CN115037770A - 一种自然保护地综合监测和数据采集系统 - Google Patents

一种自然保护地综合监测和数据采集系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及通信技术领域，公开一种自然保护地综合监测和数据采集系统，包括控制单元、供电单元、本地存储单元、无线收发通信单元、窄带通信网、云端服务器、本地数据采集控制单元和终端设备；供电单元为各单元供电；窄带通信网与无线收发通信单元和云端服务器相互连接，终端设备与云端服务器相连，本地存储单元分别与控制单元和无线收发通信单元相连接，无线收发通信单元分别与控制单元和窄带通信网相互连接，控制单元与本地数据采集控单元连接。本系统能有效将采集的数据通过窄带通信网及时通过云端服务器上传终端设备，降低采集数据的延时性，在保持通信成功率的前提下，有效降低成本，解决了部分自然保护地等互联网不覆盖区域的通信问题。

Description

一种自然保护地综合监测和数据采集系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，例如涉及一种自然保护地综合监测和数据采集系统。
背景技术
目前，我国自然保护地包括国家公园、自然保护区及自然公园3种类型，已建立各级各类自然保护地1.18万处，占国土陆域面积的18%、领海面积的4.6%，共计180万平方千米，是全球生物多样性最丰富的国家之一。自然保护地每年承担大量的科学考察、生物多样性保护、保护地资源开发、修复和可持续利用等任务，需要采集大量的气象数据、图像，并需人工深入采集自然保护地取回上述气象数据、图像。
在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
自然保护地等地区地形复杂，设备布置困难，数据采集装置由于缺乏网络基础设施，部分地区无网络覆盖，无法将数据及时上传云端服务器，需要人工每隔半年到一年取回相关采集装置数据存储设备，数据延时严重。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
本公开实施例提供一种自然保护地综合监测和数据采集系统，以解决在自然保护地采集的数据无法及时上传云端服务器，延时严重的问题。
在一些实施例中，一种自然保护地综合监测和数据采集系统包括：控制单元、供电单元、本地存储单元、无线收发通信单元、窄带通信网、云端服务器、终端设备和本地数据采集控制单元；所述供电单元为各单元供电；所述窄带通信网与所述无线收发通信单元和所述云端服务器相互连接，所述终端设备与所述云端服务器相连，所述本地存储单元分别与所述控制单元和所述无线收发通信单元相连接，所述无线收发通信单元分别与所述控制单元和所述窄带通信网相互连接，所述控制单元与所述本地数据采集控单元连接。
本公开实施例提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，可以实现以下技术效果：
本发明提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统通过窄带通信网将采集到的各种数据与自然保护地护林员休息站、防火站等有移动网络覆盖的区域进行通信，利用有网络覆盖区域的网络上传至云端服务器，这样可以实现多个数据采集设备通过窄带通信网共享一个移动网络数据通信节点，相比于每一个节点采用4G、5G通信的数据采集方式，本方案在不降低通信成功率的情况下有效降低了成本，解决了部分自然保护地移动互联网信号不覆盖区域的通信问题，使得采集装置所采集的数据可以及时上传云端服务器后发送给终端设备，有效降低数据的延时性。
以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
图1是本公开实施例提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统的整体示意图；
图2是本公开实施例提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统的窄带通信网整体示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。
术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
目前，自然保护地等地区地形复杂，设备布置困难，数据采集装置由于缺乏网络基础设施，在部分无网络覆盖的区域无法将数据及时通过云端服务器传送给终端设备，需要人工每隔半年到一年取回相关采集装置数据存储设备，数据延时严重，采用本实施例提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统通过窄带通信网将采集到的各种数据与自然保护地护林员休息站、防火站等有移动网络覆盖的区域进行通信，利用有网络覆盖区域的网络上传至云端服务器，能够有效将采集装置所采集的数据通过窄带通信网及时通过云端服务器上传终端设备，有效降低采集数据数据的延时性。
结合图1所示，本公开实施例提供一种自然保护地综合监测和数据采集系统，包括控制单元、供电单元、本地存储单元、无线收发通信单元、窄带通信网、云端服务器、终端设备和本地数据采集控制单元；供电单元为各单元供电；窄带通信网与无线收发通信单元和云端服务器相互连接，终端设备与云端服务器相连，本地存储单元分别与控制单元和无线收发通信单元相连接，无线收发通信单元分别与控制单元和窄带通信网相互连接，控制单元与本地数据采集控单元连接。
采用本公开实施例提供的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，能通过窄带通信网将本地数据采集控制单元采集的数据通过云端服务器上传到终端设备，有效降低数据延迟。
结合图2所示，可选地，窄带通信网包括窄带通信基站和窄带通信中继节点。
窄带通信基站和窄带通信中继节点与云端服务器采用Socket通信、请求-响应机制和CRC32校验，有效提升云端服务器收到数据的准确性。
可选地，本地数据采集控制单元包括气象信息采集控制模块、图像信息采集模块和定位与及时通信模块。
可选地，窄带通信网与云端服务器和无线收发通信单元之间的通信协议为HyperWSN通信协议，通信频段为430MHz-440MHz，其中心频率为433MHz。
