一种用于港口岸线环境监测的岸基通信中继站的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种岸基通信中继站，主要涉及一种针对港口岸线环境监测浮标进行长距离无线数据收集，同时具有远程无线4G数据传输功能的岸基通信中继站。
技术背景
[0002]在世界人口数量剧增、陆地资源迅速减少、环境污染日益严重的今天，进军海洋、探索海洋、开发海洋已成为世界海洋技术领域的一大主题。目前海洋环境监测数据迫切需要朝着长期性和实时性的方向发展，因此人们对数据传输能力提出了更高的要求。海洋环境监测一般采用卫星方式实现远距离数据传输，但是由于卫星方式传输速度慢，花费高等缺点，因此不适用于广泛使用。陆地上的各种无线通信技术已发展多年，且大多已成为成熟技术，因此可以将这些技术应用于港口岸线环境监测浮标体的数据获取。港口岸线环境监测浮标体一般处于离岸基一般几公里到几十公里的范围，因此可以使用长距离无线通信方式来代替卫星方式。同时由于港口岸线环境监测浮标体有可能是随波式移动的，因此往往需要部署多个岸基通信中继站，只要在某一个岸基通信中继站的覆盖范围内，就可以实现港口岸线环境监测浮标体的无线数据采集。有些技术方案中采用GPRS/CDMA/3G等陆地移动通信技术，陆地移动通信技术已发展多年，且大多已成为成熟技术，因而，只要浮标处于陆地无线通信网络覆盖区域，就可借助陆地移动通信网来实现与数据接收中心之间的大容量、实时数据通信。但是一般情况下，GPRS/CDMA/3G等陆地移动通信在海面的覆盖范围并不好，一旦超出该覆盖范围，在无中继站情况下，就无法实现数据采集。而且，有些种类的港口岸线环境监测浮标体是随波式设计的，监测位置会随着水流风向等变化，因此保证随波式浮标体的覆盖是非常重要的。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种用于港口岸线环境监测的岸基通信中继站。
[0004]本实用新型由太阳能板、保护电路、蓄电池、电源变换模块、嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、900MHz全向天线、LTE通信模块、4G全向天线组成。太阳能板与保护电路电源连接，保护电路与蓄电池电源连接，保护电路与电源变换模块电源连接，电源变换模块分别与嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、LTE通信模块电源连接。摄像头模块与嵌入式处理器信号连接，长距离无线模块与嵌入式处理器信号连接，LTE通信模块与嵌入式处理器信号连接；900MHz全向天线与长距离无线模块信号连接，4G全向天线与LTE通信模块信号连接。
[0005]本实用新型涉及的摄像头模块采用0V2640摄像头模块，0V2640摄像头模块连接到嵌入式处理器的USB接口，长距离无线模块采用美国Digi公司的Xtend无线数传模块，长距离无线模块连接到嵌入式处理器的RS-232接口，LTE通信模块采用中兴公司的ZTE ME3760，连接到嵌入式处理器的Mini PC1-E接口，嵌入式处理器采用ATOM N2800主板EPIC-N28。为了提高覆盖距离，900MHz全向天线采用高增益天线，最大可视传输距离可达64Km。只要采用了 Xtend无线数传模块的港口岸线环境监测浮标体在本实用新型涉及的岸基通信中继站覆盖范围内，那么就可以实现监测数据的远距离无线采集，并通过LTE通信模块实时传输到岸基数据中心。
[0006]本实用新型相比【背景技术】的有益效果:提供了一种具有200W像素摄像照相功能和远程4G数据传输功能的岸基通信中继站，利用本实用新型中的长距离无线模块，可以采集移动型港口岸线环境监测浮标体的监测数据，只要在其长距离的覆盖范围内，最终通过4G数据传输的方式将数据发送到岸基数据中心。同时由于本实用新型涉及的长距离无线模块还具有中继转发功能，当4G信号丢失时，也可以通过长距离无线模块实现数据中继转发，只要有一个岸基通信中继站能够连接到岸基数据中心，就可以实现港口岸线环境监测浮标体数据的收集。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型涉及的岸基通信中继站的使用部署示意图。
[0008]图2为本实用新型涉及的岸基通信中继站的电路结构框图。
[0009]图3为本实用新型涉及的岸基通信中继站的工作流程图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，本实用新型涉及的岸基通信中继站部署在港口岸线环境下岸基端，主要负责收集移动型港口岸线环境监测浮标体的数据，只要港口岸线环境监测浮标体移动到某一个长距离无线Xtend通信的范围之内，就可以通过长距离无线通信方式将采集到的数据传输给岸基通信中继站，岸基通信中继站收到数据后通过LTE通信模块将数据发往4G无线网络，最终传输到岸基数据中心。除此之外，岸基通信中继站还可以通过摄像头模块拍摄面向海岸线的图片信息，通过LTE通信模块实时发往岸基数据中心，实现远程可视化监测。
