一種用于港口岸線環(huán)境監(jiān)測的岸基通信中繼站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種岸基通信中繼站，主要涉及一種針對(duì)港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)進(jìn)行長距離無線數(shù)據(jù)收集，同時(shí)具有遠(yuǎn)程無線4G數(shù)據(jù)傳輸功能的岸基通信中繼站。
技術(shù)背景
[0002]在世界人口數(shù)量劇增、陸地資源迅速減少、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，進(jìn)軍海洋、探索海洋、開發(fā)海洋已成為世界海洋技術(shù)領(lǐng)域的一大主題。目前海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)迫切需要朝著長期性和實(shí)時(shí)性的方向發(fā)展，因此人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸能力提出了更高的要求。海洋環(huán)境監(jiān)測一般采用衛(wèi)星方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，但是由于衛(wèi)星方式傳輸速度慢，花費(fèi)高等缺點(diǎn)，因此不適用于廣泛使用。陸地上的各種無線通信技術(shù)已發(fā)展多年，且大多已成為成熟技術(shù)，因此可以將這些技術(shù)應(yīng)用于港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的數(shù)據(jù)獲取。港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體一般處于離岸基一般幾公里到幾十公里的范圍，因此可以使用長距離無線通信方式來代替衛(wèi)星方式。同時(shí)由于港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體有可能是隨波式移動(dòng)的，因此往往需要部署多個(gè)岸基通信中繼站，只要在某一個(gè)岸基通信中繼站的覆蓋范圍內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的無線數(shù)據(jù)采集。有些技術(shù)方案中采用GPRS/CDMA/3G等陸地移動(dòng)通信技術(shù)，陸地移動(dòng)通信技術(shù)已發(fā)展多年，且大多已成為成熟技術(shù)，因而，只要浮標(biāo)處于陸地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，就可借助陸地移動(dòng)通信網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)接收中心之間的大容量、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。但是一般情況下，GPRS/CDMA/3G等陸地移動(dòng)通信在海面的覆蓋范圍并不好，一旦超出該覆蓋范圍，在無中繼站情況下，就無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。而且，有些種類的港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體是隨波式設(shè)計(jì)的，監(jiān)測位置會(huì)隨著水流風(fēng)向等變化，因此保證隨波式浮標(biāo)體的覆蓋是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于港口岸線環(huán)境監(jiān)測的岸基通信中繼站。
[0004]本實(shí)用新型由太陽能板、保護(hù)電路、蓄電池、電源變換模塊、嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、900MHz全向天線、LTE通信模塊、4G全向天線組成。太陽能板與保護(hù)電路電源連接，保護(hù)電路與蓄電池電源連接，保護(hù)電路與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊分別與嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、LTE通信模塊電源連接。攝像頭模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，長距離無線模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，LTE通信模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接；900MHz全向天線與長距離無線模塊信號(hào)連接，4G全向天線與LTE通信模塊信號(hào)連接。
[0005]本實(shí)用新型涉及的攝像頭模塊采用0V2640攝像頭模塊，0V2640攝像頭模塊連接到嵌入式處理器的USB接口，長距離無線模塊采用美國Digi公司的Xtend無線數(shù)傳模塊，長距離無線模塊連接到嵌入式處理器的RS-232接口，LTE通信模塊采用中興公司的ZTE ME3760，連接到嵌入式處理器的Mini PC1-E接口，嵌入式處理器采用ATOM N2800主板EPIC-N28。為了提高覆蓋距離，900MHz全向天線采用高增益天線，最大可視傳輸距離可達(dá)64Km。只要采用了 Xtend無線數(shù)傳模塊的港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體在本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站覆蓋范圍內(nèi)，那么就可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無線采集，并通過LTE通信模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨痘鶖?shù)據(jù)中心。