Hyper WSN通信协议属于基于Mesh Network的物联网架构，采用Hyper WSN通信协议使得本系统中的每个设备都有多个传输路径可用，网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了节点的通信拥塞，提升了数据传输效率，有效降低了数据传输的延时性。
可选地，气象信息采集控制模块包括温湿度传感器、气体浓度传感器、光照传感器、气压传感器和雨量传感器，温湿度传感器包括温度采集检测装置和湿度采集检测装置，气体浓度传感器包括氧气采集检测装置和二氧化碳采集检测装置。
可选的，图像信息采集控制模块包括红外摄像机。
可选的，定位与及时通信模块包括图文收集传输装置、定位数据传输装置和定位获取装置。
可选的，供电单元包括锂电池。
可选的，供电单元还包括太阳能电池板，锂电池与太阳能电池板电连接。
前述实施例中的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，在实际运行中的工作过程1：
1）供电单元上电后，无线收发通信单元利用窄带通信基站和窄带通信中继节点组成的窄带通信网入网，并同窄带通信基站或窄带通信中继节点握手，握手成功即入网成功，握手成功后等待获取本地数据采集控制单元数据。
2）入网成功后，根据本地存储单元中的配置开始轮询各模块，采用请求-响应机制和CRC32校验，本地存储单元的存储器保存了本地数据采集控制单元上所匹配的气象信息采集控制模块、图像信息采集与控制模块和定位与及时通信模块上各传感器和装置的类型和驱动程序。
3）本地数据采集控制单元根据控制单元驱动气象信息采集控制模块、图像信息采集与控制模块和定位与及时通信模块获取采集数据，控制单元对获取的数据进行解析校验，确认无误后保存到本地存储单元。
4）无线收发通信单元接收到控制单元发送数据指令后，将本地存储单元中的数据取出，将数据封包成预设数据格式，并将封装好的数据推送至无线收发通信单元缓存中。
5）无线收发通信单元查询数据缓存中存在的数据，按照设定的信道和地址通过窄带通信网将数据上传云端服务器，无线收发通信单元将传输结果反馈给控制单元，云端服务器将获取的数据传送到终端设备，完成数据采集。
前述实施例中的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，在实际运行中的工作过程2：
1）供电单元上电后，无线收发通信单元利用窄带通信基站和窄带通信中继节点组成的窄带通信网入网，并同窄带通信基站或窄带通信中继节点握手，握手成功即入网成功，握手成功后等待获取本地数据采集控制单元数据。
2）入网成功后，根据本地存储单元中的配置开始轮询各模块，采用请求-响应机制和CRC32校验，本地存储单元的存储器保存了本地数据采集控制单元上所匹配的气象信息采集控制模块、图像信息采集与控制模块和定位与及时通信模块上各传感器和装置的类型和驱动程序。
3）本地数据采集控制单元根据控制单元驱动气象信息采集控制模块、图像信息采集与控制模块和定位与及时通信模块获取采集数据，控制单元对获取的数据进行解析校验，确认无误后保存到本地存储单元。
4）无线收发通信单元接收到云端服务器获取数据指令后，通知控制单元，将本地存储单元中的数据取出，将数据封包成预设数据格式，并将封装好的数据推送至无线收发通信单元缓存中。
5）无线收发通信单元查询数据缓存中存在的数据，按照设定的信道和地址通过窄带通信网将数据上传云端服务器，无线收发通信单元将传输结果反馈给控制单元，云端服务器将获取的数据传送到终端设备，完成数据采集。
以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，包括：控制单元、供电单元、本地存储单元、无线收发通信单元、窄带通信网、云端服务器、终端设备和本地数据采集控制单元；所述供电单元为各单元供电；所述窄带通信网与所述无线收发通信单元和所述云端服务器相互连接，所述终端设备与所述云端服务器相连，所述本地存储单元分别与所述控制单元和所述无线收发通信单元相连接，所述无线收发通信单元分别与所述控制单元和所述窄带通信网相互连接，所述控制单元与所述本地数据采集控单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述窄带通信网包括窄带通信基站和窄带通信中继节点。
3.根据权利要求1所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述本地数据采集控制单元包括：气象信息采集控制模块、图像信息采集控制模块和定位与及时通信模块。
4.根据权利要求1所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述窄带通信网与所述云端服务器和所述无线收发通信单元之间的通信协议为Hyper WSN通信协议，通信频段为430MHz-440MHz，其中心频率为433MHz。
5.根据权利要求3所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述气象信息采集控制模块包括温湿度传感器、气体浓度传感器、光照传感器、气压传感器和雨量传感器，所述温湿度传感器包括温度采集检测装置和湿度采集检测装置，所述气体浓度传感器包括氧气采集检测装置和二氧化碳采集检测装置。
6.根据权利要求3所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述图像信息采集控制模块包括红外摄像机。
7.根据权利要求3所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述定位与时通信模块包括：图文收集传输装置、定位数据传输装置和定位获取装置。
8.根据权利要求1所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述供电单元包括锂电池。
9.根据权利要求8所述的一种自然保护地综合监测和数据采集系统，其特征在于，所述供电单元还包括太阳能电池板，所述锂电池与所述太阳能电池板电连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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