CN210609250U - 一种船载物联网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种船载物联网系统，其包括：多个物联网终端设备、与多个所述物联网终端设备进行LoRa通信连接的LoRa网关、处理设备以及用于将信息进行传输的船载卫星终端，所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端均设置在船上，所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端依次连接。利用LoRa通信与船载物联网终端组成局域网，将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

Description

一种船载物联网系统

技术领域

本实用新型涉及船载物联网技术领域，尤其涉及一种船载物联网系统。

背景技术

目前，主流的物联网终端设备会使用2/3/4G网络，将各种传感器采集到的信息发送到广域网中，实现人与物的互联，但这只适用于存在运营商网络也就是基站能够覆盖到的区域。在一些应用场景中，比如海上运输环境下，没有可利用的运营商网络，也就是说不能够利用2/3/4G网络将物联网终端的信息发送出去，这就给物联网终端设备的实际使用造成了限制。

现有技术中，没有能够适应海上运输环境的通信设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种船载物联网系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种船载物联网系统，其包括：多个物联网终端设备、与多个所述物联网终端设备进行LoRa通信连接的LoRa网关、处理设备以及用于将信息进行传输的船载卫星终端，

所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端均设置在船上，所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端依次连接。

本实用新型的有益效果是：利用LoRa通信与船载物联网终端组成局域网，将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，所述物联网终端设备为数据采集传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：物联网终端设备用于采集船上的基础数据。

进一步地，所述物联网终端以及所述LoRa网关上分别设置有用于通信的LoRa天线。

采用上述进一步方案的有益效果是：LoRa天线的设置，用于实现物联网终端与LoRa网关之间的通信连接。

进一步地，还包括：卫星地面站，所述船载卫星终端通过InmarSat卫星与卫星地面站连接，卫星地面站与物联网以及云服务器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：卫星地面站的设置，用于接收船载物联网装置发送的基础数据。将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

进一步地，物联网终端设备设置在船舶甲板上，物联网终端设备上的天线垂直于水平面设置，LoRa网关设置在船舶驾驶舱中，LoRa网关的天线设置在船舶驾驶舱外部，LoRa网关的天线竖直设置，LoRa网关的天线通过同轴延长线与所述LoRa网关连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：各个部件设置在不同的位置，便于各个部件的安装以及维护，提高用户体验，便于用户对各个部件进行操作。

进一步地，所述处理设备为船载监控终端。

采用上述进一步方案的有益效果是：船载监控终端可以采用图形化界面的方式显示物联网终端的数据及报警信息，并且具备与船舶自身的局域网和声光报警系统进行连接的功能。船载监控终端用于将LoRa网关传送上来的数据进行整理和打包

进一步地，LoRa网关与处理设备通过485串口线连接。

进一步地，船载卫星终端与所述处理设备的LAN口连接。

进一步地，船载卫星终端通过卫星通信的方式与卫星地面站连接。

本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的物联网系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的物联网系统的功能框图。

附图标号说明：1-物联网终端设备；2-LoRa网关；3-处理设备；4-船载卫星终端；5-LoRa天线；6-卫星地面站；7-InmarSat卫星；8-云服务器；9-同轴延长线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1和图2所示，图1为本实用新型实施例提供的物联网系统的结构示意图。图中的虚线代表无线通信连接。图2为本实用新型实施例提供的物联网系统的功能框图。

本实用新型实施例提供了一种船载物联网系统，其包括：多个物联网终端设备1、与多个所述物联网终端设备1进行LoRa通信连接的LoRa网关2、处理设备3以及用于将信息进行传输的船载卫星终端4，

所述物联网终端设备1、所述LoRa网关2、所述处理设备3以及船载卫星终端4均设置在船上，所述物联网终端设备1、所述LoRa网关2、所述处理设备3以及船载卫星终端4依次连接。

LoRa网关也称为LoRa基站，是一款利用LoRa无线调制技术实现远距离数据传输的网关设备。

本实用新型的有益效果是：利用LoRa通信与船载物联网终端组成局域网，将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

