部包括底板和固定夾板，其中位于固定部一側(cè)的底板安裝于安裝槽內(nèi)，底板設(shè)有螺紋孔，螺釘穿過安裝槽頂壁的通孔螺紋連接于底板；活動(dòng)部的底部設(shè)有矩形通孔，矩形通孔套接于位于固定部底部另一側(cè)的連接板；活動(dòng)部包括活動(dòng)夾板，固定夾板、活動(dòng)夾板均為弧形，固定夾板頂部設(shè)有第一凸臺(tái)，第一凸臺(tái)水平設(shè)有螺紋孔，活動(dòng)夾板頂部設(shè)有第二凸臺(tái)，第二凸臺(tái)水平設(shè)有通孔，螺釘穿過第二凸臺(tái)的通孔連接于第一凸臺(tái)的螺紋孔。

優(yōu)選的，艙段集線器中控制芯片設(shè)于電路板上，電路板右側(cè)設(shè)有除濕器，除濕器的排水口與設(shè)于底壁的單向閥連接除濕器的排水口與設(shè)于底壁的單向閥連接。

優(yōu)選的，艙段集線器還包括晶振單元及電源，其中晶振單元包括分別與控制芯片的晶振輸入端和晶振輸出端連接的石英晶振，控制芯片的電阻端與接地的接地電阻連接，控制芯片的電容端與電源連接，接地電阻與電容端之間連接第一電容，控制芯片的電源接口和復(fù)位接口分別連接于與電源連接的第二電阻和第三電阻，USB/DC下行接口包括與控制芯片的D+引腳、D-引腳以及GND接口相連接的USB/DC下行接口，其中，D-引腳通過第四電阻與USB/DC下行接口的第一引腳連接、GND接口通過第五電阻與USB/DC下行接口的第二引腳連接，D+引腳通過第六電阻與USB/DC下行接口的電源接口連接，USB/DC下行接口的電源接口連接還分別與5V電源以及第二電容連接，上行接口包括與控制芯片的I/O端口相連接的數(shù)據(jù)端，其中，數(shù)據(jù)端包括第二接口，第二接口的電源接口與5V電源連接，第二接口的第一數(shù)據(jù)引腳及第二數(shù)據(jù)引腳分別通過電阻與控制芯片的第一I/O端口和第二I/O端口連接。

采用上述方案的艙段集線器，利用多個(gè)USB/DC下行接口能夠同時(shí)連接多個(gè)艙中的下位機(jī)，利用上行接口與上位機(jī)通訊，完成多個(gè)下位機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊；且能防止水從外殼滴落或流到艙段集線器內(nèi)部，又增強(qiáng)了散熱性能，增大艙段集線器在潮濕環(huán)境下工作的穩(wěn)定性和壽命。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型艙段集線器的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型艙段集線器的電路的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型艙段集線器殼體的示意圖。

