一种无线通讯和卫星通讯相结合的子母浮标系统的制作方法

本实用新型涉及海洋浮标技术领域，特别是涉及一种无线通讯和卫星通讯相结合的子母浮标系统。

背景技术：

浮标是进行水域环境数据参数监测的常用设备，海洋浮标从工作方式上可分为锚系浮标和漂流浮标。锚系浮标，有锚链将浮标固定在某一海域，浮标可对这一水域进行连续监测，锚系浮标一般为大型浮标，如YSI公司的EMM700型浮标，直径为122公分，水中浮力318公斤。其他各公司的浮标情况也大抵如此，直径一般为1～3米，这类浮标测量数据种类多，价格不菲，一般价格在几万至上百万不等。漂流浮标没有锚链，随着海流漂浮，浮标位置具有一定的随机性，漂流浮标可以在海洋表面随波逐流，也可以在浮标下带有水帆等设备，可以跟随某一深度的洋流一起运动，完成对洋流数据的采集。

以上两种浮标携带的传感器一般是MEMS传感器，只能测量浮标所在点的参数数据，都是对某一点数据的采集，要想在水域内多点进行数据采集，必须布置多个浮标，系统费用与采集点数量成正比。

浮标一般采用卫星通讯方式进行数据传输，在小型浮标中，卫星通讯模块占其成本的 1/2到1/5，由于这个原因，使浮标成本很难下降，限制了其应用的规模。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无线通讯和卫星通讯相结合的子母浮标系统，能够降低浮标造价。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线通讯和卫星通讯相结合的子母浮标系统，包括一个母浮标和多个子浮标，所述母浮标采用卫星通讯传输数据，所述母浮标内设置有lora网关，所述子浮标内部设置有lora芯片，所述子浮标与母浮标之间通过lora进行通讯构成lora通信系统，所述子浮标为lora通信系统中的节点，将采集的数据经过lora传输到母浮标，所述母浮标通过卫星通讯方式将数据上传。

所述子浮标包括lora芯片、单片机、存储器、传感器和太阳能供电系统；所述单片机分别与lora芯片、存储器、传感器和太阳能供电系统相连；所述lora芯片用于与母浮标完成通讯；所述传感器用于进行数据采集；所述存储器将采集到的数据进行存储；所述单片机在子浮标lora芯片连接到母浮标的lora网关并获得通讯权后，将存储器中的数据通过lora 芯片发送到母浮标的lora网关；所述太阳能供电系统用于给子浮标供电。

所述母浮标包括单片机、卫星通讯系统、lora网关、存储器、传感器和太阳能供电系统；所述单片机分别与卫星通讯系统、lora网关、存储器、传感器和太阳能供电系统相连；所述lora网关用于完成母浮标和子浮标之间的通讯；所述传感器用于进行数据采集；所述存储器用于存储母浮标自身采集的数据和子浮标上传的数据；所述卫星通迅系统用于完成母浮标和控制中心之间的通讯；所述太阳能供电系统用于给母浮标供电。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型的子浮标采用lora模块代替卫星通讯模块进行通讯，降低了子浮标的造价，在一定区域内需要多点布置浮标时，可以节省成本；由于采用lora模块，相对于现有的卫星放流标志，本实用新型子浮标对供电的需求减小，可以换用更小的电池，缩小浮标体积，进一步降低成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中子浮标工作流程图；

图3是本实用新型中母浮标工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式涉及一种无线通讯和卫星通讯相结合的子母浮标系统，如图1 所示，包括一个母浮标和多个子浮标，所述母浮标采用卫星通讯传输数据，所述母浮标内设置有lora网关，所述子浮标内部设置有lora芯片，所述子浮标与母浮标之间通过lora进行通讯构成lora通信系统，所述子浮标为lora通信系统中的节点，将采集的数据经过lora 传输到母浮标，所述母浮标通过卫星通讯方式将数据上传至浮标控制中心。浮标控制中心给子浮标下达指令时也是先通过卫星通讯将指令下达到母浮标，再由母浮标经过lora发送给对应的子浮标。

所述子浮标包括lora芯片、单片机、存储器、传感器和太阳能供电系统；所述单片机分别与lora芯片、存储器、传感器和太阳能供电系统相连；所述lora芯片用于与母浮标完成通讯；所述传感器用于进行数据采集；所述存储器将采集到的数据进行存储；所述单片机在子浮标lora芯片连接到母浮标的lora网关并获得通讯权后，将存储器中的数据通过lora 芯片发送到母浮标的lora网关；所述太阳能供电系统用于给子浮标供电。其中，单片机用于向各个模块发出指令已完成数据采集、数据存储、指令处理和lora通讯。

所述母浮标包括单片机、卫星通讯系统、lora网关、存储器、传感器和太阳能供电系统；所述单片机分别与卫星通讯系统、lora网关、存储器、传感器和太阳能供电系统相连；所述lora网关用于完成母浮标和子浮标之间的通讯；所述传感器用于进行数据采集；所述存储器用于存储母浮标自身采集的数据和子浮标上传的数据；所述卫星通迅系统用于完成母浮标和控制中心之间的通讯；所述太阳能供电系统用于给母浮标供电。其中，单片机除了用于控制数据采集和存储外，还控制卫星通讯和lora网关完成无线通讯。

下面以一个具体的实施例来进一步说明本实用新型。

一种基于lora技术和卫星通讯的环境数据采集系统，如图1所示，包括作为数据采集节点子浮标和带有lora网关母浮标。

本实施例选用SEMTCH公司的SX1278芯片作为lora的通讯芯片，利用低功耗单片机 MSP430FR5739作为控制芯片，并利用串口FLASH芯片作为数据暂存芯片。单片机 MSP430FR5739芯片通过SPI方式与SX1278进行通讯，MSP430FR5739通过串口与FLASH 芯片进行通讯，完成数据的存入和读取，MSP430FR5739芯片通过转换成合适的通讯方式与各环境参数传感器通讯，MSP430FR5739芯片还可通过控制环境参数传感器电源的通断进行功耗控制。

子浮标的工作流程如图2所示，系统加电后，首先进行系统初始化，检测个部分是否正常、设置采集间隔、定时接收时间间隔、接收时间长度等系统参数。然后启动定时器，到达数据采集时间后，开启环境参数传感器，进行数据采集，并将数据采集到的数据存入 FLASH芯片，然后开启SX1278芯片的接收功能，收听有无网关发出的lora信号，如果有则与网关建立通讯链路，进行数据传输，在数据传输过程中，节点的MSP430FR5739不断检测数据是否传输完毕，如果没有完毕，继续传输，如果传输完毕，则系统进入定时器检测状态，检测是否到达数据采集时间，并重复上面的过程。

母浮标的工作流程如图3所示，系统上点开始后，系统初始化，然后定时采集环境数据和对子浮标发出广播信号，如果有节点(即子浮标)收到信号后回应，网关则与这个节点建立通讯链路，进行数据传输。在收到该节点的数据传输完毕信号后，启动卫星数据传输程序，进行将数据上传到控制中心。

不难发现，本实用新型的子浮标采用lora模块代替卫星通讯模块进行通讯，降低了子浮标的造价，在一定区域内需要多点布置浮标时，可以节省成本；由于采用lora模块，相对于现有的卫星放流标志，本实用新型子浮标对供电的需求减小，可以换用更小的电池，缩小浮标体积，进一步降低成本。