一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法

—— CN201410563557.6

摘要

本发明提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法,采用两层网络结构,第一层为无线通信网络,第二层有线通信网络,可实现超远距离灵活多变的态势监测通信。其中,第一层无线通信网络使得前端监测设备具有较强的机动性,其无线通信设备丰富的接口设计可完成数据、语音、视频等几乎全部类型信号的传输;第二层有线通信网络极大地增加了信号的传输距离和时效,其网络接口的可开放性使得接入网络且满足其通信协议的设备都能参与通信,从而构建一个全方位、多层次的网络平台,该系统中的各通信站可根据需要灵活部署,具有较强的灵活性和良好的可扩展性。

权利要求书

1.一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,其特征在于,包括:无线网络通信系统、有线网络通信设备和用户指控中心通信站;其中,所述无线网络通信系统包括无线网络中心通信站和无线网络外围通信站;所述无线网络外围通信站包括外围通信站无线通信设备;所述外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口以及第一无线收发模块;其中,所述第一音视频接口通过所述第一音视频编码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一串口通信接口通过所述第一编码/解码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一网络通信接口连接到所述第一无线收发模块;所述无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;其中,所述中心通信站无线通信设备包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器、第二网络通信接口;其中,所述第二无线收发模块的一端与所述第一无线收发模块通信连接;所述第二无线收发模块的另一端分别与所述第二音视频接口的一端、所述第二串口通信接口的一端以及所述第二网络通信接口的一端连接;并且,所述第二串口通信接口的另一端通过所述第二编码/解码器与所述第一信号转换系统连接;所述第二音视频接口的另一端依次通过所述第二音视频解码器和所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;所述第二网络通信接口的另一端通过所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;所述第一信号转换系统包括第一数据通信接口模块、第一信号转换模块和第一网络通信接口模块;所述第一数据通信接口模块的一端与所述第二编码/解码器连接,所述第一数据通信接口模块的另一端通过所述第一信号转换模块连接到所述第一网络通信接口模块的一端,所述第一网络通信接口模块的另一端通过所述第二有线通信接口连接到所述有线网络通信设备;所述用户指控中心通信站包括第二信号转换系统、第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口和指控系统;所述第一有线通信接口的第1端口与所述有线网络通信设备连接,所述第一有线通信接口第2端口通过所述第二信号转换系统连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第3端口通过所述音视频解码器连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第4端口通过所述第三网络通信接口连接到所述指控系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;所述第二网络通信接口模块的一端与所述第一有线通信接口连接,所述第二网络通信接口模块的另一端通过所述第二信号转换模块与所述第二数据通信接口模块的一端连接,所述第二数据通信接口模块的另一端与所述指控系统连接。 2.根据权利要求1所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,其特征在于,所述有线网络通信设备采用光纤电缆进行通信,以TCP/IP协议进行信息传输。 3.根据权利要求1所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,其特征在于,所述无线网络中心通信站的所述第二有线通信接口通过光纤交换机连接至光纤电缆;所述用户指控中心通信站的所述第一有线通信接口通过光纤交换机连接至光纤电缆,由此使所述无线网络通信系统和所述有线网络通信设备组成系统局域网。 4.根据权利要求1所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,其特征在于,所述无线网络通信系统采用同频组网方式,参与通信的各个所述外围通信站无线通信设备和所述中心通信站无线通信设备均使用同一个频率。 5.一种基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,应用于如权利要求1所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,其特征在于,包括用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程、以及前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程;其中,所述第一信号传输过程与所述第二信号传输过程可同时进行;对于用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程,包括以下步骤:S1,用户指控中心通信站的指控系统根据任务需求,生成对前端监测设备的原始任务数据信号,并将该原始任务数据信号发送给第二信号转换系统;S2,所述第二信号转换系统接收该原始任务数据信号,将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号通过有线网络通信设备发送到无线网络中心通信站;S3,所述无线网络中心通信站的第一信号转换系统接收该网络包格式的任务数据信号,将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到中心通信站无线通信设备;S4,所述中心通信站无线通信设备将所述串口格式的任务数据信号编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备;S5,所述外围通信站无线通信设备接收该无线信号格式的任务数据信号,将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备,由此实现用户指控中心通信站向前端监测设备下发任务的通信过程;对于前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程,包括以下步骤:步骤1,前端监测设备获取监测信息;其中,该监测信息包括对监控区域采集到的原始音视频监测信息,还包括设备自身状态监测信息;步骤2,所述前端监测设备将获取到的所述监测信息发送到外围通信站无线通信设备;步骤3,所述外围通信站无线通信设备对接收到的所述监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的监测信息,然后将所述无线信号格式的监测信息发送至无线网络中心通信站;步骤4,所述无线网络中心通信站将接收到的所述无线信号格式的监测信息进行解码,将其解码成通信协议设定数据格式的监测信息,如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的音视频监测信息,将该通信协议设定数据格式的音视频监测信息记为指定格式音视频监测信息,则直接将该指定格式音视频监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息,将该通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息记为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;所述第一信号转换系统将该指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;步骤5,用户指控中心通信站与有线网络通信设备连接,一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的指定格式音视频监测信息,将其解码为原始音视频信号,然后存储或实时播放该原始音视频信号,实现远程态势的实时监测;另一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息,对所述网络包格式的设备自身状态监测信息进行解析,得到前端监测设备的状态数据,该前端监测设备的状态数据既作为指控系统的状态反馈输入,也通过界面实时显示前端监测设备的状态数据;由此实现远程态势的实时监测。 