圖4是本實(shí)用新型艙段集線器的固定裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下文參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型應(yīng)用于地下綜合管廊中，管廊內(nèi)鋪設(shè)信息電纜、電力電纜、給水管道、熱力管道、燃?xì)夤艿赖仁姓霉芫€，上述市政公用管線需要設(shè)置監(jiān)控設(shè)備以方便監(jiān)控運(yùn)行狀況，市政公用管線出現(xiàn)故障時(shí)需要定位故障位置以方便維修。除市政公用管線外，地下綜合管廊中還設(shè)有消防系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)，而且地下綜合管廊多采用分艙段式設(shè)計(jì)，即以每200米或其他長(zhǎng)度為一個(gè)艙段，且艙段還分為多個(gè)艙室以分別放置電力電纜、熱力管道、燃?xì)夤艿?，故每個(gè)艙室中都需要設(shè)置輔助系統(tǒng)，這樣每個(gè)艙室成為一個(gè)基本單元，該艙室內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備與輔助系統(tǒng)可以組成一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，并以一個(gè)艙段控制器集中控制，一個(gè)艙段內(nèi)的多個(gè)艙室內(nèi)的艙段控制器與一個(gè)集線器進(jìn)行通訊，可實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)艙段內(nèi)所有監(jiān)控設(shè)備和輔助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的艙段集線器的示意圖。如圖1所示，適用于地下綜合管廊的艙段集線器，包括無線通訊模塊；有線通訊模塊；上行接口，用以與上位機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)；多個(gè)USB/DC下行接口，用以與下位機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)，接收鏈路狀態(tài)廣播LSA消息；記憶模塊，用以存儲(chǔ)USB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，并存?chǔ)無線通訊模塊和有線通訊模塊的驅(qū)動(dòng)程序；控制芯片，包括三極管，控制芯片連接于無線通訊模塊、有線通訊模塊、記憶模塊、上行接口、USB/DC下行接口，其中，當(dāng)艙段集線器初次與上位機(jī)通訊連接時(shí)，控制芯片會(huì)將驅(qū)動(dòng)程序通過無線通訊模塊和/或有線通訊模塊發(fā)送并安裝到上位機(jī)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序已被安裝于上位機(jī)時(shí)，控制芯片控制三極管的導(dǎo)通或關(guān)閉以控制USB/DC下行接口的接通與否；控制芯片還用于在記憶模塊中識(shí)別USB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，并根?jù)識(shí)別的拓?fù)湫畔SB/DC下行接口所屬的子網(wǎng)絡(luò)與上行接口中的數(shù)據(jù)中的身份標(biāo)識(shí)符相對(duì)比，如果匹配則將USB/DC下行接口與上行接口進(jìn)行通訊連接；數(shù)據(jù)檢測(cè)器，與上行接口、USB/DC下行接口以及控制芯片連接，用以檢測(cè)上位機(jī)以及下位機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的格式；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，與上行接口、USB/DC下行接口、數(shù)據(jù)檢測(cè)器以及控制芯片連接，用以在上位機(jī)的數(shù)據(jù)的格式和下位機(jī)的數(shù)據(jù)的格式之間轉(zhuǎn)換。

上述實(shí)施例的艙段集線器與上位機(jī)連接后，控制芯片會(huì)將驅(qū)動(dòng)程序通過無線通訊模塊和/或有線通訊模塊發(fā)送并安裝到上位機(jī)，驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢后，控制芯片控制三極管的導(dǎo)通或關(guān)閉以控制USB/DC下行接口的接通與否，并將下位機(jī)的地址與上位機(jī)數(shù)據(jù)匹配，將上位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通訊；且通訊選擇無線通訊與有線通訊并列的方式，提高通訊連接的穩(wěn)定性。上述實(shí)施例中，下位機(jī)中設(shè)置地址芯片，下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含拓?fù)湫畔?，可以將特定?shù)據(jù)與特定下位機(jī)對(duì)應(yīng)。

上述實(shí)施例中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括RS232串口模塊、RS422串口模塊，其中RS232串口模塊以及RS422串口模塊與控制芯片的數(shù)據(jù)接口連接，RS422串口模塊的TxD+和RxD管腳短接，RS232串口模塊的GND和RxD管腳短接。

如圖2所示，上述實(shí)施例中艙段集線器還包括晶振單元及電源，其中，晶振單元包括分別與控制芯片B1的晶振輸入端和晶振輸出端連接的石英晶振B3，控制芯片B1的電阻端與接地的接地電阻R1連接，控制芯片R1的電容端與5V電源連接，接地電阻R1與電容端之間連接第一電容C1，控制芯片B1的電源接口和復(fù)位接口分別連接于與5V電源連接的第二電阻R2和第三電阻R3，USB/DC下行接口包括與控制芯片B1的D+引腳、D-引腳以及GND接口相連接的USB/DC下行接口U1，其中，D-引腳通過第四電阻R4與USB/DC下行接口U1的第一引腳連接、GND接口通過第五電阻R5與USB/DC下行接口U1的第二引腳連接，D+引腳通過第六電阻R6與USB/DC下行接口U1的電源接口連接，USB/DC下行接口U1的電源接口連接還分別與5V電源連接以及第二電容C2連接，多個(gè)上行接口分別包括與控制芯片B1的I/O端口相連接的數(shù)據(jù)端B4，其中，數(shù)據(jù)端B4包括第二接口U2，第二接口U2的電源接口與5V電源連接，第二接口U2的第一數(shù)據(jù)引腳及第二數(shù)據(jù)引腳分別通過電阻與控制芯片B1的第一I/O端口和第二I/O端口連接。

