CN112485810A - 一种北斗超级航标控制终端系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于河流海港的航标管理设备领域，具体涉及一种北斗超级航标控制终端系统：包括太阳能盖体、下壳体、电池和终端控制器；太阳能盖体与下壳体之间构成用于容纳电池和终端控制器的密封腔；太阳能盖体盖合在下壳体的顶部开口处，电池能够连接太阳能盖体并向终端控制器供电；所述终端控制器包括：航标灯控制模块、无线通信模块、传感器适配模块、存储模块、电流电压采集模块、主控制模块，能够实现环境监测、航标灯管理和远程控制等功能，同时兼具了使用灵活、省电低耗等特点；整个航标终端系统的外形呈蘑菇状，从而方便于航标灯等易损件的替换，并且航标终端系统能够根据实际需要控制一个或多个航标灯。

Description

一种北斗超级航标控制终端系统

技术领域

本发明属于河流海港的航标灯管理设备领域，具体涉及一种北斗超级航标控制终端系统。

背景技术

我国海域辽阔，船只运输行业发达，通航水域辽阔，航标的数量众多，因此为了保障航行的安全，各个海域要道都会安装有航标，航标是助航标志的简称，指标示航道方向、界限与碍航物的标志，包括过河标、沿岸标、导标、过渡导标、首尾导标、侧面标、左右通航标、示位标、泛滥标和桥涵标等，航标是帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的标志，一般运用于长江和近海水域固定安全航标，起到水上红绿灯的作用；航标灯为夜间行驶的船只提供安全保障必要装置，随着航道事业的发展，当前的航标灯控制电路的功能和性能已经比较全面、稳定了。但是，在提倡更安全、更优质的航标服务的大背景下，如何能更好的提高安全服务质量，不失为航道管理部门在当前创新工作中提高服务质量的一个发展方向。

航标是用于河道或海道的重要助航设备，航标灯往往采用太阳能供电，然而长江上游山高林密峡谷多，冬季太阳能补充电能不足始终是个突出问题；当航标灯在夜间发生缺电、突发硬件损坏以及网络故障或者拥堵时，很可能危及到行轮安全。随着航标灯的智能化水平的提高，现在很多航标灯中搭载了定位、检测、实时通信等功能，此外，随着各项硬件搭载的增多，航标灯对电量的使用增多，容易造成航标灯的控制系统，因缺电而进入死机状态。

因此，提供一种能够既具有定位、环境监控、航标灯管理等功能，又能够实现省电节能的终端系统成为了亟待解决的问题。

发明内容

为了解决单个或多个航标灯管理的问题，本发明提供了一种北斗超级航标控制终端系统，能够实现环境监测、航标灯管理和远程控制等功能，同时兼具了使用灵活、省电低耗等特点。

本发明所采用的技术方案为：

一种北斗超级航标控制终端系统：包括太阳能盖体、下壳体、电池和终端控制器；太阳能盖体与下壳体之间构成用于容纳电池和终端控制器的密封腔；太阳能盖体盖合在下壳体的顶部开口处，电池与太阳能盖体连接且向终端控制器供电；所述终端控制器包括：

航标灯控制模块，能够与航标灯电连接并用于控制该航标灯启闭；

无线通信模块，能够与控制平台建立通信通道，并接受控制平台发送的预设信息和控制指令，该预设信息包括报警事项、报警条件和阈值；

传感器适配模块，能够与外接传感器建立连接，并接受外接传感器的检测信息，该检测信息包括风速、环境温度、水流流速、水流流向、降雨量或环境能见度；

存储模块，用于存储预设信息、控制指令和检测信息；

电流电压采集模块，用于检测电池、太阳能板和航标灯控制模块的工作电压和工作电流；

主控制模块，与上述各个模块连接，并能够根据控制指令通过航标灯控制模块启闭航标灯，且能够比较检测信息与预设信息，当某一检测信息符合报警条件和报警阈值时，主控制模块将该异常的检测信息发送到控制平台。

可选的：所述太阳能盖体呈倒置的锥盆状，并由多个呈扇形的太阳能板拼接而成；所述下壳体呈敞口的盆状，在下壳体底部设置有配重块，使北斗超级航标控制终端系统落水时能够太阳能板朝上的浮于水面上。