6.根据权利要求5所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,其特征在于,S2具体为:所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;所述第二数据通信接口模块接收来自指控系统的原始任务数据信号,然后,将该原始任务数据信号发送给所述第二信号转换模块;所述第二信号转换模块将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号发送给所述第二网络通信接口模块;所述第二网络通信接口模块将该网络包格式的任务数据信号通过第一有线通信接口发送到有线网络通信设备。 7.根据权利要求5所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,其特征在于,S3具体为:所述第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;所述第一网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的任务数据信号,然后将该网络包格式的任务数据信号发送到所述第一信号转换模块;所述第一信号转换模块将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到所述第一数据通信接口模块;所述第一数据通信接口模块将所述串口格式的任务数据信号发送到所述中心通信站无线通信设备;S4具体为:所述中心通信站无线通信设备包括第二编码/解码器、第二串口通信接口以及第二无线收发模块;所述第二编码/解码器接收来自所述第一数据通信接口模块的串口格式的任务数据信号,将其编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号通过所述第二串口通信接口发送到所述第二无线收发模块;所述第二无线收发模块再将该无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备的第一无线收发模块。 8.根据权利要求7所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,其特征在于,S5具体为:所述外围通信站无线通信设备包括第一无线收发模块、第一编码/解码器、第一串口通信接口;所述第一无线收发模块将接收到的所述无线信号格式的任务数据信号发送到所述第一编码/解码器;所述第一编码/解码器将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到所述第一串口通信接口;所述第一串口通信接口将该设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备。 9.根据权利要求5所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,其特征在于,步骤3具体为:所述外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口和第一无线收发模块;所述第一音视频接口接收来自前端监测设备的音视频监测信息,然后将该音视频监测信息发送到所述第一音视频编码器;所述第一音视频编码器对所述音视频监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的音视频监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;所述第一串口通信接口接收来自前端监测设备的设备自身状态监测信息,然后将该设备自身状态监测信息发送到所述第一编码/解码器;所述第一编码/解码器对所述设备自身状态监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的设备自身状态监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;所述第一网络通信接口接收来自前端监测设备的网络信号,并通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;步骤4具体为:所述无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;所述中心通信站无线通信设备包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器和第二网络通信接口;当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的音视频监测信息时,将该无线信号格式的音视频监测信息通过第二音视频接口发送到所述第二音视频解码器;所述第二音视频解码器将该无线信号格式的音视频监测信息解码为所述指定格式音视频监测信息,然后通过所述第二有线通信接口,将该指定格式音视频监测信息发送到有线网络通信设备;当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的设备自身状态监测信息时,将该无线信号格式的设备自身状态监测信息通过所述第二串口通信接口发送至所述第二编码/解码器,所述第二编码/解码器将该无线信号格式的设备自身状态监测信息解码为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的网络信号时,直接将该网络信号通过所述第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;所述第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;则:所述第一数据通信接口模块接收来自所述第二编码/解码器的指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送至所述第一信号转换模块;所述第一信号转换模块将所述指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送到所述第一网络通信接口模块;所述第一网络通信接口模块再将所述网络包格式的设备自身状态监测信息发送到有线网络通信设备。 10.根据权利要求9所述的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,其特征在于,步骤5具体为:所述用户指控中心通信站包括第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口以及指控系统;当所述第一有线通信接口接收到所述指定格式音视频监测信息时,将该指定格式音视频监测信息发送至所述音视频解码器;所述音视频解码器将所述指定格式音视频监测信息解码为原始音视频信号,然后发送至所述指控系统;当所述第一有线通信接口接收到网络信号时,将该网络信号通过所述第三网络通信接口发送至所述指控系统;所述用户指控中心通信站还包括第二信号转换系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;所述第二网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息;然后,将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送至所述第二信号转换模块;所述第二信号转换模块从所述网络包格式的设备自身状态监测信息中解析出前端监测设备的状态数据,然后,通过所述第二数据通信接口模块,将所述前端监测设备的状态数据发送至所述指控系统。

