CN218772101U - 一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，包括数据处理模块通过AD采样接口与水下传感器连接，用于通过AD采样接口接收水下传感器采集的海洋信息数据；水声通信机自组网通过通信接口与数据处理模块连接，用于通过通信接口从数据处理模块获取的海洋信息数据后，再通过水声信道将包含海洋信号数据的水声信号发送出去；浮标节点自组网通过水声信道与水声通信机自组网连接，其用于接收水声信号并转换为电磁波信号发送出去；岸基基站接收浮标节点自组网发送电磁波信号包含的海洋信息数据并上传至云服务器存储，该系统能够满足海洋信息高速、可靠、远距离传输的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及海洋无线通信领域，尤其涉及一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统。
背景技术
海洋覆盖了全球总面积的70％以上，其中蕴藏了大量的资源，包括生物资源、矿产资源以及各类能源，在地球生态系统中占据十分重要的位置。然而，受限于复杂的海洋环境以及高昂的勘测成本，人类对于海洋的认识还很不充分，无法获得实测数据导致大部分相关研究还停留在理论阶段，这也就说明了获取海洋信息数据对于认识人类深入海洋有着十分重要的作用。
由于海洋环境复杂多变，使用带有光缆的传感器来获取数据并不现实，无线传感器具有灵活部署的特点，可以获取水下空间多维度信息，将会是未来海洋信息数据采集的主流方式。近年来，对于水下传感器网络的研究，主要是在通信协议、数据采集及网络协议等方面，而对水下传感器数据传输系统的研究较少，尤其是利用水声信道传输传感器数据，缺乏系统性的设计。目前，水下传感器数据传输方式主要有三种：水下电磁波通信技术、水下光通信技术、水声通信技术。电磁波虽然可以实现高速通信，但是在海水中衰减严重，因此只能实现短距离的数据传输，不能满足远距离水下无线传感器网络的组网需求。激光虽然穿透性强，但是其需要直线对准传输，通信距离短，会受水质的影响，因此也不适合水下传感器数据传输。虽然水声信道也有一些不利因素的影响，但综合来看，水声通信在水下无线中长距离数据传输中有着无可替代的优势。
若实现移动终端远程获取水下传感器数据，不仅包含水声通信，还包括海面的无线通信。这样的系统组成跨介质数据传输系统，给数据远程采集带来很大的技术难题。另外，由于水下距离远，但水声传输距离有限，海面区域也很大，缺少公网直接覆盖。因此，如何解决远距离数据转发也是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
鉴于上述两个技术问题，本实用新型提供了一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，通过结合水声通信和电磁波通信，实现了水下传感器和陆上移动终端的实时海洋信息数据交互。
实施例提供的一种水下传感器数据传输系统，包括水下传感器、数据处理模块、水声通信机自组网、浮标节点自组网、岸基基站、云服务器；
所述数据处理模块通过AD采样接口与水下传感器连接，用于通过AD采样接口接收水下传感器采集的海洋信息数据；
所述水声通信机自组网通过通信接口与数据处理模块连接，用于通过通信接口从数据处理模块获取的海洋信息数据后，再通过水声信道将包含海洋信号数据的水声信号发送出去；
所述浮标节点自组网通过水声信道与水声通信机自组网连接，用于接收水声信号并转换为电磁波信号发送出去；
所述岸基基站接收浮标节点自组网发送电磁波信号包含的海洋信息数据并上传至云服务器存储。
优选地，所述通信接口包括RS485接口、RJ45接口、RS232接口、USB接口以及I2C接口。
优选地，所述水声通信机自组网包括散布在广阔水域内多个维度的水声通信机，水声通信机之间通过水声信道组网，实现组网内水声信号在各水声通信机之间的传输。
优选地，所述浮标节点自组网包括漂浮在水面上多个浮标节点，每个浮标节点包括水声接口和无线接口两种接口，通过水声接口与水声通信机自组网进行海洋信息数据传输，其中，岸基基站覆盖范围内的浮标节点配置有4G、5G或NB-IOT通信方式，用于通过无线接口和岸基基站的海洋信息数据传输。
优选地，所述岸基基站包括4G、5G或NB-IOT通信方式。
优选地，所述方法还包括终端设备，所述终端设备通过移动网络从云服务器下载海洋信息数据。
与现有技术相比，本实用新型至少包括以下有益效果：
1、充分利用了现有的海洋通信资源。考虑到海洋通信的局限性，针对水下传感器的特点，既利用水声通信将海洋信息数据传输到水面，又利用电磁波通信将海洋信息数据传输到陆地，最终利用现有的陆地通信网络发送给云服务器，充分利用了现有的通信资源。
2、具有部署灵活性，实现了无线信息在水下的全方向、可靠、低功率传输。相较于现已有的水下传感器数据获取方式，本实用新型主要采用声波为无线传输的物理载体，集海洋信息数据采集、传输和融合等功能为一体，实现了水下无线信息的可靠传输。
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做简单地介绍，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前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是实施例提供的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统的结构示意图；
图2是实施例提供的水下传感器网络的应用场景示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
为了满足海洋信息数据远程传输的需求，实例特提供了一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统。如图1所示，水下传感器数据传输系统包括水下1、数据处理模块2、水声通信机自组网3、浮标节点自组网4、岸基基站5、云服务器6、终端设备7。