可选的：所述下壳体的下部设置有用于连接外接传感器、航标灯控制模块和摄像头的接口；在下壳体的下部外侧壁上还嵌设有两个导电触点，在太阳能盖体的顶部设置有透明或半透明的落水指示灯，落水指示灯和两个导电触点与主控制模块连接，所述导电触点能够在落水后导通，使主控制模块控制落水指示灯点亮或闪烁。

可选的：所述终端控制器集成设置在一PCBA板上，在该PCBA板外设置有密封套，密封套与PCBA板之间的空隙处灌注有绝缘胶。

可选的：终端控制器还包括与主控制模块连接的摄像控制模块，所述摄像控制模块能够连接摄像头并将摄像头对航标灯是否点亮的检测反馈至主控制模块。

可选的：终端控制器还包括与主控制模块连接的碰撞检测模块、北斗定位模块和Wifi模块，所述碰撞检测模块采用陀螺仪传感器用于检测是否发生碰撞，所述北斗定位模块采用单北斗导航北斗定位模块用于在水面上位置的定位，Wifi模块用于作为热点建立局域网并在该局域网内上传存储模块中的存储信息。

可选的：所述无线通信模块包括AIR模块和4G模块，AIR模块和4G模块分别与主控模块连接，在下壳体内内置有AIR天线和4G天线，AIR天线与AIR模块连接，4G天线与4G模块连接，AIR模块能够通过AIR基站与控制平台建立通信通道，4G模块能够通过4G基站与控制平台建立通信通道。

可选的：外接传感器包括光照度检测器、风速检测器、水流量传感器和雨量检测器。

可选的：基于该北斗超级航标控制终端系统的航标管理系统还包括航标灯、控制平台、卫星、4G基站、AIR基站、监控中心和客户端；卫星通过北斗定位模块定位超级航标终端，航标管理系统通过4G基站和AIR基站与控制平台通信，监控中心和客户端分别与控制平台通信并能够上传控制指令或者查看异常的检测信息。

可选的：控制平台包括有终端服务器、web服务器和数据库服务器；终端服务器用于通信通道管理，web服务器用于平台网站管理，数据库服务器用于数据存储管理；终端控制器按照报警事项设置相应的报警策略以延时或即时报送报警信息。

本发明的有益效果为：

1.本方案中的航标终端系统与航标灯采用分离式设计方式，并且整个航标终端系统的外形呈蘑菇状，从而方便于航标灯等易损件的替换，并且航标终端系统能够根据实际需要控制一个或多个航标灯；控制平台能够根据船只的航行请求、实际环境情况遥控航标灯的启闭，或者，终端根据光照度本地控制航标灯的启闭，进而，在满足航标灯基本需求的情况下，减少航标灯的启动时间，从而实现节能省电；

2.本航标终端系统采用具有更多的传感器监控方式，能够对环境进行实时监测，并根据环境实现自动控制和遥控控制的双重控制，进而能够有效的提高使用的灵活性，本方案中的航标终端系统不仅能够利用本身的太阳能板进行充电，还能够通过接口连接其他外置的太阳能板，提高续航时间；

3.本航标终端系统中将预设信息加载在终端上，从而实现检测信息的本地判读，无需实时数据上传，并且通过设置相应的报警策略，减少本地的误报警信号，进而减少数据上传的次数和上传的内容，减少电力损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是航标终端系统的控制关系图；

图2是航标终端系统的外部结构图；

图3是搭载航标重点系统的航标管理系统图。

图中：1-航标灯；2-外接传感器；3-摄像头；4-摄像控制模块；5-终端控制器；6-航标终端系统；7-存储模块；8-wifi模块；9-北斗定位模块；10-碰撞检测模块；11-4G模块；12-AIR模块；13-调试接口；14-电池；15-太阳能盖体；16-电流电压采集模块；17-航标灯控制模块；18-主控制模块；19-电源接口；20-落水指示灯；21-配重块；22-外接接口；23-下壳体；24-卫星；25-4G基站；26-AIR基站；27-控制平台；28-终端服务器；29-web服务器；30-数据库服务器；31-监控中心，32-客户端，33-传感器适配模块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的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，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理且不构成自相矛盾的情况下，均包括直接和间接连接。