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域,具体涉及一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法。

背景技术

考虑到安全因素,危险目标和环境附件野外作业具有一定的威胁性,需要在监控区域安装前端监测设备,然后,前端监测设备通过通信网络与远程指控中心通信,即:远程指控中心通过通信网络向前端监测设备发送控制指令;然后,前端监测设备采集监控区域的音视频格式的态势信息,然后将该态势信息以及设备状态信息通过通信网络回传给远程指控中心,远程指控中心通过对接收到的态势信息以及设备状态信息进行分析,实现对危险目标和环境态势的显示和评估。

目前,对危险目标和环境附件野外作业的通信网络,一般采用如下两种方式:(一)有线通信网络:有线通信网络主要运用在前端监测设备固定安装的情况下,通过有线通信网络,实现前端监测设备与远程指控中心之间的通信。比如,在一些已知的发生危险概率较大的区域或地点,如油料储备库、化学危险品仓库等,采取安装固定云台摄像机、云台红外热像仪、烟雾报警器等前端监测设备,其通过有线通信网络与远程指控中心进行信息交互,最终由远程指控中心进行控制和信息汇总。通过有线通信网络进行信息传输,由于网络线缆布置等原因,仅仅适用于固定安装的前端监测设备,而无法应用于机动方式运行的前端监测设备。(二)无线通信网络:即,通过无线通信网络,实现前端监测设备与远程指控中心之间的通信,由于无线网络不需要布置网络线缆等原因,因此,利用无线通信网络通信,既适用于对固定方式安装的前端监测设备进行状态控制,也可以对可移动的前端监测设备进行机动控制,另外,前端监测设备采集到的态势信息以及设备状态信息通过无线通信网络回传到远程指控中心。该种方式的优点为:可以实时控制可移动的前端监测设备,实现机动部署,具有灵活性好的优点;但是,其通信距离往往达不到远程监测的要求,特别是涉及到远程态势监视的无线图传设备,基于无线通信网络,其通信距离一般仅为5-8km;一旦距离增加,通信的可靠性将大大降低,具有较大风险性。

由此可见,如何设计一种既能确保前端监测设备灵活机动、又能保证超远距离可靠通信的通信系统,是远程态势监测系统成功应用的重要技术保障。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法,可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下:

本发明提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,包括:无线网络通信系统、有线网络通信设备和用户指控中心通信站;

其中,所述无线网络通信系统包括无线网络中心通信站和无线网络外围通信站;所述无线网络外围通信站包括外围通信站无线通信设备;所述外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口以及第一无线收发模块;其中,所述第一音视频接口通过所述第一音视频编码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一串口通信接口通过所述第一编码/解码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一网络通信接口连接到所述第一无线收发模块;

所述无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;其中,所述中心通信站无线通信设备包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器、第二网络通信接口;其中,所述第二无线收发模块的一端与所述第一无线收发模块通信连接;所述第二无线收发模块的另一端分别与所述第二音视频接口的一端、所述第二串口通信接口的一端以及所述第二网络通信接口的一端连接;并且,所述第二串口通信接口的另一端通过所述第二编码/解码器与所述第一信号转换系统连接;所述第二音视频接口的另一端依次通过所述第二音视频解码器和所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;所述第二网络通信接口的另一端通过所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;

所述第一信号转换系统包括第一数据通信接口模块、第一信号转换模块和第一网络通信接口模块;所述第一数据通信接口模块的一端与所述第二编码/解码器连接,所述第一数据通信接口模块的另一端通过所述第一信号转换模块连接到所述第一网络通信接口模块的一端,所述第一网络通信接口模块的另一端通过所述第二有线通信接口连接到所述有线网络通信设备;

所述用户指控中心通信站包括第二信号转换系统、第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口和指控系统;所述第一有线通信接口的第1端口与所述有线网络通信设备连接,所述第一有线通信接口第2端口通过所述第二信号转换系统连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第3端口通过所述音视频解码器连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第4端口通过所述第三网络通信接口连接到所述指控系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;所述第二网络通信接口模块的一端与所述第一有线通信接口连接,所述第二网络通信接口模块的另一端通过所述第二信号转换模块与所述第二数据通信接口模块的一端连接,所述第二数据通信接口模块的另一端与所述指控系统连接。

优选的,所述有线网络通信设备采用光纤电缆进行通信,以TCP/IP协议进行信息传输。

优选的,所述无线网络中心通信站的所述第二有线通信接口通过光纤交换机连接至光纤电缆;所述用户指控中心通信站的所述第一有线通信接口通过光纤交换机连接至光纤电缆,由此使所述无线网络通信系统和所述有线网络通信设备组成系统局域网。

