CN110763210A - 一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,所述方法为浮标数据采集装置将内部传感器采集到的数据在数据采集模块中处理之后,通过卫星通信模块经通信天线将信号发送到天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收;岸站上的操作人员能得到海洋上的数据信息;其中,岸站的操作人员通过GPS定位模块能准确得知浮标数据采集装置的具体投放方位。本发明提高了数据的传输范围,且数据传输安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域,特别是一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法。
背景技术
海洋大约占据了地球表面的71%,而我国作为海洋大国,对于海洋的研究也一直在进行中。
现如今我国海洋大多采用浮标监测,海洋监测所用的浮标主要由浮体、桅杆、锚系、和配重组成。其中功能方面主要由供电、通讯控制、传感器等部分构成。海洋浮标可以在恶劣的环境下进行长时间连续的工作,进行每日定时监测。我国海洋渔业发展迅速,海上远洋船只日益增多,但许多浮标在海洋中采集信息的同时,它们容易受到船只或其他大型水生生物的撞击而损坏。浮标在工作时会将各种传感器在水中采集到的信号自动进行处理,之后通过发射机定时发出到陆地上的接收站。然而有的浮标建立在距离陆地很远的海域中,这时候需要通过卫星将信号传到地面接收站。
我国部分的浮标会通过国外研发的卫星或是北斗卫星通信系统将信号传送到地面接收站。然而国外研发的卫星不是我国自主研发的,因而其中数据的安全性等难以保障。且北斗卫星作为导航卫星,其中的短报文通信功能也有一定的局限。
天通一号01星是由航天科技集团公司五院负责研制的我国首颗移动通信卫星,也被誉为“中国版的海事卫星”,天通一号卫星移动通信系统,由空间段、地面段和用户终端组成,空间段计划由多颗地球同步轨道移动通信卫星组成。
现有技术中公开了一种基于天通一号移动通信卫星的远程数据采集系统,见申请号:201710894394.3,申请日:2017-09-28的中国专利,该一种基于天通一号移动通信卫星的远程数据采集系统,所述数据采集系统集成有天通一号通信卫星、远程监控中心、卫星互联网网关、地面卫星站、卫星通信关口站和数据采集终端。该发明通过卫星采集终端实现对远端监控点的数据采集、处理,再经过天通卫星的传输至地面监控中心,最后实现监测站点的监控、分析和控制;在地面网络信号覆盖盲区,快速有效的借助天通一号移动通信卫星对关键数据进行采集、处理和传输。该对比文件虽然公开了借助天通一号移动通信卫星对关键数据进行采集,但是采取的技术方案与本专利并不相同。
发明内容
为克服上述问题,本发明的目的是提供一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,数据传输范围广,安全性高。
本发明采用以下方案实现:一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,所述浮标数据采集装置包括一底座,所述底座上罩有一保护罩,所述保护罩分为内罩体和外罩体,所述内罩体和外罩体之间设置有气囊,所述底座上设置有浮体和锚系、GPS定位模块、多个传感器、电池、太阳能板、卫星通信模块、通信天线、以及数据采集模块,所述数据采集模块包括CPU、继电器、时钟电路,所述多个传感器、继电器、时钟电路、GPS定位模块、卫星通信模块均与所述CPU连接,所述电池为浮标数据采集装置提供电源,所述太阳能板经充放电电路与所述电池连接,所述通信天线与所述卫星通信模块连接;所述方法为:浮标数据采集装置将内部传感器采集到的数据在数据采集模块中处理之后,通过卫星通信模块经通信天线将信号发送到天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收;岸站上的操作人员能得到海洋上的数据信息;其中,岸站的操作人员通过GPS定位模块能准确得知浮标数据采集装置的具体投放方位。
进一步的,所述多个传感器包括气压传感器、温度传感器、风传感器、以及波浪传感器,所述气压传感器、温度传感器、风传感器、波浪传感器均与所述CPU连接。