实施例1

如图1、2所示，本实施例的一种北斗超级航标控制终端系统6：包括太阳能盖体15、下壳体23、电池14和终端控制器5等主要部分构成。

下壳体23呈敞口的盆状，太阳能盖体15呈倒置的锥盆状，能够盖合到下壳体23的顶部开口处，并在下壳体23内形成一个密封且防水的密封腔，在该密封腔内从下至上分别设置配重块21、电池14和终端控制器5，配重块21固定在下壳体23的底部，电池14的底部使用磁吸方式固定在配重块21上，用以降低整个北斗超级航标控制终端系统6的重心，使北斗超级航标控制终端系统6落水时能够太阳能板朝上的浮于水面上，电池14与终端控制器5电连接并为该终端控制器5供电。太阳能盖体15呈倒置的锥盆状，并且是由多个呈扇形的太阳能板拼接而成，不仅能够在更低占地面积的条件下提高太阳能板的面积，而且早上或晚上的时间也能避免对太阳光的入射角度不能被太阳能板反射的问题。

在下壳体23的下部设置有用于连接外接传感器2、航标灯控制模块17和摄像头3的外接接口22；通过该外接接口22能够实现北斗超级航标控制终端系统6的外置设备的扩展，能够对外界的航标灯的启闭进行控制，此外，一些自带太阳能板的航标灯也能够将太阳能板通过该外接接口22连接到下壳体23内并为电池14充电。

本超级航标终端具有落水找回功能，其主要实现方式为，在下壳体23的下部外侧壁上还嵌设有两个导电触点，在太阳能盖体15的顶部设置有透明或半透明的落水指示灯20，落水指示灯20和两个导电触点与主控制模块18连接，当超级航标终端落水后，两个导电触点能够在落水后通过水介质导通，此时，主控制模块18根据设定的控制机制控制落水指示灯20点亮或闪烁。

本超级航标终端采用模块化的设置方式，并且将终端控制器5采用高度集成的设置方式，终端控制器5的各个模块均集成设置在一PCBA板上，在该PCBA板外设置有密封套，密封套与PCBA板之间的空隙处灌注有绝缘胶，使得整个终端控制器5除了引出线外，呈一个防水防震的整体，从而能够有效的保护该终端控制器5，当下壳体23、太阳能盖板等外部部件因为损坏时候，能够实现终端控制器5的回收。

终端控制器5包括主控制模块18和分别连接的摄像控制模块4、AIR模块12、4G模块11、传感器适配模块33、存储模块7、电流电压采集模块16、碰撞检测模块10、北斗定位模块9和Wifi模块8等结构。

摄像控制模块4能够连接摄像头3，摄像头3不仅仅对航标灯是否点亮的检测反馈至主控制模块18，还能够监控航标灯的四周的环境，能够在发生碰撞后对肇事船只进行拍照或录像。

航标灯控制模块17，能够与航标灯电连接并用于控制该航标灯启闭；该航标灯控制模块17的控制方式包括作为触发航标灯本身供电逻辑的通断控制的控制器，或者作为供电输出向航标灯送电。

AIR模块12和4G模块11两者共同作为无线通信模块，用于在主控制模块18和控制平台27之间建立通信通道，从而接受控制平台27发送的预设信息和控制指令，预设信息包括报警事项、报警条件和阈值；在下壳体23内内置有AIR天线和4G天线，AIR天线与AIR模块12连接，4G天线与4G模块11连接，AIR模块12能够通过AIR基站26与控制平台27建立通信通道，4G模块11能够通过4G基站25与控制平台27建立通信通道，报警事项与外接的传感器相对应，其报警条件和阈值根据实际环境而在控制平台27进行设置，然后发送到超级航标终端中。

传感器适配模块33，能够与外接传感器2建立连接，并接受外接传感器2的检测信息，该检测信息包括风速、环境温度、水流流速、水流流向、降雨量或环境能见度；这些检测信息都是由相对应的传感器或检测仪完成的，比如：利用光照度检测器检测环境能见度，利用风速检测器检测风速，利用水流量传感器检测水流流速，利用雨量检测器检测降雨量。