[0006]本實(shí)用新型相比【背景技術(shù)】的有益效果:提供了一種具有200W像素?cái)z像照相功能和遠(yuǎn)程4G數(shù)據(jù)傳輸功能的岸基通信中繼站，利用本實(shí)用新型中的長距離無線模塊，可以采集移動(dòng)型港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，只要在其長距離的覆蓋范圍內(nèi)，最終通過4G數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)發(fā)送到岸基數(shù)據(jù)中心。同時(shí)由于本實(shí)用新型涉及的長距離無線模塊還具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能，當(dāng)4G信號(hào)丟失時(shí)，也可以通過長距離無線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，只要有一個(gè)岸基通信中繼站能夠連接到岸基數(shù)據(jù)中心，就可以實(shí)現(xiàn)港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體數(shù)據(jù)的收集。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站的使用部署示意圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖3為本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站部署在港口岸線環(huán)境下岸基端，主要負(fù)責(zé)收集移動(dòng)型港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的數(shù)據(jù)，只要港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體移動(dòng)到某一個(gè)長距離無線Xtend通信的范圍之內(nèi)，就可以通過長距離無線通信方式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給岸基通信中繼站，岸基通信中繼站收到數(shù)據(jù)后通過LTE通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)往4G無線網(wǎng)絡(luò)，最終傳輸?shù)桨痘鶖?shù)據(jù)中心。除此之外，岸基通信中繼站還可以通過攝像頭模塊拍攝面向海岸線的圖片信息，通過LTE通信模塊實(shí)時(shí)發(fā)往岸基數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化監(jiān)測。
[0011]如圖2所示，本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站由太陽能板、蓄電池、電源變換模塊、嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、900MHz全向天線、LTE通信模塊、4G全向天線組成。太陽能板與保護(hù)電路電源連接，保護(hù)電路與蓄電池電源連接，保護(hù)電路與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊分別與嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、LTE通信模塊電源連接。保護(hù)電路主要用于蓄電池充放電管理與保護(hù)，電源變換模塊負(fù)責(zé)將蓄電池24V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)各個(gè)模塊所需的12V、5V和4V電壓。攝像頭模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，0V2640攝像頭模塊連接到嵌入式處理器的USB接口，0V2640攝像頭模塊采用自行設(shè)計(jì)的方式，將RGB圖像數(shù)據(jù)采集后轉(zhuǎn)換成USB接口數(shù)據(jù)，內(nèi)置393216字節(jié)8位的FIFO存儲(chǔ)芯片緩存，實(shí)現(xiàn)1600*1200像素的JPEG圖像采集。長距離無線模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，長距離無線模塊連接到嵌入式處理器的RS-232接口，串口速率可達(dá)115200bps，采用12V供電。LTE通信模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，連接到嵌入式處理器的Mini PC1-E接口，最大上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100M/50Mbps，采用4V供電。900MHz全向天線與長距離無線模塊信號(hào)連接，4G全向天線與LTE通信模塊信號(hào)連接。本實(shí)用新型涉及的攝像頭模塊采用0V2640攝像頭模塊，長距離無線模塊采用Digi公司的ttend無線數(shù)傳模塊，LTE通信模塊采用中興公司的ZTE ME3760，嵌入式處理器采用ATOM N2800主板EPIC-N28。為了提高覆蓋距離，900MHz全向天線采用高增益天線。嵌入式處理器可以實(shí)現(xiàn)長距離無線模塊與LTE通信模塊之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通過查詢長距離無線模塊與LTE通信模塊的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的判斷。
[0012]如圖3所示，本實(shí)用新型的工作流程如下:岸基通信中繼站平時(shí)處于休眠狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測浮標(biāo)體的連接信號(hào)，馬上進(jìn)入接收浮標(biāo)體監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)；然后，岸基通信中繼站進(jìn)行LTE 4G信號(hào)的檢測，如果有LTE 4G信號(hào)，直接通過LTE模塊發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)給岸基數(shù)據(jù)中心，此時(shí)也隨即啟動(dòng)攝像頭拍攝當(dāng)前畫面，將拍攝的圖像信息也一起傳輸給岸基數(shù)據(jù)中心；如果沒有LTE 4G信號(hào)，則查詢Xtend無線數(shù)傳模塊是否緩存了下一跳路由，如果有下一跳路由，則按照緩存路由發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)；如果沒有緩存路由，則啟動(dòng)路由搜索發(fā)現(xiàn)進(jìn)程；如果路由搜索發(fā)現(xiàn)進(jìn)程發(fā)現(xiàn)了下一跳路由，則按照發(fā)現(xiàn)的路由發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，否則丟棄監(jiān)測數(shù)據(jù)。