一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，包括微处理器模块、北斗定位与通信模块、传感器数据采集模块、485接口模块、电源模块，所述传感器数据采集模块通过485接口模块与微处理器模块相连，所述微处理器模块与北斗定位与通信模块相连，所述电源模块为各部件供电，电源模块可以提供3.3V、5V不同芯片工作电压，所述传感器数据采集模块包括气象传感器，本实用新型对节点的通信模块进行了改进，利用北斗定位与通信系统，提供提供准确的定位、通信和授时信息。
【专利说明】一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气象观测领域，特别涉及一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置。
【背景技术】
[0002]气象自然灾害频繁发生，对于每时每刻的气象信息的观测，避免自然灾害和重特大等安全生产事故的发生和灾害事故发生时可快速组织应急抢险指挥决策，气象观测节点的研制具有十分重大而紧迫的现实意义，气象观测的节点通常要部署在野外，人类无法抵达地形复杂的区域，没有现成的通信网络，观测数据很难及时传回到信息控制中心，而且节点的定位由于自然灾害的影响很难确定，这就给气象观测造成一定的困难，随着我国北斗一号、北斗二号导航定位通信卫星的发射成功，各种与之相关的导航、定位、通信设备相继研发和推出，与国际流行的GPS定位导航系统相比较，北斗卫星通信除了覆盖范围大、没有通信盲区、安全、可靠等特点外还具有特殊的短报文通信功能，该功能使其用户可通过卫星实现短报文通信，且不受地形条件和环境气候的影响，该功能还可用于解决人口稀少的农村、牧区、边远山区、海域以及现有有线、无线通信网所不能覆盖的地区气象观测短报文通信，以及灾难事故的紧急通信，为远距离气象观测决策者提供准确的定位、通信和授时信肩、O
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明公开了一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，对节点的通信模块进行了改进，利用北斗定位与通信系统，提供提供准确的定位、通信和授时信息。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:包括微处理器模块、北斗定位与通信模块、传感器数据采集模块、485接口模块、电源模块，所述传感器数据采集模块通过485接口模块与微处理器模块相连，所述微处理器模块与北斗定位与通信模块相连，所述电源模块为各部件供电，电源模块可以提供3.3V、5V不同芯片工作电压，所述传感器数据采集模块包括气象传感器。
[0006]进一步的，所述北斗定位与通信模块还包括DB2/GPS双频高增益天线。
[0007]进一步的，所述北斗定位与通信模块还包括具有蓝牙专用2.4G高增益天线蓝牙透传模块。
[0008]进一步的，所述传感器数据采集模块还包括图像摄录装置。
[0009]进一步的，所述气象传感器包括温、湿度传感器，风力传感器、风速传感器、光照传感器中的至少一种要素。
[0010]进一步的，所述电源模块还包括锂电池供电单元。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012]1.本实用新型的一种具有北斗定位与通信的气象观测节点装置，首先通过传感器数据采集模块采集数据，再按照北斗短报文的协议标准，将要发送的信息转换为北斗短报文；再将所述北斗短报文发送至北斗通信卫星，接收北斗通信卫星转发的北斗短报文，并转换为与所述移动终端适配的数据格式后发送给气象观测者，从而完成了远距离气象信息的传递。
[0013]2.可以按照标准的协议或者自行设定的协议，对将要发送的消息进行组包，这样在终端收到由北斗通信卫星转发的该消息时，可以按照标准协议或者自定的协议进行数据解析，更具灵活性，在按照自行设定的协议进行组包和解析时，对于消息的保密性更好。
[0014]3.当观测节点遭遇到自然灾害时可以及时传送本地的地理位置信息，完成实时定位功能。
[0015]4.观测节点结合北斗定位与通信系统大大提高了节点的可用性以及稳定性，采用蓝牙透传功能进一步简化了结构设计，通用串口设计，双向读取，操作简单，无需任何蓝牙协议栈应用经验，这样的设计可以降低能耗，更好的服务于气象观测领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型具有北斗定位与通信的气象观测节点装置总体结构框图；
[0017]图2为本实用新型所述的北斗定位与通信模块结构框图；
[0018]图3为本实用新型所述的485接口模块电路原理图；
[0019]图4为本实用新型所述的传感器数据采集模块结构框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0021]如图1所示，一种具有北斗定位与通信的气象观测节点装置，包括微处理器模块、北斗定位与通信模块、485接口模块、电源模块和至少一个传感器数据采集模块，所述数据采集模块包括气象要素传感器，所述传感器数据采集模块通过485接口模块与微处理器模块相连，所述微处理器模块与北斗定位与通信模块相连，所述电源模块为节点装置中的各部件供电，传感器数据采集模块采集到各类气象数据和图像后通过485总线接口模块传输至微处理器模块，微处理器模块对采集到的数据做进一步处理并协调各模块的工作，北斗定位与通信模块将处理好的数据和接收到的定位数据传送到网关节点或PC机上显示。