物联网终端设备用于实现物联网技术，物联网技术指的是利用新生的技术设备，如射频识别技术、红外感应器、全球定位系统等传感设备，按照设定的算法实现网络化链接，达到一种智能化的信息通讯以及技术识别、定位、监控管理的网络技术手段。在船舶无线传感器网络中导入物联网技术手段，能够扩大和延伸船舶无线传感器网络中的信息沟通的准确性和全面科学性。无线传感器网络由传感器节点、汇集节点和管理节点组成。其工作流程是由随机抛撒出数量众多的传感器节点，各节点在所落位的地区自行组建成网络系统，并且对监控对象进行监控，将监控信息通过已经设定好的路由协议传输到汇集节点，然后经过网络、卫星等设备传输到管理节点，终端用户从管理节点中获取有用的信息资源。由此实现海上船舶航行的各项数据的采集和应用。

处理设备的型号是MOXA-MPC-2190，处理设备主要的处理逻辑有三点：一是转发，将网关传送上来的信息整理打包后转发给船载卫星终端；二是记录，将信息记录到本地存储器，相当于日志；三是报警监控，对传送上来的信息进行监控，当出现异常数据信息时发出警报。

船载卫星终端主要包括数字通信接口和射频通信接口两大部分：其中数字通信接口为LAN口，用于与处理设备进行数据通信，射频通信接口用于与卫星进行数据通信。

处理设备、船载终端以及网关之间通过Coap通信协议进行信号传输。

物联网终端设备和LoRa网关之间的功能关系为：信号处理电路的输入端分别与温度信号传输线路、液位信号传输线路以及压力信号传输线路连接，信号处理器对信号进行AD转换之后与第一MCU连接；第一MCU与LCD显示屏连接，第一MCU通过SPI协议与第一LoRa网关连接，第一MCU通过UART协议与GPS连接，第一MCU通过SPI协议与加速度计连接；

第一LoRa与第二LoRa网关连接，LoRa通过SPI协议与第二MCU连接，第二MCU通过UART协议与485控制器连接，485控制器通过485总线与处理设备连接。

本实用新型属于物联网、通信领域，涉及一种船用网关装置，尤其适用于日益增长的物联网终端产品信息采集和通信。

为了解决现有物联网终端设备在海上运输等无运营商网络环境下的数据通信问题，本实用新型提出一种船用卫星接入网关系统，利用LoRa通信其易组网、低功耗、抗干扰能力强等优点，与船载物联网终端组成局域网，将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

图1示出了整个船载通信系统的架构图。其中物联网终端(数量仅为示意，实际使用中可以为任意多个)包含各种数据采集传感器，每个终端产品上都带有LoRa通信天线；LoRa网关也配备有LoRa天线，通过同轴延长线与LoRa网关连接；物联网终端与LoRa网关采用LoRa通信方式组成局域网进行信息交互，LoRa网关采集到的终端数据通过工业现场总线的方式发送给船载监控终端；船载监控终端一般使用船用工业计算机来担当，船载监控终端可以采用图形化界面的方式显示物联网终端的数据及报警信息，并且具备与船舶自身的局域网和声光报警系统进行连接的功能；船载监控终端将LoRa网关传送上来的数据进行整理和打包，通过船载卫星终端发送给InmarSat卫星，再通过卫通地面站传送给物联网与服务器终端。

本实用新型所提出的船用卫星接入网关系统采用了LoRa网关局域网通信与卫星终端连接广域网通信相结合的方式，有效解决了物联网终端设备在海上等运营商网络不能覆盖环境下的数据交互问题。

进一步地，所述物联网终端1设备为数据采集传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：物联网终端设备用于采集船上的基础数据。

传感器可以每隔一定时间采集一次测量信号值(模拟量)，通过AD转换为数字信号并记录到MCU中，待LoRa通信时发送给LoRa网关，船载监控终端即处理设备。

基础数据是指，船载设备的温度、压力以及液位。

进一步地，所述物联网终端1以及所述LoRa网关2上分别设置有用于通信的LoRa天线5。

采用上述进一步方案的有益效果是：LoRa天线的设置，用于实现物联网终端与LoRa网关之间的通信连接。

进一步地，还包括：卫星地面站6，所述船载卫星终端4通过InmarSat卫星7地面站连接，卫星地面站6与物联网以及云服务器8连接。

InmarSat卫星(国际海事卫星)。

采用上述进一步方案的有益效果是：卫星地面站的设置，用于接收船载物联网装置发送的基础数据。将船载物联网终端采集到的基础数据通过船载卫星终端以卫星通信的方式发送到广域网。