岸基通信中繼站如果接收到其他中繼站的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，也會(huì)啟動(dòng)進(jìn)行LTE4G信號(hào)的檢測之后的流程。本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站由于采用了長距離無線模塊和LTE通信模塊兩種通信方式，Xtend無線數(shù)傳模塊又具有可多跳轉(zhuǎn)發(fā)通信的特性，因此可以提高港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)目煽啃?，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)地發(fā)送到岸基數(shù)據(jù)中心。
[0013]本實(shí)用新型涉及的岸基通信中繼站旨在采集移動(dòng)型港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，只要在其長距離的覆蓋范圍內(nèi)，最終通過4G數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)發(fā)送到岸基服務(wù)器。由于本實(shí)用新型涉及的長距離無線模塊還具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能，當(dāng)4G信號(hào)丟失時(shí)，也可以通過長距離無線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，只要有一個(gè)岸基通信中繼站能夠連接到岸基數(shù)據(jù)中心，就可以實(shí)現(xiàn)港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體數(shù)據(jù)的收集。因此，本實(shí)用新型可以作為港口岸線監(jiān)測系統(tǒng)的公共服務(wù)平臺(tái)，通過開放接口標(biāo)準(zhǔn)，使得各種港口岸線監(jiān)測浮標(biāo)體都可以接入，從而實(shí)現(xiàn)港口岸線環(huán)境下通信距離的延伸和接近全覆蓋。
[0014]本實(shí)用新型的技術(shù)指標(biāo)如下:
[0015](I)長距離無線通信頻段:902-928MHz ；
[0016](2)長距離無線通信戶外視距傳輸:最大64 km ;
[0017](3)長距離無線通信發(fā)射功率:1W ;
[0018](4)長距離無線通信速率:9600bps或115200bps ；
[0019](5) 4G 通信方式:支持 LTE TDD band 38 (2.6GHz)，band 39(1.9GHz)，band40 (2.3GHz)，band 41 (2.5GHz)；
[0020](6)最大上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率:100M / 50Mbps ；
[0021](7)攝像頭最高像素:1600*1200 (200W)；
[0022](8)蓄電池容量:2000AH。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于港口岸線環(huán)境監(jiān)測的岸基通信中繼站，由太陽能板、保護(hù)電路、蓄電池、電源變換模塊、嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、900MHZ全向天線、LTE通信模塊、4G全向天線組成，其特征在于:太陽能板與保護(hù)電路電源連接，保護(hù)電路與蓄電池電源連接，保護(hù)電路與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊分別與嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、LTE通信模塊電源連接；攝像頭模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，長距離無線模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，LTE通信模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接；900MHz全向天線與長距離無線模塊信號(hào)連接，4G全向天線與LTE通信模塊信號(hào)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于港口岸線環(huán)境監(jiān)測的岸基通信中繼站。本實(shí)用新型中的太陽能板與保護(hù)電路電源連接，保護(hù)電路與蓄電池電源連接，保護(hù)電路與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊分別與嵌入式處理器、攝像頭模塊、長距離無線模塊、LTE通信模塊電源連接；攝像頭模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，長距離無線模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接，LTE通信模塊與嵌入式處理器信號(hào)連接；900MHz全向天線與長距離無線模塊信號(hào)連接，4G全向天線與LTE通信模塊信號(hào)連接。本實(shí)用新型利用長距離無線模塊，可以采集移動(dòng)型港口岸線環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，只要在其長距離的覆蓋范圍內(nèi)，最終通過4G數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)發(fā)送到岸基數(shù)據(jù)中心。
【IPC分類】H04N7-18, G08C17-02, H04B7-155
【公開號(hào)】CN204408344
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520056068
【發(fā)明人】張美燕, 鄭曉丹, 周莉萍
【申請(qǐng)人】浙江水利水電學(xué)院
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日