[0022]本实用新型最大的特点在于北斗定位与通信模块，如图2所述北斗定位与通信模块包括连接的供电接口、复位键、USB接口、串口接口 1、2、3、DB2/GPS双频高增益天线接口、天线信号处理及匹配电路、蓝牙2.4G天线接口和核心模块UM220芯片，所述核心模块UM220芯片还与供电指示灯相连，来显示工作状态，供电接口负责连接外部电源和对整个模块进行供电，USB接口可用来连接PC机，北斗定位与通信模块模块包括3个可配置的串口，默认波特率为9600bps，3个串口波特率均可由用户自行配置，最高可设为230400bps ;输入/输出信号类型为LVTTL电平；微处理器连到串口 1，通过串口 I来控制模块，并从模块收北斗定位与通信数据；模块固件只能通过串口 3进行升级，要确保串口 3能够连接PC或外部处理器，用于软件升级；常规启动时，须在复位信号有效时间内保持串口 3的输入管脚为恒定高电平；DB2/GPS双频高增益接口连接导航天线，接收来自卫星的数据，通过天线信号处理及匹配电路连接到核心模块UM220，此模块还配有2.4G蓝牙天线接口，连接2.4G通信天线，微处理器通过串口和模块进行双向通讯，用户可以通过不同通道，读写透传模块；移动设备或装有蓝牙的PC机可以模块进行写操作，写入的数据将通过串口发送给微处理器。
[0023]本实用新型电源模块以锂电池作为主要的供电电源，锂电池使用埋离子作为载流子，具有3.7V到4.1V之间的操作电压，锂电池可以通过降压单元芯片提供稳定的3.3V电压和升压单元芯片提供5V工作电压，实现了不同芯片类型传感器在同一平台上的工作的需求；锂电池作为电源的优点是，体积小、便于携带、容量大、使用稳定、可以进行多次的充电和放电并且不存在记忆效应，方便传感器节点的部署和移动；在锂电池电量不足的情况下，选择外部电源对节点进行供电。
[0024]在本实施例中，微处理器采用8051 CPU内核，这是一个单周期的8051兼容内核，有三种不同的内存访问总线(SFR，DATA和C0DE/XDATA)，单周期访问SFR，DATA和主SRAM，该内核还包括一个调试接口和一个18输入扩展中断单元；芯片管脚的第16 (TXD)和17(RXD)分别与485接口模块的Sn65hvd3082e芯片的4脚与I脚相接，负责数据的采集与传送。
[0025]如图3所示，485总线接口模块采用sn65hvd3082e芯片负责收发工作，由5V供电，是一款低功耗的RS485收发器，I脚负责将收集来的数据通过工业总线协议传送至微处理器，4脚则负责传送信号给数据采集模块，下达指令；485接口是采用平衡驱动器和差分，接收器的组合，具有宽的共模抑制比和高静电放电保护能力，抗共模干扰能力强，抗噪声干扰性好；此外，一根总线上可以最高接256个数据采集的传感器，大大减少了 I/O的使用，简化了设计结构，避免了多传感器挂载。
[0026]进一步的，如图4所示，所述数据采集模块还可以包括图像摄录装置，例如摄像头，通过摄像头，传感器节点还能采集节点所在位置的实时图像，进一步丰富本节点装置采集到的数据类型。
[0027]具体的说，所述的气象传感器包括气象领域常用的温、湿度传感器，风力传感器、风速传感器、光照传感器等等，这些传感器能够采集精确的气象数据。
[0028]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1.一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:包括微处理器模块、北斗定位与通信模块、传感器数据采集模块、485接口模块、电源模块，所述传感器数据采集模块通过485接口模块与微处理器模块相连，所述微处理器模块与北斗定位与通信模块相连，所述电源模块为各部件供电，电源模块可以提供3.3V、5V不同芯片工作电压，所述传感器数据采集模块包括气象传感器。
2.根据权利要求1所述的一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:所述北斗定位与通信模块还包括DB2/GPS双频高增益天线。
3.根据权利要求1所述的一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:所述北斗定位与通信模块还包括具有蓝牙专用2.4G高增益天线蓝牙透传模块。
4.根据权利要求1所述的一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:所述传感器数据采集模块还包括图像摄录装置。
5.根据权利要求1所述的一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:所述气象传感器包括温、湿度传感器，风力传感器、风速传感器、光照传感器中的至少一种要素。
6.根据权利要求1所述的一种具有北斗定位与通信功能气象观测节点装置，其特征在于:所述电源模块还包括锂电池供电单元。
【文档编号】G08C17/02GK203950427SQ201420372425
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】周杰, 姚雷, 杜景林, 顾小祥, 黄雷 申请人:南京信息工程大学