CN107481496A - 一种基于gprs网络和云平台的野外观测数据远程传输系统 - Google Patents

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孟令宣
曹入尹
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Abstract

本发明公开了一种基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统，包括数据采集器、无线传输装置、云平台和下载终端，数据采集器通过串口线与无线传输模块相连，无线传输装置包括通信处理单元和GPRS通信单元，前者用于野外观测数据传输时的数据封装和解析，后者用于建立与云平台的TCP连接并通信，当GPRS收到短信和/或电话时，向通信处理单元发送唤醒指令；下载终端包括下载端通信处理单元和下载数据处理单元，前者用于网络端口与终端串口的映射及通信交互，后者用于按照串口连接方式设置相关，以及对下载数据进行解析和显示。本发明为数据采集器的远程数据传输提供了一个可靠稳定的传输系统，且配置简洁，成本低廉，使用简单方便。

Description

一种基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统
技术领域
本发明涉及野外观测数据远程无线传输的技术领域，具体涉及一种基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统。
背景技术
由于遥感的反演建模等需要大量的野外观测数据，所以观测仪器需要长时间在野外采集数据，采集到数据被保存在数据采集器(例如CR系列数据采集器)中。传统的下载数据的方法是用串口线将数据采集器与设置有LoggerNet软件(具有发指令控制CR系列数据采集器以及对收到的数据进行解析显示和下载的功能模块)的电脑相连，如图1所示。这种方法需要工作人员去现场完成，费时费力，而且有线连接使得传输距离局限在15m以内，传输距离有限。
近年来兴起的GPRS(General Packet Radio Service)技术为解决这个问题提供了很好的思路。即基于GPRS模块实现数据采集器与野外观测数据的远程无线传输，其系统结构如图2所示，将数据采集器通过串口线与GPRS模块相连，而GPRS模块与电脑端通过无线传输模块进行交互，该电脑端设置有LoggerNet软件和无线传输模块。而在进行远程传输的过程中，各模块都需要一个公网IP地址并且将此IP映射为本机的一个端口才能实现数据的传输，因此采集数据时电脑所在场所受到很大限制，在很多情况无法使用图2所示的系统，比如需要在野外查看数据采集器的数据的情况，或者一些路由器没有被分配公网IP以及虽然被分配了公网IP但是一般的使用者没有权限将其映射为本机端口的情况等等。而且，公网IP会因为各种原因发生变化，每次使用前都需要重新配置，配置繁琐，使用上有很大不便。
发明内容
本发明的发明目的在于：为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统，从而解决传统系统使用时受到很大限制和配置繁琐等技术问题，在任何可以上网的地方都可以使用该系统远程获取数据采集器中的数据。
本发明的基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统，包括数据采集器、无线传输装置、云平台和下载终端，
所述数据采集器通过串口线与无线传输模块相连，用于采集并存储野外观测数据；
所述无线传输装置包括通信处理单元和GPRS通信单元，其中通信处理单元用于野外观测数据传输时的数据封装和解析，所述通信处理单元通过第一串口连接数据采集器、通过第二串口连接GPRS通信单元；所述GPRS通信用于建立与云平台的TCP连接并通信，当GPRS收到短信和/或电话时，向通信处理单元发送唤醒指令；
所述云平台用于向无线传输装置或下载终端实时转发来自对端的通信信息；
所述下载终端包括下载端通信处理单元和下载数据处理单元，其中下载端通信处理单元用于建立与云平台的TCP连接并通信，以及将下载终端的网络端口映射为终端串口并发送给下载数据处理单元，所述下载数据处理单元基于所述终端串口，按照串口连接方式设置下载参数和/或数据采集器控制指令，并经下载端通信处理单元发送给云平台，以及对下载的野外观测数据进行解析和显示。
优选的，所述无线传输装置与数据采集器之间还连接有供电线，由数据采集器为无线传输装置供电。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明能实现对CR系列的数据采集器的远程数据传输，包括了实时查看CR系列的数据采集器所采集的当前温度，下载得到CR系列的数据采集器所采集的历史温度，设置CR系列数据采集的参数等功能。同现有技术相比，解决了需要公网IP才能进行通信的问题，具有使用场合更广，无需配置使用更加方便的优点。为CR系列的数据采集器的远程数据传输提供了一个可靠稳定，成本低廉，使用简单方便，适用场合更广的系统。
附图说明
图1为传统的数据采集系统结构示意图；
图2为现有的远程数据采集系统结构示意图；
图3为本发明的系统结构示意图；
图4为无线传输模块的内部结构示意图；
图5为电脑终端的内部结构示意图图；
图6为本系统作业方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步地详细描述。
参见图3，本发明的基于GPRS模块和云平台的远程数据传输系统包括：CR系列的数据采集器、无线传输模块(单片机模块STM32F103ZET6和GPRS模块SIM800A)、中移物联的云平台、电脑终端(包括虚拟串口软件和LoggerNet软件)，其连接关系为：CR系列的数据采集器通过串口线连接到无线传输模块，而且CR系列的数据采集器通过电源线为无线传输模块供电。无线传输模块通过GPRS网络和TCP协议连接到云平台，电脑终端也通过网络和TCP协议连接到云平台。
其中，CR系列数据采集器具有采集数据，存储数据以及给无线传输模块供电的功能。
无线传输模块包括壳体及其壳内处理器。壳体上设有天线、电源指示灯、GPRS指示灯、复位按钮以及RS232串口等。壳体内部有单片机STM32F103ZET6、单片机外围电路、GPRS模块SIM800A，参见图4，该单片机通过其串口USART3连接GPRS模块与其通信，通过其串口USART1连接CR系列数据采集器与其通信，单片机STM32F103ZET6主要用于数据传输时的数据处理，包括数据的按规定格式封装和数据的解析，具有处理数据和与GPRS模块及CR系列数据采集器进行通信的功能。GPRS模块SIM800A可通过AT(Attention)指令控制，和中移物联的云平台进行通信，并且收到短信或电话时会引起引脚的电平变化，从而唤醒整个无线传输模块进入正常工作状态，具有唤醒无线通信模块、以及与单片机STM32F103ZET6、云平台进行通信的功能。
中移物联的云平台用于分别与本发明的无线传输模块、电脑终端建立TCP连接并通信，云平台可以实时的把从一个连接收到的数据发给另一个连接，也就是实现了无线传输模块和电脑终端的实时通信的功能。
参见图5，电脑终端包括虚拟串口软件和与CR数据采集器配套的LoggerNet软件，其中虚拟串口软件主要用于将电脑的网络端口映射为电脑串口，以及与云平台建立TCP连接的功能，具有和云平台及LoggerNet软件进行通信的功能。LoggerNet软件具有发指令控制CR系列数据采集器以及对收到的数据进行解析显示和下载等功能。即基于虚拟串口软件映射得到的电脑串口，LoggerNet软件通过该串口收发数据，最终串口上的数据传输便可以转为TCP连接中的数据传输。
参见图6，本系统的操作流程如下：
步骤1：使用串口线和电源线将CR系列的数据采集器和无线传输模块连接，给无线传输模块插入SIM卡；
步骤2：使用12v锂电池给CR系列的数据采集器供电，CR系列的数据采集器通过电源线给无线传输模块供电；
步骤3：无线传输模块上电启动后，进行系统初始化，然后进入停止模式(待机模式)，在待机模式中，单片机STM32F103ZET6在1.8V供电区域的的所有时钟都被停止，PLL、HSI和HSERC振荡器的功能被禁止，SRAM和寄存器内容被保留下来，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态，从而降低功耗；
步骤4：下载用户通过发短信或者打电话给无线传输模块的SIM卡来唤醒整个无线传输模块。当无线传输模块被唤醒后，可以设置其为下载用户先发送一条短信告知其已被成功唤醒，然后进行一些初始化后便进入正常运行状态，进入正常运行状态后会给电脑终端发送一条消息告知用户设备已准备完毕。此时无线传输模块的led灯会快速闪烁，表明无线传输模块已经和云平台建立起连接，可以进行数据的传输；
步骤5：打开电脑终端的虚拟串口软件，选择需要映射的电脑网络端口和电脑串口，并通过虚拟串口软件监控该映射，直到收到无线传输模块发来的设备已准备完毕的消息。此时，电脑终端和无线传输模块都已经和云平台建立连接，双方可以实时传输数据；
步骤6：打开电脑终端的LoggerNet软件，按照串口连接的方式设置所需参数，其中串口选择为在虚拟串口软件中被映射的串口。设置完成后，LoggerNett软件便可以和所述CR系列的数据采集器进行数据传输
步骤7：数据传输结束后，关闭电脑终端的虚拟串口软件和LoggerNet软件。电脑终端便断开和云平台的连接，无线传输模块不再传输数据，5min后进入停止模式以降低功耗，等待被唤醒。
步骤8：需要再次数据传输时，重复步骤4-步骤7。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (4)