存储模块7内存储预设信息、控制指令和检测信息；并形成相应的日志。

电流电压采集模块16用于检测电池14、太阳能板和航标灯控制模块17的工作电压和工作电流；当工作电压或工作电流超过相应的设定阈值的时候，从而触发相应的报警条件，从而进行报警。

主控制模块18与各个模块进行电路连接，主控制模块18具有两个功能，其中一个功能为接受控制指令，然后根据控制平台27的控制指令对航标灯控制模块17发送指令以启闭航标灯，第二个功能是能够比较检测信息与预设信息，当某一检测信息符合报警条件和报警阈值时，主控制模块18将该异常的检测信息即时发送到控制平台27，此外，本终端控制器5内可以设置相应的报警策略，使得终端控制器5能够将异常的检测信息延时发送，从而避免瞬时产生而又瞬时复原的报警不会发送到控制平台27，从而减少数据传送量和传送次数，实现节能省电。

碰撞检测模块10采用陀螺仪传感器用于检测是否发生碰撞，碰撞时产生的瞬时加速度或终端的翻转时，都会触发陀螺仪传感器的电信号产生；北斗定位模块9采用单北斗导航北斗定位模块9用于在水面上位置的定位；Wifi模块8用于作为热点建立局域网并在该局域网内上传存储模块7中的存储信息，当需要巡检时候，巡逻人员可以调取存储模块7中存储的数据，从而判断数据的上传是否真实可靠，有利于对预设信息进行调试和修改，从而能够保证想要获得的报警均能够上传，保证航标终端检测的可靠性。

在以上结构的基础上，为了提高航标终端系统6在雷击、电源波动、高频干扰等复杂环境中的适应程度，在任务设计上采用限时服务设计技术可防止任务之间的干扰和影响，同时对于实时性和复杂性较高的检测信息，采用单独的模块进行前置预处理，使整个RTU的多任务设计均衡可靠；供电方式设计采用各模块电路单独的方式，以降低模块电路之间的相互干扰和影响，特别是通信模块工作时对其他模块的影响；以避开电流尖峰所导致电源电压瞬间跌落的干扰；终端控制器5的PCBA板采用抗电磁干扰和去噪设计，其措施包括高频信号(如GSM)的屏蔽、使用满足系统要求的ARM处理器最低频率时钟、阻尼保护、时钟电路保护、地线处理、PCB板布局、A/D电路数字部分与模拟部分处理、去耦电容、电源线和信号线的隔离等等。

在终端控制器5上设置了报警策略，报警策略具体包括报警的过渡阈值、报警灵敏度、报警重复确认等功能，比如：在检测电路实时状态时，发现异常状态，对于一些实时性要求比较低的事项，比如电流电压检测，进行自动根据预设的报警策略进行确认判断，一旦检测正常则自动解除报警，当持续时间达到过渡阈值时，再向控制平台27上传，采取这种办法可大大减少误报警率；而对一些实时性要求较高的报警，比如撞击等，可选择较高的灵敏度、较短的过渡时间等措施，做到即时报警。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3所示，本发明的设计了一种航标管理系统，包括北斗超级航标控制终端系统6、航标灯、控制平台27、卫星24、4G基站25、AIR基站26、监控中心31和客户端32；卫星24通过北斗定位模块9定位超级航标终端，航标管理系统通过4G基站25和AIR基站26与控制平台27通信，监控中心31和客户端32分别与控制平台27通信并能够上传控制指令或者查看异常的检测信息。控制平台27包括有终端服务器28、web服务器29和数据库服务器30；终端服务器28用于通信通道管理，web服务器29用于平台网站管理，数据库服务器30用于数据存储管理；终端控制器5按照报警事项设置相应的报警策略以延时或即时报送报警信息。

上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定；对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：包括太阳能盖体(15)、下壳体(23)、电池(14)和终端控制器(5)；太阳能盖体(15)与下壳体(23)之间构成用于容纳电池(14)和终端控制器(5)的密封腔；太阳能盖体(15)盖合在下壳体(23)的顶部开口处，电池(14)与太阳能盖体(15)连接且向终端控制器(5)供电；所述终端控制器(5)包括：