进一步的,所述数据采集模块进行采集具体为:多个传感器将每隔一设定时间将采集好的数据传给数据采集模块,数据采集模块中采用中断方式处理,数据采集模块的主程序进行初始化,开启中断,进入循环模式中;数据采集模块进入中断程序后CPU实时读取时钟电路的时钟信息,判断是否到达相应的操作时间,然后主程序等到中断结束之后再次回到循环模式中;同时将实时时钟设定为每隔一段时间唤醒数据采集模块,在采集过程中,将数据采集模块的外部接口电路加电,对数据采集模块的各个接口进行初始化,之后再根据各个传感器自身的采样方式来采样,并且控制传感器通电、断电处理,从而进行间隔式的获取各个传感器的数据。
进一步的,所述卫星通信模块具体包括:射频前端处理单元、射频芯片、晶振、基带芯片、动态存储器、USIM卡槽、SD卡槽、指示灯、以及接口,所述基带芯片与所述CPU连接,所述射频芯片、USIM卡槽、SD卡槽、接口、动态存储器、指示灯均与所述基带芯片连接,所述射频前端处理单元、晶振均与所述射频芯片连接,所述通信天线与所述射频前端处理单元连接。
进一步的,所述射频前端处理单元包括:射频功率放大器、射频开关,所述通信天线与所述射频开关连接,所述射频开关经射频功率放大器与所述射频芯片连接。
进一步的,操作人员在USIM卡槽装入USIM卡,或者在SD卡槽内装入SD卡,这样卫星通信模块能识别操作人员的身份,CPU采集到各个传感器的数据信号后,之后基带芯片合成即将发射的基带信号,在发射信号时,基带芯片把信号编译成用来发射的基带码,同时能对文字信息和图片信息进行编译;晶振产生中央处理器执行指令所需的时钟频率信号,时钟信号的频率越高,CPU运行速度也能变得越快,晶振提供了基本的时钟信号,让卫星通信模块各部分保持同步;动态存储器SDRAM用于存储一些需要传输的数据、接收到的指令和控制信息;射频芯片用来处理接收信号和发送信号,射频芯片有一条发射通道和一条接收通道,射频芯片通过一个开关来切换通道,射频芯片获得基带芯片的基带码发送给射频前端处理单元,射频前端处理单元对信号进行调制或者数模转换,之后上变频到一定的射频频段后进行功率放大,射频前端处理单元进行信号放大后将数据信号经过通信天线发送给天通一号,射频前端处理单元进行信号放大后将数据信号经过通信天线发送给天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收。
进一步的,所述射频芯片型号为MSR01B,所述基带芯片型号为MSB01A。
本发明的有益效果在于:由于浮标数据采集装置只装有普通电池并不能够长久在海上运行,所以本装置能够利用太阳能来实现储电的功能,环保节能;同时所述装置的外部双层保护罩都是属于弹性材料的制品,能够最大程度地避免海洋生物和其他外部环境对装置的损坏;除此之外,装置利用天通一号卫星通信,传输范围广,与国外通信相比安全性高,保密性好。
附图说明
图1是本发明采集装置的系统结构图。
图2是本发明数据采集模块进行采集具体流程示意图。
图3是本发明卫星通信模块详细结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1、图2、图3所示,本发明的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,如图1,所述浮标数据采集装置包括一底座,所述底座上罩有一保护罩,所述保护罩分为内罩体和外罩体,所述内罩体和外罩体之间设置有气囊,所述底座上设置有浮体和锚系、GPS定位模块、多个传感器、电池、太阳能板、卫星通信模块、通信天线、以及数据采集模块,所述数据采集模块包括CPU、继电器、时钟电路,所述多个传感器、继电器、时钟电路、GPS定位模块、卫星通信模块均与所述CPU连接,所述电池为浮标数据采集装置提供电源,所述太阳能板经充放电电路与所述电池连接,所述通信天线与所述卫星通信模块连接;所述方法为:浮标数据采集装置将内部传感器采集到的数据在数据采集模块中处理之后,通过卫星通信模块经通信天线将信号发送到天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收;岸站上的操作人员能得到海洋上的数据信息;其中,岸站的操作人员通过GPS定位模块能准确得知浮标数据采集装置的具体投放方位。