优选的,所述无线网络通信系统采用同频组网方式,参与通信的各个所述外围通信站无线通信设备和所述中心通信站无线通信设备均使用同一个频率。

本发明还提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,包括用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程、以及前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程;其中,所述第一信号传输过程与所述第二信号传输过程可同时进行;

对于用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程,包括以下步骤:

S1,用户指控中心通信站的指控系统根据任务需求,生成对前端监测设备的原始任务数据信号,并将该原始任务数据信号发送给第二信号转换系统;

S2,所述第二信号转换系统接收该原始任务数据信号,将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号通过有线网络通信设备发送到无线网络中心通信站;

S3,所述无线网络中心通信站的第一信号转换系统接收该网络包格式的任务数据信号,将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到中心通信站无线通信设备;

S4,所述中心通信站无线通信设备将所述串口格式的任务数据信号编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备;

S5,所述外围通信站无线通信设备接收该无线信号格式的任务数据信号,将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备,由此实现用户指控中心通信站向前端监测设备下发任务的通信过程;

对于前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程,包括以下步骤:

步骤1,前端监测设备获取监测信息;其中,该监测信息包括对监控区域采集到的原始音视频监测信息,还包括设备自身状态监测信息;

步骤2,所述前端监测设备将获取到的所述监测信息发送到外围通信站无线通信设备;

步骤3,所述外围通信站无线通信设备对接收到的所述监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的监测信息,然后将所述无线信号格式的监测信息发送至无线网络中心通信站;

步骤4,所述无线网络中心通信站将接收到的所述无线信号格式的监测信息进行解码,将其解码成通信协议设定数据格式的监测信息,如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的音视频监测信息,将该通信协议设定数据格式的音视频监测信息记为指定格式音视频监测信息,则直接将该指定格式音视频监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息,将该通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息记为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;所述第一信号转换系统将该指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

步骤5,用户指控中心通信站与有线网络通信设备连接,一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的指定格式音视频监测信息,将其解码为原始音视频信号,然后存储或实时播放该原始音视频信号,实现远程态势的实时监测;

另一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息,对所述网络包格式的设备自身状态监测信息进行解析,得到前端监测设备的状态数据,该前端监测设备的状态数据既作为指控系统的状态反馈输入,也通过界面实时显示前端监测设备的状态数据;由此实现远程态势的实时监测。

优选的,S2具体为:所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;

所述第二数据通信接口模块接收来自指控系统的原始任务数据信号,然后,将该原始任务数据信号发送给所述第二信号转换模块;

所述第二信号转换模块将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号发送给所述第二网络通信接口模块;

所述第二网络通信接口模块将该网络包格式的任务数据信号通过第一有线通信接口发送到有线网络通信设备。

优选的,S3具体为:

所述第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;

所述第一网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的任务数据信号,然后将该网络包格式的任务数据信号发送到所述第一信号转换模块;

所述第一信号转换模块将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到所述第一数据通信接口模块;

所述第一数据通信接口模块将所述串口格式的任务数据信号发送到所述中心通信站无线通信设备;

S4具体为:

所述中心通信站无线通信设备包括第二编码/解码器、第二串口通信接口以及第二无线收发模块;

所述第二编码/解码器接收来自所述第一数据通信接口模块的串口格式的任务数据信号,将其编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号通过所述第二串口通信接口发送到所述第二无线收发模块;所述第二无线收发模块再将该无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备的第一无线收发模块;

优选的,S5具体为:

所述外围通信站无线通信设备包括第一无线收发模块、第一编码/解码器、第一串口通信接口;

所述第一无线收发模块将接收到的所述无线信号格式的任务数据信号发送到所述第一编码/解码器;

所述第一编码/解码器将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到所述第一串口通信接口;

所述第一串口通信接口将该设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备。

优选的,步骤3具体为:

所述外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口和第一无线收发模块;

所述第一音视频接口接收来自前端监测设备的音视频监测信息,然后将该音视频监测信息发送到所述第一音视频编码器;所述第一音视频编码器对所述音视频监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的音视频监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

所述第一串口通信接口接收来自前端监测设备的设备自身状态监测信息,然后将该设备自身状态监测信息发送到所述第一编码/解码器;所述第一编码/解码器对所述设备自身状态监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的设备自身状态监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

所述第一网络通信接口接收来自前端监测设备的网络信号,并通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

步骤4具体为:

所述无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;