上述實(shí)施例可優(yōu)化為還包括電力載波模塊，電力載波模塊與上行接口連接，用于識(shí)別電力線中的載波信號(hào)并將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣上行接口使用電力線載波與上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減少線路，降低安裝與維護(hù)成本，提高通訊可靠性。

如圖3所示，本實(shí)用新型艙段集線器的一個(gè)實(shí)施例中殼體頂壁1與四個(gè)側(cè)壁一體形成，底壁2為可拆卸安裝；殼體頂壁1外側(cè)設(shè)有可安裝固定裝置的安裝槽3，使本實(shí)用新型的艙段集線器可以懸掛安裝；殼體底壁2設(shè)有多個(gè)數(shù)據(jù)接口以及分別設(shè)置在數(shù)據(jù)接口處的LED指示燈，數(shù)據(jù)接口兩側(cè)還分別設(shè)有電源接口和電源開關(guān)，將數(shù)據(jù)接口與電源接口、電源開關(guān)統(tǒng)一設(shè)置在殼體底部，既能使線路更整齊，又防止艙段集線器上方凝結(jié)的水分從接口或殼體之間的安裝縫隙滴落到艙段集線器內(nèi)部造成短路，從而確保艙段集線器穩(wěn)定工作；底壁2位于殼體內(nèi)部，使四個(gè)側(cè)壁相對(duì)于底壁2伸出一部分，使沿著殼體側(cè)壁向下滑落的液體在側(cè)壁末端滴落，防止液體順著側(cè)壁流入接口，進(jìn)一步增大艙段集線器的耐潮濕性，增大艙段集線器的穩(wěn)定性；殼體前后兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)散熱鱗片4，以增大散熱強(qiáng)度，避免艙段集線器內(nèi)部溫度過高導(dǎo)致艙段集線器穩(wěn)定性降低。

如圖4所示，本實(shí)用新型的固定裝置包括固定部A1和活動(dòng)部A2，固定部A1包括底板A3和固定夾板A4，其中位于固定部一側(cè)的底板A3安裝于艙段集線器殼體頂部的安裝槽內(nèi)，底板A3設(shè)有螺紋孔A5，螺釘穿過安裝槽頂壁的通孔螺紋連接于底板A3，將固定裝置固定于艙段集線器殼體的頂部；活動(dòng)部A2的底部設(shè)有矩形通孔，矩形通孔套接于位于固定部A1底部另一側(cè)的連接板A6，使活動(dòng)部A2可沿連接板A6活動(dòng)；活動(dòng)部A2包括活動(dòng)夾板A7，固定夾板A4、活動(dòng)夾板A7均為弧形，可夾持管件或其他形狀的連接件；固定夾板A4頂部設(shè)有第一凸臺(tái)A8，第一凸臺(tái)A8水平設(shè)有螺紋孔，活動(dòng)夾板A7頂部設(shè)有第二凸臺(tái)A9，第二凸臺(tái)A9水平設(shè)有通孔，螺釘穿過第二凸臺(tái)A9的通孔連接于第一凸臺(tái)A8的螺紋孔，將固定夾板A4、活動(dòng)夾板A7連接于一起，這樣可夾持在管廊中的管道或其他連接件上。

作為對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)用新型在電路板右側(cè)設(shè)置除濕器，除濕器的排水口與設(shè)于殼體底壁的單向閥連接，除濕器將殼體的水蒸氣收集后通過單向閥從殼體內(nèi)排出，使殼體內(nèi)保持干燥。