所述浮标数据采集装置还包括气压传感器、温度传感器、风传感器、以及波浪传感器,所述气压传感器、温度传感器、风传感器、波浪传感器均与所述CPU连接。所述气压传感器型号为SCP1000系列气压传感器,所述温度传感器型号为pt100温度传感器,所述风速传感器型号为MH-CSX风速传感器,所述波浪传感器型号为TRIAXYS波浪传感器。
请参阅图2所示,所述数据采集模块进行采集具体为:多个传感器将每隔一设定时间将采集好的数据传给数据采集模块,数据采集模块中采用中断方式处理,数据采集模块的主程序进行初始化,开启中断,进入循环模式中;数据采集模块进入中断程序后CPU实时读取时钟电路的时钟信息,判断是否到达相应的操作时间,然后主程序等到中断结束之后再次回到循环模式中;同时将实时时钟设定为每隔一段时间唤醒数据采集模块,在采集过程中,将数据采集模块的外部接口电路加电,对数据采集模块的各个接口进行初始化,之后再根据各个传感器自身的采样方式来采样,并且控制传感器通电、断电处理,从而进行间隔式的获取各个传感器的数据。本发明浮标数据采集装置的主体的顶部主要设置有太阳能板和通信天线,利用太阳能板储电,为整个装置起到供电的作用,通信天线则用于与卫星通信系统相结合以实现通信的功能;而整个核心主体的内部主要有配备各种精密的传感器,可以准确感应舱进水、舱开门和舱温的情况;同时设置了GPS在内,可以准确得知整个装置的具体投放方位。
参阅图3所示,其中,所述卫星通信模块具体包括:射频前端处理单元、射频芯片、晶振、基带芯片、动态存储器SDRAM、USIM卡槽(USIM卡即全球用户身份模块)、SD卡槽(SD卡即用户身份识别卡)、以及接口,所述基带芯片与所述CPU连接,所述射频芯片、USIM卡槽、SD卡槽、接口、动态存储器均与所述基带芯片连接,所述射频前端处理单元、晶振均与所述射频芯片连接,所述通信天线与所述射频前端处理单元连接。所述卫星通信模块还包括一指示灯,所述指示灯与所述基带芯片连接。所述射频前端处理单元包括:射频功率放大器、射频开关,所述通信天线与所述射频开关连接,所述射频开关经射频功率放大器与所述射频芯片连接。其中,操作人员在USIM卡槽装入USIM卡,或者在SD卡槽内装入SD卡,这样卫星通信模块能识别操作人员的身份,CPU采集到各个传感器的数据信号后,将数据信号发送给基带芯片,之后基带芯片合成即将发射的基带信号。在发射信号时,基带芯片把信号编译成用来发射的基带码,也可以对文字信息和图片信息等进行编译。晶振产生中央处理器执行指令所需的时钟频率信号,时钟信号的频率越高, CPU运行速度也能变得越快。晶振提供了基本的时钟信号,让卫星通信模块各部分可以保持同步。动态存储器SDRAM用于存储一些需要传输的数据、接收到的指令和控制信息等。接口会在CPU的控制下与浮标数据采集器进行通信。射频芯片用来处理接收信号和发送信号,它有一条发射通道和一条接收通道。射频芯片通过一个开关来切换通道。射频芯片获得基带芯片的基带码发送给射频前端处理单元,射频前端处理单元对信号进行调制或者数模转换,之后上变频到一定的射频频段后进行功率放大。射频前端处理单元进行信号放大后将数据信号经过通信天线发送给天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收。
所述射频芯片型号为MSR01B,所述基带芯片型号为MSB01A。
另外,整个装置核心主体的外部设置有一个双层的保护罩,分为内罩体和外罩体,在内罩体和外罩体之间设置有气囊,更多的精密的核心主体部件全部都在内罩体的内里。两个罩体的顶部都设置有固定槽,外罩体的左侧设置有内固定孔,内罩体的右侧外部设置有外固定孔,主要的固定方式就是通过固定螺丝来固定。而整个罩体的制造材质都是由弹性材料(如硅胶或者硅PU材料)制成。
总之,本发明的采集装置主要由核心主体和外部的保护罩构成;浮标数据采集装置外部设置有保护罩,浮标数据采集装置上装备太阳能板,利用太阳能蓄电。浮标数据采集装置将内部传感器等各种仪器上采集到的数据在数据采集模块中处理之后,浮标再通过内部的卫星通信模块将信号发送到天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收。