本实用新型涉及海洋环境数据采集技术领域，特别是涉及一种基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统。
背景技术：
海上环境数据采集，目前一般采用海洋浮标自动采集和利用船只进行现场采集。其中利用船只的现场采集，包括离线采集仪器和在线采集仪器，离线采集仪器在工作时与外界的电路联系完全隔离，自带电源和存储单元，工作时采集到的数据保存在存储单元里，完成采集后，数据通过连线进行人工读出到电脑中。这种方式在仪器的投放回收以及数据的读取阶段都需要人工操作，特别是在数据读取阶段，由于需要连接数据线和操作电脑，需要专业人员操作。在线采集仪器，一般在船上固定安装，通过电缆供电和完成数据通讯，可以实现数据的实时监测，但这种方式需要布设电缆，设备安装位置固定，移动不方便。
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基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统，能够通过无线方式自动上传海洋环境数据，减少人为干预。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统，包括LoRa网关和数据采集节点，所述数据采集节点包括LoRa芯片、单片机控制芯片、数据存储芯片和环境参数传感器；所述单片机控制芯片分别与LoRa芯片、数据存储芯片和环境参数传感器相连；所述环境参数传感器用于检测海洋环境参数；所述数据存储芯片用于保存检测到的海洋环境参数；所述LoRa芯片用于与LoRa网关建立无线通信连接，并在单片机控制芯片的控制下将检测到的海洋环境参数传输至所述LoRa网关。
所述LoRa网关包括单片机、LoRa通讯模块和数据存储器，所述单片机分别与LoRa通讯模块和数据存储器相连，所述LoRa通讯模块用于广播LoRa信号，并与数据采集节点的LoRa芯片建立无线通信连接；所述数据存储器用于存储数据采集节点上传的海洋环境参数。
所述LoRa芯片为SEMTCH公司的SX1278芯片。
所述单片机控制芯片为低功耗单片机MSP430FR5739。
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：1.由于采用LoRa技术，相对于现有的环境数据采集仪器，本实用新型的环境数据采集仪器可以自动传输数据，避免了人工连接数据线进行读取，减少了对人员的需求。2.由于采用无线传输，避免了实时数据采集仪器需要布设线缆的需求，减少了施工量，采集仪器也可以方便地移动位置，增加了灵活性。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图；
图2是本实用新型中数据采集节点的工作流程图；
图3是本实用新型中LoRa网关的工作流程图。
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基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统，如图1所示，包括LoRa网关和数据采集节点，所述数据采集节点包括LoRa芯片、单片机控制芯片、数据存储芯片和环境参数传感器；所述单片机控制芯片分别与LoRa芯片、数据存储芯片和环境参数传感器相连；所述环境参数传感器用于检测海洋环境参数；所述数据存储芯片用于保存检测到的海洋环境参数；所述LoRa芯片用于与LoRa网关建立无线通信连接，并在单片机控制芯片的控制下将检测到的海洋环境参数传输至所述LoRa网关。所述LoRa网关包括单片机、LoRa通讯模块和数据存储器，所述单片机分别与LoRa通讯模块和数据存储器相连，所述LoRa通讯模块用于广播LoRa信号，并与数据采集节点的LoRa芯片建立无线通信连接；所述数据存储器用于存储数据采集节点上传的海洋环境参数。
LoRa技术采用的是基于线性调频信号扩频技术，同时结合了数字信号处理和前向纠错编码技术，然后数字信号通过调制Chirp信号，将原始信号频带展宽至Chirp信号的整个线性频谱区间，这样大大增加了通信范围。基于Lora技术的网络层协议主要是LoRaWAN，定义了网络通信协议和系统架构，LoRaWAN的通信系统网络是星状网架构。主要分为以下三种，第一个，点对点通信，就是A点发起，B点接收。第二个，星状网轮询，一点对多点的方式，一个中心点和N个节点，由节点出发，中心点接收然后确认接收完成，下一个节点继续上传，直到N个节点完成，这算一个循环周期。第三个，星状网并发，也是一点对多点的通信，不同的是多个节点可以同时与中心点通讯，这样就节约了节点的功耗，避免了个别节点的故障而引起网络的瘫痪，网络的稳定性得到了提高。本实施方式中采用星状网并发通讯方式。
下面以一个具体的实施例来进一步说明本实用新型。
本实施例选用SEMTCH公司的SX1278芯片作为数据采集节点中的LoRa芯片和LoRa网关中的LoRa通讯模块，利用低功耗单片机MSP430FR5739作为数据采集节点中的单片机控制芯片和LoRa网关中的单片机，并利用串口FLASH芯片作为数据采集节点中的数据存储芯片，LoRa网关中的数据存储器同样可以选用FLASH芯片。在数据采集节点中，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通过转换成合适的通讯方式与各环境参数传感器通讯，MSP430FR5739还可通过控制环境参数传感器电源的通断进行功耗控制。
数据采集节点的工作流程如图2所示，系统加电后，首先进行系统初始化，检测各部分是否正常、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LoRa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，数据采集节点的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，则系统进入休眠状态，直到下一次仪器使用时加电唤醒。上述单片机的工作方式为MSP430FR5739本身固有的，本实用新型并未对单片机的工作方式进行改进，因此不做赘述。
LoRa网关的工作流程如图3所示，系统上点开始后，网关就不断对所有数据采集节点发出广播信号，如果有数据采集节点收到信号后回应，网关则通过LoRa通讯模块与这个数据采集节点建立通讯链路，进行数据传输。在收到该数据采集节点的数据传输完毕信号后，再次进入广播状态，呼叫所有数据采集节点并等待回应。
不难发现，本实用新型由于采用LoRa技术，相对于现有的环境数据采集仪器，本实用新型的环境数据采集仪器可以自动传输数据，避免了人工连接数据线进行读取，减少了对人员的需求。本实用新型由于采用无线传输，避免了实时数据采集仪器需要布设线缆的需求，减少了施工量，采集仪器也可以方便地移动位置，增加了灵活性。