一种应用于港口自动化的无线通信装置和无线通信系统

摘要

本发明提供了一种应用于港口自动化的无线通信装置和无线通信系统，该无线通信系统由多个无线通信装置、交换机装置以及主控制装置组成。其中，每个无线通信装置具有设置在堆场地面上的地面通信部和设置在堆场中的场桥上的场桥通信部。地面通信部包括用于发射或接收通信信号的信号发射接收单元、将通信信号由电信号的形式转换为电磁波或将电磁波转换为电信号的信号转换单元、向外辐射电磁波的泄漏单元、以及安装在泄漏单元的后端，用于防止电磁波从后端泄漏的波导负载；场桥通信部包括接收泄漏单元辐射的电磁波并将其进行传输的信号接收单元；以及接收电磁波并将场桥的信息以电磁波的形式发射给泄漏单元的信号接收单元。

说明书

技术领域

本发明属于港口自动化的无线通信领域，具体涉及一种应用于港口自动化的无线通信装置和无线通信系统。

背景技术

港口自动化操作是其面向新时代，实现操作自动化的重要一步。目前为了实现自动化操作所常采用的无线通信系统主要包括：自由无线技术、泄漏电缆技术以及光纤插拔技术。

自由无线通信技术是产生最早的通信技术，信号源产生的通信信号通过天线自由辐射在一定的范围内。这种通信技术布置方便，简单易行，并且通过发射天线进行信号传输，传输距离大，范围广。

但是由于港口的特殊情况，这种信号会受到外部信号较大的干扰，导致通信时延大。在雷雨天气，由于射频天线需要被布置在较高的位置，还容易受到雷击的影响。

泄漏电缆无线通信技术是通过对同轴电缆进行开缝来对无线信号进行传播。根据港口的使用频段要求以及吊车通信系统对于带宽的需求，一般来说，该套系统需要在5G频道进行使用，但是由于泄漏电缆使用铜芯作为传输介质，在5G频段，信号衰减非常大，因此，目前国内的产品仅能支持70M的通信传播，不符合滑触线对于400M的使用要求。

光纤插拔技术，通过在滑触线上布置光纤，在吊车上加装插拔装置，在吊车的运行过程中，不断进行光纤的插拔来实现通信信号的传输，这种通信技术能够满足高带宽的需求，信号传输速度非常快，时延小。但是由于港口的货运量大，吊车运行密集，过于频繁的使用光纤插拔器对其耐久性，可靠性考验巨大，并且光纤属于柔性材料，不利于在港口台风易发天气布置。

发明内容

本发明是为解决上述问题而进行的，采用了如下技术方案：

本发明提供的应用于港口自动化的无线通信装置，被设置在港口的堆场中，具有设置在堆场地面上的地面通信部和设置在堆场中的场桥上的场桥通信部。地面通信部包括：信号发射接收单元，用于发射或接收通信信号；信号转换单元，将通信信号由电信号的形式转换为电磁波或将电磁波转换为电信号；泄漏单元，前端和信号转换单元连接，用于向外辐射电磁波；波导负载，安装在泄漏单元的后端，用于防止电磁波从后端泄漏。场桥通信部包括：信号接收单元，用于接收泄漏单元辐射的电磁波并将其进行传输；信号接收单元，用于接收电磁波并将场桥的信息以电磁波的形式发射给泄漏单元。

本发明提供的应用于港口自动化的无线通信装置，还可以具有这样的特征：泄漏单元为裂缝波导天线。

本发明提供的应用于港口自动化的无线通信装置，还可以具有这样的特征：裂缝波导天线和场桥无线通信单元之间的夹角不大于30°。

本发明提供的应用于港口自动化的无线通信装置，还可以具有这样的特征：信号发射接收单元和信号转换单元之间通过射频信号连接电缆连接。

进一步的，本发明还提供了一种应用于港口自动化的无线通信系统，具有：多个无线通信装置；交换机装置，和多个无线通信装置连接，为每个无线通信装置分别提供电信号通路；以及主控制装置，用于对多个无线通信装置以及所述交换机装置进行控制。

本发明提供的应用于港口自动化的无线通信系统，还可以具有这样的特征：交换机装置为以太网交换机。

发明的作用与效果

根据本发明提供的应用于港口自动化的无线通信装置和无线通信系统，由于采用裂缝波导天线作为通信介质，一方面充分利用了其传输损耗低的特点，使得系统的传播距离可达到400m，具有比现有技术更远的传播距离；另一方面使得大部分通信信号的传播都在腔体内进行，对于严酷自然环境，高低温，湿热，盐雾天气有良好的抵御能力。