航标灯控制模块(17)，能够与航标灯电连接并用于控制该航标灯启闭；

无线通信模块，能够与控制平台(27)建立通信通道，并接受控制平台(27)发送的预设信息和控制指令，该预设信息包括报警事项、报警条件和阈值；

传感器适配模块(33)，能够与外接传感器(2)建立连接，并接受外接传感器(2)的检测信息，该检测信息包括风速、环境温度、水流流速、水流流向、降雨量或环境能见度；

存储模块(7)，用于存储预设信息、控制指令和检测信息；

电流电压采集模块(16)，用于检测电池(14)、太阳能板和航标灯控制模块(17)的工作电压和工作电流；

主控制模块(18)，与上述各个模块连接，并能够根据控制指令通过航标灯控制模块(17)启闭航标灯，且能够比较检测信息与预设信息，当某一检测信息符合报警条件和报警阈值时，主控制模块(18)将该异常的检测信息发送到控制平台(27)。

2.根据权利要求1所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：所述太阳能盖体(15)呈倒置的锥盆状，并由多个呈扇形的太阳能板拼接而成；所述下壳体(23)呈敞口的盆状，在下壳体(23)底部设置有配重块(21)，使北斗超级航标控制终端系统落水时能够太阳能板朝上的浮于水面上。

3.根据权利要求2所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：所述下壳体(23)的下部设置有用于连接外接传感器(2)、航标灯控制模块(17)和摄像头(3)的接口；在下壳体(23)的下部外侧壁上还嵌设有两个导电触点，在太阳能盖体(15)的顶部设置有透明或半透明的落水指示灯(20)，落水指示灯(20)和两个导电触点与主控制模块(18)连接，所述导电触点能够在落水后导通，使主控制模块(18)控制落水指示灯(20)点亮或闪烁。

4.根据权利要求3所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：所述终端控制器(5)集成设置在一PCBA板上，在该PCBA板外设置有密封套，密封套与PCBA板之间的空隙处灌注有绝缘胶。

5.根据权利要求1-4之一所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：终端控制器(5)还包括与主控制模块(18)连接的摄像控制模块(4)，所述，所述摄像控制模块(4)能够连接摄像头(3)并将摄像头(3)对航标灯是否点亮的检测反馈至主控制模块(18)。

6.根据权利要求5所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：终端控制器(5)还包括与主控制模块(18)连接的碰撞检测模块(10)、北斗定位模块(9)和Wifi模块(8)，所述碰撞检测模块(10)采用陀螺仪传感器用于检测是否发生碰撞，所述北斗定位模块(9)采用单北斗导航北斗定位模块(9)用于在水面上位置的定位，Wifi模块(8)用于作为热点建立局域网并在该局域网内上传存储模块(7)中的存储信息。

7.根据权利要求6所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：所述无线通信模块包括AIR模块(12)和4G模块(11)，AIR模块(12)和4G模块(11)分别与主控模块连接，在下壳体(23)内内置有AIR天线和4G天线，AIR天线与AIR模块(12)连接，4G天线与4G模块(11)连接，AIR模块(12)能够通过AIR基站(26)与控制平台(27)建立通信通道，4G模块(11)能够通过4G基站(25)与控制平台(27)建立通信通道。

8.根据权利要求7所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：外接传感器(2)包括光照度检测器、风速检测器、水流量传感器和雨量检测器。

9.根据权利要求6-8所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：基于该北斗超级航标控制终端系统的航标管理系统还包括航标灯、控制平台(27)、卫星(24)、4G基站(25)、AIR基站(26)、监控中心(31)和客户端(32)；卫星(24)通过北斗定位模块(9)定位超级航标终端，航标管理系统通过4G基站(25)和AIR基站(26)与控制平台(27)通信，监控中心(31)和客户端(32)分别与控制平台(27)通信并能够上传控制指令或者查看异常的检测信息。

10.根据权利要求9所述的北斗超级航标控制终端系统，其特征在于：控制平台(27)包括有终端服务器(28)、web服务器(29)和数据库服务器(30)；终端服务器(28)用于通信通道管理，web服务器(29)用于平台网站管理，数据库服务器(30)用于数据存储管理；终端控制器(5)按照报警事项设置相应的报警策略以延时或即时报送报警信息。

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