将船载物联网终端信息传输至云服务器有两个主要目的：一是物联网终端设备生产厂家可以随时随地在云服务器上查看所有终端设备的即时信息和历史信息，便于对这些设备的管理和维护；二是物联网终端设备的使用用户也可以随时通过PC或手机登录云服务器，查看自己所购买终端设备的即时信息和历史信息。

进一步地，物联网终端设备1设置在船舶甲板上，物联网终端设备1上的天线垂直于水平面设置，LoRa网关2设置在船舶驾驶舱中，LoRa网关2的天线设置在船舶驾驶舱外部，LoRa网关2的天线竖直设置，LoRa网关2的天线通过同轴延长线与所述LoRa网关2连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：各个部件设置在不同的位置，便于各个部件的安装以及维护，提高用户体验，便于用户对各个部件进行操作。

物联网终端设备跟随储罐或集装箱等容器码放在船舶甲板上，安装时需注意将LoRa天线置于金属容器壁外侧，天线方向为垂直于水平面安放；LoRa网关放置于船舶驾驶舱中，LoRa天线通过同轴延长线9延伸到驾驶舱外高处竖直安放；物联网终端设备与LoRa网关需要配置好对应的接收发送频率，即设备的发送频率需要与LoRa网关的接收频率一致，反之亦然，同时需要将物联网终端设备与LoRa网关的通信带宽、扩频因子、编码率、数据帧格式等配置成一致，就可以进行双向收发；这里的物理层为现有技术，应用层可以根据实际情况灵活运用。LoRa网关可以采用外部独立电源供电，也可以通过船载监控终端的USB接口供电，它们两者之间的通信口通过485串口线连接起来，当LoRa网关收到物联网终端设备发送上来的数据后，通过485串口线传输给船载监控终端，船载监控终端通过上位机软件人机界面可以实时监控物联网终端设备的各种所需信息和状态；同时船载监控终端将数据打包整理后通过LAN口发送给卫星终端，通过卫星通信的方式上传到物联网云端服务器，从而实现了整个数据通信的进程。

进一步地，所述处理设备3为船载监控终端。

采用上述进一步方案的有益效果是：船载监控终端可以采用图形化界面的方式显示物联网终端的数据及报警信息，并且具备与船舶自身的局域网和声光报警系统进行连接的功能。船载监控终端用于将LoRa网关传送上来的数据进行整理和打包。

进一步地，LoRa网关2与处理设备3通过485串口线连接。

进一步地，船载卫星终端4与所述处理设备3的LAN口连接。

进一步地，船载卫星终端4通过卫星通信的方式与卫星地面站6连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种船载物联网系统，其特征在于，包括：多个物联网终端设备、与多个所述物联网终端设备进行LoRa通信连接的LoRa网关、处理设备以及用于将信息进行传输的船载卫星终端，

所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端均设置在船上，所述物联网终端设备、所述LoRa网关、所述处理设备以及船载卫星终端依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，所述物联网终端设备为数据采集传感器。

3.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，所述物联网终端以及所述LoRa网关上分别设置有用于通信的LoRa天线。

4.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，还包括：卫星地面站，所述船载卫星终端通过InmarSat卫星与卫星地面站连接，卫星地面站与物联网以及云服务器连接。

5.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，物联网终端设备设置在船舶甲板上，物联网终端设备上的天线垂直于水平面设置，LoRa网关设置在船舶驾驶舱中，LoRa网关的天线设置在船舶驾驶舱外部，LoRa网关的天线竖直设置，LoRa网关的天线通过同轴延长线与所述LoRa网关连接。

6.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，所述处理设备为船载监控终端。

7.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，LoRa网关与处理设备通过485串口线连接。

8.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，船载卫星终端与所述处理设备的LAN口连接。

9.根据权利要求1所述的一种船载物联网系统，其特征在于，船载卫星终端通过卫星通信的方式与卫星地面站连接。

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