1.一种基于GPRS网络和云平台的野外观测数据远程传输系统，包括数据采集器、无线传输装置、云平台和下载终端，其特征在于，
所述数据采集器通过串口线与无线传输模块相连，用于采集并存储野外观测数据；
所述无线传输装置包括通信处理单元和GPRS通信单元，其中通信处理单元用于野外观测数据传输时的数据封装和解析，所述通信处理单元通过第一串口连接数据采集器、通过第二串口连接GPRS通信单元；所述GPRS通信用于建立与云平台的TCP连接并通信，当GPRS收到短信和/或电话时，向通信处理单元发送唤醒指令；
所述云平台用于向无线传输装置或下载终端实时转发来自对端的通信信息；
所述下载终端包括下载端通信处理单元和下载数据处理单元，其中下载端通信处理单元用于建立与云平台的TCP连接并通信，以及将下载终端的网络端口映射为终端串口并发送给下载数据处理单元，所述下载数据处理单元基于所述终端串口，按照串口连接方式设置下载参数并经下载端通信处理单元发送给云平台，以及对下载的野外观测数据进行解析和显示。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传输装置与数据采集器之间还连接有供电线，由数据采集器为无线传输装置供电。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传输装置的通信处理单元为单片机模块STM32F103ZET6。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GPRS通信单元为GPRS模块SIM800A。
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