数据处理模块2通过AD采样接口与水下传感器1连接，水下传感器1采集到的海洋信息数据经过AD接口采样后传输给数据处理模块2，数据处理模块2接收采集的海洋信息数据。水声通信机自组网3散布在广阔水域内多个维度的水声通信机，水声通信机之间通过水声信道组网，每个水声通信机带有通信接口，通信接口包括RS485接口、RJ45接口、RS232接口、USB接口、I2C接口等多种类型。通过这些类通信接口从数据处理模块获取的海洋信息数据后，再通过水声信道将包含海洋信号数据的水声信号发送出去。当然，水声通信机具有水声信号的发送功能外，还具有水声信号的接收功能，其既可以发送水声信号，也可以接收水声信号，当其通过水声信道接收自组网内其他水声通信机的水声信号后，会将该水声信号转发给自组网内其他水声通信机，直至信号转发给浮标节点自组网4。
浮标节点自组网4主要起到海洋信息数据中继转发的作用，浮标节点自组网包括漂浮在水面上多个浮标节点，自组网内每个浮标节点配备水声接口和无线接口两种接口，因此浮标节点既可以发送和接收水声信号，也可以发送和接收无线信号，其中在岸基基站覆盖范围内的浮标节点含有4G、5G或NB-IOT三种通信方式，可以以任意一种通信方式完成与岸基基站5的海洋信息数据传输。当浮标节点自组网内的一个浮标节点接收到来自水声通信机自组网3的水声信号时，会将该水声信号转换为电磁波信号转发给自组网内其他浮标节点，以多跳网络的形式转发电磁波信号，最终将电磁波信号发送给岸基基站5。岸基基站5再将电磁波信号包含的海洋信息数据上传到云服务器6。云服务器6接收并存储海洋信息数据，这样移动终端7就可以随时随地通过移动网络访问实时的海洋信息数据。
在移动终端7要命令海洋信息数据采集设备时，其发送的指令首先经过移动网络传输至云服务器6，再经过云服务器6到达岸基基站5，然后岸基基站5以电磁波信号的形式发送给海面上的浮标节点自组网4，命令信号在浮标节点自组网4经过多跳网络传输到与水声通信机自组网3建立连接的浮标节点，此浮标节点将电磁波信号转换为水声信号后发送到水声通信机自组网3，命令信息再经过多跳传输到达对应的水声通信机，然后依次经过水声通信机和数据处理模块2后达到指定的水下传感器1。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，包括水下传感器、数据处理模块、水声通信机自组网、浮标节点自组网、岸基基站、云服务器；
所述数据处理模块通过AD采样接口与水下传感器连接，用于通过AD采样接口接收水下传感器采集的海洋信息数据；
所述水声通信机自组网通过通信接口与数据处理模块连接，用于通过通信接口从数据处理模块获取的海洋信息数据后，再通过水声信道将包含海洋信号数据的水声信号发送出去；
所述浮标节点自组网通过水声信道与水声通信机自组网连接，用于接收水声信号并转换为电磁波信号发送出去；
所述岸基基站接收浮标节点自组网发送电磁波信号包含的海洋信息数据并上传至云服务器存储。
2.根据权利要求1所述的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，所述通信接口包括RS485接口、RJ45接口、RS232接口、USB接口以及I2C接口。
3.根据权利要求1所述的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，所述水声通信机自组网包括散布在广阔水域内多个维度的水声通信机，水声通信机之间通过水声信道组网，实现组网内水声信号在各水声通信机之间的传输。
4.根据权利要求1所述的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，所述浮标节点自组网包括漂浮在水面上多个浮标节点，每个浮标节点包括水声接口和无线接口两种接口，通过水声接口与水声通信机自组网进行海洋信息数据传输，其中，岸基基站覆盖范围内的浮标节点配置有4G、5G或NB-IOT通信方式，用于通过无线接口和岸基基站的海洋信息数据传输。
5.根据权利要求1所述的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，所述岸基基站包括4G、5G或NB-IOT通信方式。
6.根据权利要求1所述的面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统，其特征在于，还包括终端设备，所述终端设备通过移动网络从云服务器下载海洋信息数据。
Priority Applications (1)
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| CN202223176444.XU CN218772101U (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种面向海洋场景的水下传感器数据远程传输系统 |
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| CN (1) | CN218772101U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116699462A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-09-05 | 常州帕斯菲克自动化技术股份有限公司 | 一种无源式氧化锌避雷器智能监测采集装置 |
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2022
- 2022-11-29 CN CN202223176444.XU patent/CN218772101U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116699462A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-09-05 | 常州帕斯菲克自动化技术股份有限公司 | 一种无源式氧化锌避雷器智能监测采集装置 |
| CN116699462B (zh) * | 2023-07-20 | 2023-11-07 | 常州帕斯菲克自动化技术股份有限公司 | 一种无源式氧化锌避雷器智能监测采集装置 |
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