上述實(shí)例的改進(jìn)中，控制芯片包括至少一個(gè)RJ45接口，一個(gè)控制裝置以及一個(gè)485總線控制器，其中每個(gè)RJ45接口通過雙絞線與其他設(shè)備相連。控制裝置與至少一個(gè)RJ45接口的第1，2，3，6引腳相連，從而經(jīng)由RJ45接口與其他設(shè)備交換以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，如TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)。485總線控制器與至少一個(gè)RJ45接口的第4,5,7,8引腳相連，從而經(jīng)由RJ45接口與其他設(shè)備交換485總線數(shù)據(jù)；其中控制裝置包括總線接口單元、用戶固件下載單元、系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)、系統(tǒng)函數(shù)庫、配置監(jiān)視單元、模塊配置文件和用戶編寫的串口通訊單元，其中總線接口單元作為串口模塊與PLC的CPU模塊交互的接口。解析來自CPU模塊的配置信文和下行數(shù)據(jù)信文，然后將配置信文寫入系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)中的配置區(qū)，下行數(shù)據(jù)寫入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的輸出數(shù)據(jù)區(qū)；同時(shí)將上行數(shù)據(jù)從輸入數(shù)據(jù)區(qū)中取出按照總線報(bào)文格式整理后，上送值PLC的CPU模塊；串口模塊自身的工作狀態(tài)包含在上行數(shù)據(jù)報(bào)文中上送；用戶固件下載單元用于下載用戶編譯后的可執(zhí)行程序到FLASH中；系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)分為系統(tǒng)配置區(qū)、輸入數(shù)據(jù)區(qū)、輸出數(shù)據(jù)區(qū)、調(diào)試信息區(qū)、協(xié)議配置區(qū)、運(yùn)行狀態(tài)區(qū)；系統(tǒng)配置區(qū)通過解析配置文件和獲取來自PLC的CPU模塊的配置信文，最終形成系統(tǒng)配置區(qū)的全部?jī)?nèi)容，包括系統(tǒng)串口配置參數(shù)、輸入輸出區(qū)的大小、IP地址、各個(gè)接口的IO點(diǎn)數(shù)及其在數(shù)據(jù)區(qū)中的分布等；輸入數(shù)據(jù)區(qū)和輸出數(shù)據(jù)區(qū)作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于暫存輸入輸出數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)監(jiān)視；調(diào)試信息區(qū)包括串口收發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文和用戶調(diào)試信息，提供用戶監(jiān)測(cè)串口數(shù)據(jù)收發(fā)和輸出用戶定義的調(diào)試信息的緩沖存儲(chǔ)區(qū)；協(xié)議配置區(qū)是通過解析配置文件中的協(xié)議配置文件和協(xié)議命令文件得來的，其中包括了串口與協(xié)議對(duì)應(yīng)關(guān)系表和通訊協(xié)議命令等內(nèi)容；運(yùn)行狀態(tài)區(qū)表明串口和協(xié)議的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)等，通過這些可以獲取運(yùn)行情況，做出相應(yīng)的處理或告警；系統(tǒng)函數(shù)庫主要包含串口驅(qū)動(dòng)函數(shù)集、用戶軟定時(shí)器函數(shù)集、輸出輸出數(shù)據(jù)區(qū)讀寫操作數(shù)據(jù)集等三部分，為用戶完成串口通訊協(xié)議的開發(fā)提供接口和支持；配置監(jiān)視單元通過以太網(wǎng)與配置調(diào)試軟件通訊，完成配置文件的上載/下載、串口通訊調(diào)試等工作；模塊配置文件來自于配置調(diào)試軟件，經(jīng)過配置調(diào)試軟件的檢查校驗(yàn)，下載到串口模塊后存儲(chǔ)在FLASH或者EEROM中，確保掉電不丟失；在上電時(shí)讀取、校驗(yàn)、解析后，形成系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)中的系統(tǒng)配置區(qū)的部分內(nèi)容；用戶編寫的串口通訊單元是用戶開發(fā)的串口驅(qū)動(dòng)可執(zhí)行程序及其運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)的集合，完成依據(jù)串口通訊工作；以太網(wǎng)通訊模塊可以提供Modbus TCP通訊或其他通訊協(xié)議的通訊功能。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選的具體實(shí)施方式和實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式和實(shí)施例，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下作出各種變化。