陆地上的人们便可以得到海洋上的数据信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述浮标数据采集装置包括一底座,所述底座上罩有一保护罩,所述保护罩分为内罩体和外罩体,所述内罩体和外罩体之间设置有气囊,所述底座上设置有浮体和锚系、GPS定位模块、多个传感器、电池、太阳能板、卫星通信模块、通信天线、以及数据采集模块,所述数据采集模块包括CPU、继电器、时钟电路,所述多个传感器、继电器、时钟电路、GPS定位模块、卫星通信模块均与所述CPU连接,所述电池为浮标数据采集装置提供电源,所述太阳能板经充放电电路与所述电池连接,所述通信天线与所述卫星通信模块连接;所述保护罩采用弹性材质制成,所述方法为:浮标数据采集装置将内部传感器采集到的数据在数据采集模块中处理之后,通过卫星通信模块经通信天线将信号发送到天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收;岸站上的操作人员能得到海洋上的数据信息;其中,岸站的操作人员通过GPS定位模块能准确得知浮标数据采集装置的具体投放方位。
2.根据权利要求1所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述多个传感器包括气压传感器、温度传感器、风传感器、以及波浪传感器,所述气压传感器、温度传感器、风传感器、波浪传感器均与所述CPU连接。
3.根据权利要求2所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述数据采集模块进行采集具体为:多个传感器将每隔一设定时间将采集好的数据传给数据采集模块,数据采集模块中采用中断方式处理,数据采集模块的主程序进行初始化,开启中断,进入循环模式中;数据采集模块进入中断程序后CPU实时读取时钟电路的时钟信息,判断是否到达相应的操作时间,然后主程序等到中断结束之后再次回到循环模式中;同时将实时时钟设定为每隔一段时间唤醒数据采集模块,在采集过程中,将数据采集模块的外部接口电路加电,对数据采集模块的各个接口进行初始化,之后再根据各个传感器自身的采样方式来采样,并且控制传感器通电、断电处理,从而进行间隔式的获取各个传感器的数据。
4.根据权利要求1所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述卫星通信模块具体包括:射频前端处理单元、射频芯片、晶振、基带芯片、动态存储器、USIM卡槽、SD卡槽、指示灯、以及接口,所述基带芯片与所述CPU连接,所述射频芯片、USIM卡槽、SD卡槽、接口、动态存储器、指示灯均与所述基带芯片连接,所述射频前端处理单元、晶振均与所述射频芯片连接,所述通信天线与所述射频前端处理单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述射频前端处理单元包括:射频功率放大器、射频开关,所述通信天线与所述射频开关连接,所述射频开关经射频功率放大器与所述射频芯片连接。
6.根据权利要求4所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:操作人员在USIM卡槽装入USIM卡,或者在SD卡槽内装入SD卡,这样卫星通信模块能识别操作人员的身份,CPU采集到各个传感器的数据信号后,将数据信号发送给基带芯片,之后基带芯片合成即将发射的基带信号,在发射信号时,基带芯片把信号编译成用来发射的基带码,同时能对文字信息和图片信息进行编译;晶振产生中央处理器执行指令所需的时钟频率信号,时钟信号的频率越高,CPU运行速度也能变得越快,晶振提供了基本的时钟信号,让卫星通信模块各部分保持同步;动态存储器SDRAM用于存储一些需要传输的数据、接收到的指令和控制信息;射频芯片用来处理接收信号和发送信号,射频芯片有一条发射通道和一条接收通道,射频芯片通过一个开关来切换通道,射频芯片获得基带芯片的基带码发送给射频前端处理单元,射频前端处理单元对信号进行调制或者数模转换,之后上变频到一定的射频频段后进行功率放大,射频前端处理单元进行信号放大后将数据信号经过通信天线发送给天通一号,借助天通一号的通信功能,让天通一号进行数据中转后将信号发送到岸站接收。
7.根据权利要求4所述的一种浮标数据采集装置进行远程传输数据的方法,其特征在于:所述射频芯片型号为MSR01B,所述基带芯片型号为MSB01A。
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