一种基于北斗授时与定位技术的环境监测系统的制作方法_2

文档序号:9324579阅读:来源:国知局
上增加湿度传感器、土壤墒情传感 器等;又如可以改善各种传感器的硬件条件,以使得传感器的灵敏度增加,从而保证了探测 到数据的精准程度。
[0049] 但实际上,除了改善监控数据的获取精度能够提高监控质量,还可以通过精确的 确定数据的获取时间来提高监控质量。通常,采集器与服务平台(接收采集器所发出的信 息,并对采集到的信息进行处理,以确定控制方式的控制中枢)相距较远,如一些远距离监 控系统,采集器与服务器经常会相距数十公里,甚至更远,因此信息在经过远距离传输后, 采集器发出信息的时间就难以确定了(除了信息传输过程所消耗掉的时间,还有采集器发 出该信息和服务器接收并解读该信息所消耗掉的时间),从而造成了服务器进行的控制不 够准确。如温控系统,采集器将采集到的温度信息发送给了服务平台,但服务平台读取到该 温度信息的时候距离采集到温度信息已经相隔数分钟,如果服务平台将读取到该温度信息 的时刻作为采集到该温度信息的时刻,则必然会造成后续控制的偏差。
[0050] 有鉴于此,本申请提供了一种基于北斗授时与定位技术的环境监测系统,如图1 所示,包括:
[0051] 主控芯片103、通讯模块102、信息采集模块105、北斗授时模块104和第一电源模 块 101 ;
[0052] 主控芯片103,用于将信息采集模块采集到的环境信息、预先获取的位置信息和北 斗授时模块获取到的北斗授时信息打包,并生成待发送数据;
[0053] 通讯模块102,用于将待发送数据向预设的对端发送;
[0054] 第一电源模块101,用于向主控芯片103提供电能。
[0055] 在将待发送数据发送出去之前,为了精确的测定时间,便可以通过北斗授时模块 104来获取时间,具体的,北斗授时模块104可以是间隔预定的时间工作,也可以是每次采 集模块采集到环境信息后工作。也就是北斗授时模块104,用于在信息采集模块105采集到 环境信息后,采集北斗授时信息。或者北斗授时模块104,用于每隔预定的时间采集北斗授 时ig息。
[0056] 除了统计采集到环境信息的时间还可以是通过北斗授时模块104采集生成待发 送数据的时间。这样能够使得服务平台更清楚发出待发送数据的时刻,以便于进行精确的 控制。
[0057] 第一电源模块101的作用是向主控芯片103提供电能,通常主控芯片103会直接 与通讯模块102和北斗授时模块104相连,因此主控芯片103会向北斗授时模块104和通 讯模块102供电,而不需要第一电源模块101向北斗授时模块104和通讯模块102供电。
[0058] 信息采集模块105的主要组成部分是传感器,根据具体检测情况的需要,信息采 集模块105中的传感器可以是温度传感器、湿传感器度、PM2. 5浓度传感器、紫外线指数传 感器、大气压力传感器等多种类型。
[0059] 需要说明的是,通讯模块102中预先存储有对端地址(也就是服务器的地址),因 此通讯模块102可以在接受到待发送数据后,直接将待发送数据发送到指定的地址。当然, 通讯模块102中所储存的地址可以是多个,每次发送的时候可以将待发送信息同时将这多 个地址发送,也可以是通过识别预先存储的权限表,和待发送数据的内容来将待发送数据 发送到指定的对端。如待发送数据的内容是温度,权限列表中,表明A-F这6个地址,能够 接收温度信息的只有C和D两个地址,因此,在进行发送的时候,通讯模块102只能将待发 送数据(携带有温度信息的待发送数据)向C和D这两个地址发送。
[0060] 进一步,通讯模块102还可以设置加密模块,也就是为了保证传输数据的安全性, 可以在发送待发送数据之前,使用秘钥对待发送数据进行加密,具体加密秘钥可以是对称 密钥,也可以是非对称秘钥。还可以是在主控模块内部增加分解单元,用于将待发送的数据 字符进行拆分,服务平台在接收到经过拆分后的数据后,按照预定的规则进行组装即可以 完成环境信息的解读。
[0061] 为了保证工作的持久性,如图6所示,第一电源模块包括:
[0062] 稳压单元、工作状态检测单元和备用供能单元;
[0063] 稳压单元用于将获取到的交流电能进行整流和稳压,并将经过整流和稳压的电能 输送至主控芯片;
[0064] 工作状态检测单元,用于检测稳压单元的工作状态,并当稳压单元停止向主控芯 片输送电能时,向备用供能单元发送第一工作信号;