此外，由于仅场桥无线通信单元和信号接收单元被安装在场桥上，其他大部分部件均被布置在地面上，使得本发明的无线通信装置具有良好的避雷效果。

另外，由于裂缝波导天线与场桥无线通信单元之间接触距离近，使得本发明的无线通信装置具有良好的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的无线通信系统的结构示意图；

图2是本发明的无线通信装置的结构示意图；

图3是本发明的场桥无线通信单元和泄漏单元之间的位置关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图1为本实施例中的无线通信系统的结构示意图。

如图1所示，应用于港口自动化的无线通信系统100包括主控制装置1、交换机装置2、多个无线通信装置3。主控制装置1和交换机装置2被设置在港口的主控制室内，无线通信装置3由安装在地面上的地面通信部4和安装在堆场中的场桥上的场桥通信部5组成。

主控制装置1通过交换机装置2向无线通信装置3发出控制信号，并接收无线通信装置3反馈来的信号，在对该反馈信号进行分析后生成新的控制信号。

交换机装置2为以太网交换机，和多个无线通信装置连接，为每个无线通信装置分别提供电信号通路。

图2为本实施例中的无线通信装置中的地面通信部的结构示意图。

如图2所示，地面通信部4包括信号发射接收单元41、射频信号连接电缆42、信号转换单元43、连接螺栓44、泄漏单元45、中间法兰46以及波导负载47。

信号发射接收单元41的一端和以太网交换机的一个端口连接，接收主控制装置1的控制信号，另一端和射频信号连接电缆42的一端连接，用于将接收到的控制信号发射。

射频信号连接电缆42的另一端和信号转换单元43连接，将上述控制信号传输给信号转换单元43。在本实施例中，信号转换单元43为同轴转换器，用于将控制信号由电信号形式转换为泄漏单元45能够传输的电磁波。

同轴转换器通过连接螺栓44安装在泄漏单元45上，相邻的两个泄漏单元45之间通过中间法兰46连接，最后一段泄漏单元45的末端安装有波导负载47，用于防止泄漏单元45中的电磁波从末端泄漏出去。在本实施例中，泄漏单元45为裂缝波导天线。

如图1所示，场桥通信部5包括场桥无线通信单元51、信号接收单元52和场桥数据单元53。场桥无线通信单元51用于接收从裂缝波导天线传输来的电磁波并将其传输给信号接收单元52，信号接收单元52接收该电磁波并将其辐射给场桥控制单元，同时将场桥数据单元53中的场桥的信息以电磁波的形式发射给场桥无线通信单元51。

图3为场桥无线通信单元和泄漏单元之间的位置关系示意图。

如图3所示，场桥无线通信单元51可以不正对泄漏单元45设置，根据现场需求，场桥无线通信单元51与泄漏单元45之间可以形成不大于30°的夹角。此外，二者之间的垂直距离L约为200mm，可根据实际的安装需求上下浮动100mm。

本实施例中的应用于港口自动化的无线通信系统的工作流程如下：

步骤1，主控制装置1针对不同的堆场产生相应的控制信号，这些控制信号通过以太网交换机被信号发射接收单元41接收；

步骤2，信号发射接收单元41通过射频信号连接电缆42将控制信号传输给信号转换单元43；

步骤3，信号转换单元43将控制信号由电信号的形式转换为泄漏单元45能够传输的电磁波的形式；

步骤4，泄漏单元45将电磁波辐射给安装在场桥上的场桥无线通信单元51，场桥无线通信单元接收电磁波信号后，将其传输给信号接收单元52；

步骤5，信号接收单元52接收该电磁波信号并将其辐射给场桥控制单元，同时将场桥数据单元53中的场桥的信息以电磁波的形式发射给场桥无线通信单元51。

场桥信息的通信信号依次经泄漏单元45传输、被信号转换单元43转换为电信号后通过射频信号连接电缆42和信号发射接收单元41被主控制装置1接收。主控制装置1对信号进行分析后生成新的控制信号，从而开始新一轮的信号传输。

实施例的作用与效果

根据本实施例提供的应用于港口自动化的无线通信装置和无线通信系统，由于采用裂缝波导天线作为通信介质，一方面充分利用了其传输损耗低的特点，使得系统的传播距离可达到400m，具有比现有技术更远的传播距离；另一方面使得大部分通信信号的传播都在腔体内进行，对于严酷自然环境，高低温，湿热，盐雾天气有良好的抵御能力。

此外，由于仅场桥无线通信单元和信号接收单元被安装在场桥上，其他大部分部件均被布置在地面上，使得本发明的无线通信装置具有良好的避雷效果。

另外，由于裂缝波导天线与场桥无线通信单元之间接触距离近，使得本发明的无线通信装置具有良好的抗干扰能力。