[发明专利]一种CCD光通信地下专用智能插座

摘要

本发明公开了一种CCD光通信地下专用智能插座，包括处理器模块、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、中央处理器、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能插座、现场可编程门阵列电路、电源电路等；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路。该节点低功耗，具备通信能力和计算能力，并且体积小，低成本，可以运用到构建地下室可见光通信网络。

主权项

一种CCD光通信地下专用智能插座 ，其特征在于，包括智能插座、中央处理器、现场可编程门阵列电路、处理器模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、电源电路、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能插座；所述智能插座包括微处理器、功率控制电路、信号测量电路、电源转换电路、光接收模块，所述微处理器接收所述光接收模块获得的控制指令，根据所述控制指令，控制电路实现智能插座的通电和断电；所述功率控制电路包括继电器，所述微处理器发出控制信号，控制继电器的开合来改变负载的供电，所述继电器的容量要高于负载的最大功率，所述继电器回路还包括二极管和电容器件，用于吸收开合瞬间的反向电流和高压；所述信号测量电路与功率控制电路连接，获得智能插座的电压、电流强电信号先通过分压电阻、锰铜片转换为弱电信号，再输入给专用的计量芯片，完成多路电压电流有效值、功率等计算，生成的数据输送到微处理器；所述电源转换电路将220V的交流电压进行AC‑DC变换， 输出电路系统中需要的直流电压所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM 等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列 LED 作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合 C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用 CCD 作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps 以上、高灵敏度、高响应度 CCD 相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD 相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、智能插座、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述智能插座是单色的 LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的 CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输；所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的 min‑USB 口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG 功能，经过外部驱动模块加载到智能插座上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；所述处理器模块控制LED光源发送和接收信息，并协调各外设单元工作；所述LED发送／接收模块负责节点之间的通信；所述传感器模块负责目标区域信息的采集；所述串口通信模块与计算机连接，实现数据的收发；所述电源模块负责节点的能量供给。