所述中心通信站无线通信设备包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器和第二网络通信接口;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的音视频监测信息时,将该无线信号格式的音视频监测信息通过第二音视频接口发送到所述第二音视频解码器;所述第二音视频解码器将该无线信号格式的音视频监测信息解码为所述指定格式音视频监测信息,然后通过所述第二有线通信接口,将该指定格式音视频监测信息发送到有线网络通信设备;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的设备自身状态监测信息时,将该无线信号格式的设备自身状态监测信息通过所述第二串口通信接口发送至所述第二编码/解码器,所述第二编码/解码器将该无线信号格式的设备自身状态监测信息解码为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的网络信号时,直接将该网络信号通过所述第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

所述第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;

则:所述第一数据通信接口模块接收来自所述第二编码/解码器的指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送至所述第一信号转换模块;所述第一信号转换模块将所述指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送到所述第一网络通信接口模块;所述第一网络通信接口模块再将所述网络包格式的设备自身状态监测信息发送到有线网络通信设备。

优选的,步骤5具体为:

所述用户指控中心通信站包括第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口以及指控系统;

当所述第一有线通信接口接收到所述指定格式音视频监测信息时,将该指定格式音视频监测信息发送至所述音视频解码器;所述音视频解码器将所述指定格式音视频监测信息解码为原始音视频信号,然后发送至所述指控系统;

当所述第一有线通信接口接收到网络信号时,将该网络信号通过所述第三网络通信接口发送至所述指控系统;

所述用户指控中心通信站还包括第二信号转换系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;

所述第二网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息;然后,将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送至所述第二信号转换模块;所述第二信号转换模块从所述网络包格式的设备自身状态监测信息中解析出前端监测设备的状态数据,然后,通过所述第二数据通信接口模块,将所述前端监测设备的状态数据发送至所述指控系统。

本发明的有益效果如下:

本发明提供的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法,采用两层网络结构,可实现超远距离灵活多变的态势监测通信。第一层无线通信网络使得前端监测设备具有较强的机动性,其无线通信设备丰富的接口设计可完成数据、语音、视频等几乎全部类型信号的传输;第二层有线通信网络极大地增加了信号的传输距离和时效,其网络接口的可开放性使得接入网络且满足其通信协议的设备都能参与通信,从而构建一个全方位、多层次的网络平台,该系统中的各通信站可根据需要灵活部署,具有较强的灵活性和良好的可扩展性。

附图说明

图1为本发明提供的基于两层网络结构的远程态势监测通信系统的结构示意图;

图2为本发明提供的基于两层网络结构的远程态势监测通信方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明:

如图1所示,本发明提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统,前端监测设备与用户指控中心通信站之间的通信网络架构采用两层网络布署方式,分别为:第一层无线网络和第二层有线网络。采用两层网络结构,可实现超远距离灵活多变的态势监测通信。第一层无线通信网络使得前端监测设备具有较强的机动性,其无线通信设备丰富的接口设计可完成数据、语音、视频等几乎全部类型信号的传输;第二层有线通信网络极大地增加了信号的传输距离和时效,其网络接口的可开放性使得接入网络且满足其通信协议的设备都能参与通信,从而构建一个全方位、多层次的网络平台,该系统中的各通信站可根据需要灵活部署,具有较强的灵活性和良好的可扩展性。

具体的,包括:无线网络通信系统、有线网络通信设备和用户指控中心通信站;以下分别详细介绍:

(一)无线网络通信系统

无线网络通信系统包括无线网络外围通信站和无线网络中心通信站。无线网络中心通信站配置一套中心通信站无线通信设备并嵌入信号转换系统,前端监测设备配置外围通信站无线通信设备。

(1.1)无线网络外围通信站

无线网络外围通信站包括外围通信站无线通信设备;该外围通信站无线通信设备实质为一种点对多点外围通信站无线通信设备,是前端监测设备的通信设备,用于与多个前端监测设备进行信息交互,具体用于将前端监测设备采集到的监测信号以无线方式发送至无线网络中心通信站;也用于向前端监测设备传输无线网络中心通信站下发的控制信号。

具体的,外围通信站无线通信设备用于将前端监测设备的输入信号编码成无线网络信号,并通过无线模块发送至中心通信站无线通信设备,也用于将中心通信站无线通信设备发送过来的控制信号解码成相应串口数据,传输至前端监测设备上。

外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口以及第一无线收发模块;其中,所述第一音视频接口通过所述第一音视频编码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一串口通信接口通过所述第一编码/解码器连接到所述第一无线收发模块;所述第一网络通信接口连接到所述第一无线收发模块;

(1.2)无线网络中心通信站

无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;其中,中心通信站无线通信设备实质为一种点对多点中心通信站无线通信设备,其一端用于与多个点对多点外围通信站无线通信设备通信,另一端与有线网络通信设备连接,监测系统的所有通信信号均需经过该无线网络中心通信站。