[0065] 备用供能单元,用于当获取到第一工作信号时,向主控芯片提供电能。
[0066] 采集器通常是设置在用电设备上的,如路灯(本申请所提供的基于北斗授时与定 位技术的环境监测系统尤其适用于安装在路灯灯杆上),因此采集器的用电可以通过借助 受控物(如路灯)的电能,或者是直接接入家用交流电,因此当使用交流电的时候,则需要 通过设置稳压单元进行整流和稳压,来使得第一电源模块提供给主控芯片的电能能够直接 被使用。
[0067] 并且,还通过设置了工作状态检测单元,来检测稳压单元的工作状态,当稳压单元 不再工作(也可以说当稳压单元不再像主控芯片提供电能)的时候,则可以使用备用供能 单元对主控芯片进行供能,以保证采集器的正常工作。
[0068] 实际上,稳压单元只有两种情况下会停止工作,一是稳压单元连接的供电线路故 障,二是稳压单元自身由于器件老化而引起的损坏,而这两种情况均不多见,因此,工作状 态检测单元可以每个预定的一端时间进行一次检查,如每间隔1个小时。
[0069] 备用供能单元采用的是独立供电的方式(如蓄电池供电),通过预先储备的电能 向主控模块进行供电。
[0070] 备用供能单元不会经常使用到,因此只要保证其能够在必要时进行供电即可,而 不需要备用供电单元能够储存过多的电能。因此可以采用太阳能充电的方式来保证备用供 能单元中所储备电能的充沛。
[0071] 也就是,第一电源模块还包括太阳能电池板,用于将采集到的太阳能转化为电能, 用储存至备用供能单元内。
[0072] 如图2所示,提供了 AC220(稳压单元供电)或者太阳能电池板(备用供能单元+ 太阳能电池板配合作用)两种方式进行供电,AC供电方式通过AC-DC模块,将电压稳定到 系统电压。采集器配置有备用供能单元,备用供能单元用于保证在外部供电缺失的情况下 系统继续工作。后备电源采用大容量锂电池,并配置有高效安全的锂电管理和充电电路,
[0073] 图2中,芯片UlO用于对锂电池进行实时监控管理,监控内容包括充电启停、充电 电压、充电电流。充电过程中通过对锂电池的检测,自动选择最佳充电电流。
[0074] 为了保证采集器的通讯足够畅通,通讯模块包括GPRS通讯单元、通讯检测单元和 北斗通讯单元;
[0075] GPRS通讯单元用于将待发送数据向预设的对端发送;
[0076] 通讯检测单元用于检测GPRS通讯单元的工作状态,并当GPRS通讯单元处于未工 作状态时,向北斗通讯单元发出第二工作信号;
[0077] 北斗通讯单元,用于当获取到第二工作信号后,通过北斗通讯链路,将待发送数据 向预设的对端发送。
[0078] 也就是当GPRS通讯单元无法正常工作的时候,则启用北斗通讯单元进行数据的 发送。具体的,采集器内部配置有GPRS通讯电路,采集器所有收集到的环境数据后,最后都 通过GPRS通讯链路发送到服务平台。同时通讯端口还留有一个RS232通讯接口,用于连接 外置的北斗1代通讯模块。在移动信号无法覆盖的地区(GPRS通讯单元无法工作的地区), 可以启动北斗通讯链路,依然可以保证数据稳定安全的发送到平台服务端。
[0079] 采集器对环境数据的采集具有很高的地点确定性和时间准确性,为了达到这两点 要求,采集器配置有北斗授时和定位模块,电路图如图3所示:为了降低系统功耗,获取北 斗时间和位置数据可以采用间隔获取方式,通过图中MOS管Ml控制北斗模块的电源,间隔 一定的时间启动北斗模块,获取一次采集器位置和北斗卫星时间,然后校正系统内部时钟。
[0080] 也就是,北斗授时模块包括定时单元、时钟信息获取单元和北斗位置信息获取单 元;
[0081] 定时单元,用于每隔预定的时间生成获取指令;
[0082] 时钟信息获取单元,用于在获取到获取指令后,采集北斗授时信息;
[0083] 北斗位置信息获取单元,用于在获取到获取指令后,采集位置信息。
[0084] 需要说明的是,定时单元的预定时间可以根据具体情况进行调节,如某个时间段 所需要发送的数据较多,则可以将预定的时间缩小,如果某个时间段所需要发送的数据较 少,则可以将预定的时间增大。
[0085] 定位除了使用北斗定位,还可以使用基站定位等方式来获取位置信息,进而通过 符合定位的方式来精确的确定采集器的位置。具体如北斗定位确定的位置坐标为(1,6
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