[0011]如图2所示，本实用新型涉及的岸基通信中继站由太阳能板、蓄电池、电源变换模块、嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、900MHz全向天线、LTE通信模块、4G全向天线组成。太阳能板与保护电路电源连接，保护电路与蓄电池电源连接，保护电路与电源变换模块电源连接，电源变换模块分别与嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、LTE通信模块电源连接。保护电路主要用于蓄电池充放电管理与保护，电源变换模块负责将蓄电池24V电压转变为系统各个模块所需的12V、5V和4V电压。摄像头模块与嵌入式处理器信号连接，0V2640摄像头模块连接到嵌入式处理器的USB接口，0V2640摄像头模块采用自行设计的方式，将RGB图像数据采集后转换成USB接口数据，内置393216字节8位的FIFO存储芯片缓存，实现1600*1200像素的JPEG图像采集。长距离无线模块与嵌入式处理器信号连接，长距离无线模块连接到嵌入式处理器的RS-232接口，串口速率可达115200bps，采用12V供电。LTE通信模块与嵌入式处理器信号连接，连接到嵌入式处理器的Mini PC1-E接口，最大上/下行数据传输速率可达100M/50Mbps，采用4V供电。900MHz全向天线与长距离无线模块信号连接，4G全向天线与LTE通信模块信号连接。本实用新型涉及的摄像头模块采用0V2640摄像头模块，长距离无线模块采用Digi公司的ttend无线数传模块，LTE通信模块采用中兴公司的ZTE ME3760，嵌入式处理器采用ATOM N2800主板EPIC-N28。为了提高覆盖距离，900MHz全向天线采用高增益天线。嵌入式处理器可以实现长距离无线模块与LTE通信模块之间的数据转发，通过查询长距离无线模块与LTE通信模块的信号质量进行数据转发规则的判断。
[0012]如图3所示，本实用新型的工作流程如下:岸基通信中继站平时处于休眠状态，一旦发现监测浮标体的连接信号，马上进入接收浮标体监测数据状态；然后，岸基通信中继站进行LTE 4G信号的检测，如果有LTE 4G信号，直接通过LTE模块发送监测数据给岸基数据中心，此时也随即启动摄像头拍摄当前画面，将拍摄的图像信息也一起传输给岸基数据中心；如果没有LTE 4G信号，则查询Xtend无线数传模块是否缓存了下一跳路由，如果有下一跳路由，则按照缓存路由发送监测数据；如果没有缓存路由，则启动路由搜索发现进程；如果路由搜索发现进程发现了下一跳路由，则按照发现的路由发送监测数据给下一个节点，否则丢弃监测数据。岸基通信中继站如果接收到其他中继站的转发数据，也会启动进行LTE4G信号的检测之后的流程。本实用新型涉及的岸基通信中继站由于采用了长距离无线模块和LTE通信模块两种通信方式，Xtend无线数传模块又具有可多跳转发通信的特性，因此可以提高港口岸线环境监测浮标体数据采集与传输的可靠性，使得监测数据能够实时地发送到岸基数据中心。
[0013]本实用新型涉及的岸基通信中继站旨在采集移动型港口岸线环境监测浮标体的监测数据，只要在其长距离的覆盖范围内，最终通过4G数据传输的方式将数据发送到岸基服务器。由于本实用新型涉及的长距离无线模块还具有中继转发功能，当4G信号丢失时，也可以通过长距离无线模块实现数据中继转发，只要有一个岸基通信中继站能够连接到岸基数据中心，就可以实现港口岸线环境监测浮标体数据的收集。因此，本实用新型可以作为港口岸线监测系统的公共服务平台，通过开放接口标准，使得各种港口岸线监测浮标体都可以接入，从而实现港口岸线环境下通信距离的延伸和接近全覆盖。
[0014]本实用新型的技术指标如下:
[0015](I)长距离无线通信频段:902-928MHz ；
[0016](2)长距离无线通信户外视距传输:最大64 km ;
[0017](3)长距离无线通信发射功率:1W ;
[0018](4)长距离无线通信速率: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/下行数据传输速率:100M / 50Mbps ；
[0021](7)摄像头最高像素:1600*1200 (200W)；
[0022](8)蓄电池容量:2000AH。
【主权项】
1.一种用于港口岸线环境监测的岸基通信中继站，由太阳能板、保护电路、蓄电池、电源变换模块、嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、900MHZ全向天线、LTE通信模块、4G全向天线组成，其特征在于:太阳能板与保护电路电源连接，保护电路与蓄电池电源连接，保护电路与电源变换模块电源连接，电源变换模块分别与嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、LTE通信模块电源连接；摄像头模块与嵌入式处理器信号连接，长距离无线模块与嵌入式处理器信号连接，LTE通信模块与嵌入式处理器信号连接；900MHz全向天线与长距离无线模块信号连接，4G全向天线与LTE通信模块信号连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于港口岸线环境监测的岸基通信中继站。本实用新型中的太阳能板与保护电路电源连接，保护电路与蓄电池电源连接，保护电路与电源变换模块电源连接，电源变换模块分别与嵌入式处理器、摄像头模块、长距离无线模块、LTE通信模块电源连接；摄像头模块与嵌入式处理器信号连接，长距离无线模块与嵌入式处理器信号连接，LTE通信模块与嵌入式处理器信号连接；900MHz全向天线与长距离无线模块信号连接，4G全向天线与LTE通信模块信号连接。本实用新型利用长距离无线模块，可以采集移动型港口岸线环境监测浮标体的监测数据，只要在其长距离的覆盖范围内，最终通过4G数据传输的方式将数据发送到岸基数据中心。
【IPC分类】H04N7-18, G08C17-02, H04B7-155
【公开号】CN204408344
【申请号】CN201520056068
【发明人】张美燕, 郑晓丹, 周莉萍
【申请人】浙江水利水电学院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月27日