具体的,中心通信站无线通信设备用于将用户指控中心通信站下发的控制信号编码成无线网络信号,并通过无线模块发送至外围通信站无线通信设备;也用于将外围通信站无线通信设备发送过来的无线网络信号中的设备状态数据解码成相应的数据信号,然后通过信号转换系统转换成网络包信号发送至用户指控中心通信站。对于无线网络中的音视频信号,则直接转发至用户指控中心通信站。

中心通信站无线通信设备主要包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器、第二网络通信接口;其中,所述第二无线收发模块的一端与所述第一无线收发模块通信连接;所述第二无线收发模块的另一端分别与所述第二音视频接口的一端、所述第二串口通信接口的一端以及所述第二网络通信接口的一端连接;并且,所述第二串口通信接口的另一端通过所述第二编码/解码器与所述第一信号转换系统连接;所述第二音视频接口的另一端依次通过所述第二音视频解码器和所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;所述第二网络通信接口的另一端通过所述第二有线通信接口后连接到所述有线网络通信设备;

所述第一信号转换系统包括第一数据通信接口模块、第一信号转换模块和第一网络通信接口模块;所述第一数据通信接口模块的一端与所述第二编码/解码器连接,所述第一数据通信接口模块的另一端通过所述第一信号转换模块连接到所述第一网络通信接口模块的一端,所述第一网络通信接口模块的另一端通过所述第二有线通信接口连接到所述有线网络通信设备;

另外,本发明中,无线网络通信系统采用时分制同频组网方式,参与通信的各个所述外围通信站无线通信设备和所述中心通信站无线通信设备均使用同一个频率。

(二)有线网络通信设备

有线网络通信设备用于无线网络通信系统与用户指控中心通信站之间进行高速数据传输,主要包括光纤交换机和光纤电缆,以TCP/IP协议进行信息传输。

具体的,无线网络中心通信站的所述第二有线通信接口模块通过光纤交换机连接至光纤电缆;所述用户指控中心通信站的所述第一有线通信接口通过光纤交换机连接至光纤电缆,由此使所述无线网络通信系统和所述有线网络通信设备组成系统局域网。

(三)用户指控中心通信站

用户指控中心通信站是整个通信系统的管控中心,通过光纤交互机连接到光纤电缆上,安装有用于控制前端监测设备运行以及显示前端监测设备工作状态的指控显示软件等,具有人机接口界面,可根据监测任务需求自动生成或人工输入指控任务信息并通过有线网络发送至无线网络中心通信站;同时接收前端监测设备采集到的设备状态信息并实时显示;对于音视频信号,则直接解码成原始音视频信号实时播放,实现远程态势的实时监测。

具体的,用户指控中心通信站包括第二信号转换系统、第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口和指控系统;所述第一有线通信接口的第1端口与所述有线网络通信设备连接,所述第一有线通信接口第2端口通过所述第二信号转换系统连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第3端口通过所述音视频解码器连接到所述指控系统;所述第一有线通信接口第4端口通过所述第三网络通信接口连接到所述指控系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;所述第二网络通信接口模块的一端与所述第一有线通信接口连接,所述第二网络通信接口模块的另一端通过所述第二信号转换模块与所述第二数据通信接口模块的一端连接,所述第二数据通信接口模块的另一端与所述指控系统连接。

通过上述结构可以看出,在远程态势监测通信系统中,共布署两个信号转换系统,一个安装于无线网络中心通信站,另一个安装于用户指控中心通信站;主要功能为:用于串口格式数据信号等各种格式信号与网络包格式信号之间的转换,即:当通信站向网络上发送数据时,用于将串口格式数据信号转换成网络包格式信号,当通信站从网络上接收数据时,用于将网络包格式信号转换成串口格式数据信号。主要包括:数据通信接口模块、网络通信接口模块和信号转换模块;其中,数据通信接口模块,用于控制信号、状态信号等串口信号的通信;网络通信接口模块,用于网络信号之间的通信;信号转换模块,采用事件驱动的多线程编程方法,实现串口格式数据信号与网络包格式信号之间的转换。另外,信号转换系统采用事件驱动的多线程编程方法实现,有效防止数据丢包现象的发生。

如图2所示,本发明还提供一种基于两层网络结构的远程态势监测通信方法,包括用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程、以及前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程;其中,所述第一信号传输过程与所述第二信号传输过程可同时进行;

对于用户指控中心通信站到前端监测设备之间的第一信号传输过程,包括以下步骤:

S1,用户指控中心通信站的指控系统根据任务需求,生成对前端监测设备的原始任务数据信号,并将该原始任务数据信号发送给第二信号转换系统;

S2,所述第二信号转换系统接收该原始任务数据信号,将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号通过有线网络通信设备发送到无线网络中心通信站;

本步骤具体为:所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;

所述第二数据通信接口模块接收来自指控系统的原始任务数据信号,然后,将该原始任务数据信号发送给所述第二信号转换模块;

所述第二信号转换模块将所述原始任务数据信号打包成符合TCP/IP协议的网络包格式的任务数据信号,然后,将所述网络包格式的任务数据信号发送给所述第二网络通信接口模块;

所述第二网络通信接口模块将该网络包格式的任务数据信号通过第一有线通信接口发送到有线网络通信设备。

S3,所述无线网络中心通信站的第一信号转换系统接收该网络包格式的任务数据信号,将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到中心通信站无线通信设备;

本步骤具体为:

第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;

所述第一网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的任务数据信号,然后将该网络包格式的任务数据信号发送到所述第一信号转换模块;

所述第一信号转换模块将所述网络包格式的任务数据信号转换为前端监测设备能够识别的串口格式的任务数据信号;然后,将所述串口格式的任务数据信号发送到所述第一数据通信接口模块;

所述第一数据通信接口模块将所述串口格式的任务数据信号发送到所述中心通信站无线通信设备;

S4,所述中心通信站无线通信设备将所述串口格式的任务数据信号编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备;

本步骤具体为:

所述中心通信站无线通信设备包括第二编码/解码器、第二串口通信接口以及第二无线收发模块;

所述第二编码/解码器接收来自所述第一数据通信接口模块的串口格式的任务数据信号,将其编码成无线信号格式的任务数据信号,然后将所述无线信号格式的任务数据信号通过所述第二串口通信接口发送到所述第二无线收发模块;所述第二无线收发模块再将该无线信号格式的任务数据信号发送到外围通信站无线通信设备的第一无线收发模块;

S5,所述外围通信站无线通信设备接收该无线信号格式的任务数据信号,将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备,由此实现用户指控中心通信站向前端监测设备下发任务的通信过程;

本步骤具体为:

外围通信站无线通信设备包括第一无线收发模块、第一编码/解码器、第一串口通信接口;

所述第一无线收发模块将接收到的所述无线信号格式的任务数据信号发送到所述第一编码/解码器;

所述第一编码/解码器将所述无线信号格式的任务数据信号解码成通信协议设定的数据格式,得到设定数据格式的任务数据信号;然后将所述设定数据格式的任务数据信号发送到所述第一串口通信接口;

所述第一串口通信接口将该设定数据格式的任务数据信号发送到对应的前端监测设备。

对于前端监测设备到用户指控中心通信站之间的第二信号传输过程,包括以下步骤:

步骤1,前端监测设备获取监测信息;其中,该监测信息包括对监控区域采集到的原始音视频监测信息,还包括设备自身状态监测信息;

步骤2,所述前端监测设备将获取到的所述监测信息发送到外围通信站无线通信设备;

步骤3,所述外围通信站无线通信设备对接收到的所述监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的监测信息,然后将所述无线信号格式的监测信息发送至无线网络中心通信站;

本步骤具体为:

所述外围通信站无线通信设备包括第一音视频接口、第一串口通信接口、第一音视频编码器、第一编码/解码器、第一网络通信接口和第一无线收发模块;

所述第一音视频接口接收来自前端监测设备的原始音视频监测信息,然后将该音视频监测信息发送到所述第一音视频编码器;所述第一音视频编码器对所述音视频监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的音视频监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

所述第一串口通信接口接收来自前端监测设备的设备自身状态监测信息,然后将该设备自身状态监测信息发送到所述第一编码/解码器;所述第一编码/解码器对所述设备自身状态监测信息进行编码,将其编码为无线信号格式的设备自身状态监测信息,然后通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

所述第一网络通信接口接收来自前端监测设备的网络信号,并通过所述第一无线收发模块发送至所述无线网络中心通信站;

步骤4,所述无线网络中心通信站将接收到的所述无线信号格式的监测信息进行解码,将其解码成通信协议设定数据格式的监测信息,如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的音视频监测信息,将该通信协议设定数据格式的音视频监测信息记为指定格式音视频监测信息,则直接将该指定格式音视频监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

如果该通信协议设定数据格式的监测信息为通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息,将该通信协议设定数据格式的设备自身状态监测信息记为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;所述第一信号转换系统将该指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息通过第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

本步骤具体为:

所述无线网络中心通信站包括中心通信站无线通信设备、第一信号转换系统以及第二有线通信接口;

所述中心通信站无线通信设备包括第二无线收发模块、第二音视频接口、第二串口通信接口、第二音视频解码器、第二编码/解码器和第二网络通信接口;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的音视频监测信息时,将该无线信号格式的音视频监测信息通过第二音视频接口发送到所述第二音视频解码器;所述第二音视频解码器将该无线信号格式的音视频监测信息解码为所述指定格式音视频监测信息,然后通过所述第二有线通信接口,将该指定格式音视频监测信息发送到有线网络通信设备;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的无线信号格式的设备自身状态监测信息时,将该无线信号格式的设备自身状态监测信息通过所述第二串口通信接口发送至所述第二编码/解码器,所述第二编码/解码器将该无线信号格式的设备自身状态监测信息解码为指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送到第一信号转换系统;

当所述第二无线收发模块接收到来自所述第一无线收发模块的网络信号时,直接将该网络信号通过所述第二有线通信接口发送到有线网络通信设备;

所述第一信号转换系统包括第一网络通信接口模块、第一信号转换模块和第一数据通信接口模块;

则:所述第一数据通信接口模块接收来自所述第二编码/解码器的指定格式设备自身状态监测信息,然后将该指定格式设备自身状态监测信息发送至所述第一信号转换模块;所述第一信号转换模块将所述指定格式设备自身状态监测信息转换成网络包格式的设备自身状态监测信息,然后将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送到所述第一网络通信接口模块;所述第一网络通信接口模块再将所述网络包格式的设备自身状态监测信息发送到有线网络通信设备;

步骤5,用户指控中心通信站与有线网络通信设备连接,一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的指定格式音视频监测信息,将其解码为原始音视频信号,然后存储或实时播放该原始音视频信号,实现远程态势的实时监测;

另一方面,用户指控中心通信站接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息,对所述网络包格式的设备自身状态监测信息进行解析,得到前端监测设备的状态数据,该前端监测设备的状态数据既作为指控系统的状态反馈输入,也通过界面实时显示前端监测设备的状态数据;由此实现远程态势的实时监测。

本步骤具体为:

所述用户指控中心通信站包括第一有线通信接口、音视频解码器、第三网络通信接口以及指控系统;

当所述第一有线通信接口接收到所述指定格式音视频监测信息时,将该指定格式音视频监测信息发送至所述音视频解码器;所述音视频解码器将所述指定格式音视频监测信息解码为原始音视频信号,然后发送至所述指控系统;

当所述第一有线通信接口接收到网络信号时,将该网络信号通过所述第三网络通信接口发送至所述指控系统;

所述用户指控中心通信站还包括第二信号转换系统;所述第二信号转换系统包括第二网络通信接口模块、第二信号转换模块和第二数据通信接口模块;

所述第二网络通信接口模块接收来自有线网络通信设备的网络包格式的设备自身状态监测信息;然后,将该网络包格式的设备自身状态监测信息发送至所述第二信号转换模块;所述第二信号转换模块从所述网络包格式的设备自身状态监测信息中解析出前端监测设备的状态数据,然后,通过所述第二数据通信接口模块,将所述前端监测设备的状态数据发送至所述指控系统。

以上描述的正反方向信号传输过程在实际监测通信系统中可同时进行,分开叙述的目的是为了更加清楚地解释监测通信系统的工作流程。其中,第一层无线通信网络采用同频组网方式,所有参与通信的外围通信站无线通信设备和中心通信站无线通信设备都使用同一个频率,部署方便,外围通信站无线通信设备可随时加入和离开,并且,单一设备故障不会影响整个系统运行,具有很强的抗毁性。第二层有线通信网络采用光纤有线电缆连接,大大提高了通信速度。因此,无线加有线两层网络双向传输系统,各通信站可根据需要灵活部署,具有较强的灵活性和良好的可扩展性,既确保前端监测设备具有较强的机动性,也极大地增加了信号的传输距离和时效性。另外,本监测通信系统在突破对固定监测设备和移动监测设备均能控制的同时,可以满足超远距离的数据、语音、视频传输。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

  • 标题:一种基于两层网络结构的远程态势监测通信系统及方法
  • 申请人:中国人民解放军装备学院
  • 发明人:范丽,王兆魁,杨雪榕,肖龙龙,胡敏,夏鲁瑞,程子龙
  • 申请号:CN201410563557.6
  • 申请日:20141021
  • 公开号:CN105591829B
  • 公开日:20181012
  • 优先权号:CN201410563557A
  • 代理人:席小东
  • 代理机构:北京市盛峰律师事务所
  • 申请人地址:101416 北京市怀柔区八一路1号
  • 是否有效:有效
  • 标签:网络结构,态势,监测,远程,通信