基于NB‑IoT协议的海洋浮标组网装置及海洋浮标组网系统的制作方法

本实用新型涉及海洋观测的技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置及海洋浮标组网系统。

背景技术：

在海洋观测领域中，海洋观测的主要目的就是观察海洋的环境信息资料，长时间、大范围、高精度的海洋观测获得大量的海洋信息资料，对海洋事业的发展具有非常大的意义。

然而，在当前的海洋观测领域中，利用卫星通信的方式进行数据传输的成本较高，通信延迟以及功耗较高，不适合全天候监测，海洋浮标组网装置无组网功能，在浮漂不采集和传输数据时，无法回收对应的浮标组网装置并且没有定位模块，通信时容易受到外来磁场的影响，无法可靠的完成通信功能。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置及海洋浮标组网系统，以弥补现有海洋浮标组网装置不具有组网功能及定位功能的空白，并减少功耗、降低成本以及提高通信可靠性。

第一方面，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置装置，包括外壳、天线、NB-IoT模块、GPS模块及处理芯片，所述天线固定在所述外壳上，所述NB-IoT模块、GPS模块及处理芯片设置于所述外壳内，且所述NB-IoT模块与所述处理芯片连接，所述GPS模块与处理芯片连接。所述NB-IoT模块与外界进行通信，所述GPS模块用于定位海洋浮标装置的具体位置，所述处理芯片控制NB-IoT模块收发信号及GPS模块的开关状态，并处理NB-IoT模块及GPS模块传递的信息。

进一步地，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置还包括ZigBee模块，所述的ZigBee模块与处理芯片连接，置于海洋浮标组网装置的外壳内。ZigBee模块受控于处理芯片，ZigBee模块用于与外界进行通信，并将获得的消息返回到处理芯片中进行处理。

进一步地，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置还包括LED灯，所述LED灯置于外壳内部、外部或者表面，所述的LED灯与处理芯片连接，并受控于处理芯片。LED灯主要有显示、照明的作用。

进一步地，所述外壳设置有连接部及凹槽，所述的海洋浮标组网装置通过所述连接部与外部海洋浮标组网装置连接，所述凹槽与外部的浮杆进行连接，利用螺栓等方式，使海洋浮标组网装置能够固定外部的浮杆上，使海洋浮标组网装置不容易掉落到海洋中。

第二方面，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网系统，包括服务器及多个基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置，所述海洋浮标组网装置与所述服务器进行连接，所述海洋浮标装置传递信息到服务器中，进行注册或者信息交互，服务器为浮标组网装置分配地址、接收传递指令。所述的服务器还可存储信息，所述多个海洋浮标组网装置之间相互连接，搜索信息，进行通信。所述海洋组网装置包括：外壳、天线、NB-IoT模块、GPS模块及处理芯片，所述天线固定在所述外壳上，所述NB-IoT模块、GPS模块及处理芯片设置于所述外壳内，且所述NB-IoT模块与所述处理芯片连接，所述GPS模块与处理芯片连接。

进一步地，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网系统，还包括移动终端，所述的移动终端与服务器连接。移动终端通过与服务器的交互，发布指令控制浮标组网装置或者查询信息。

进一步地，所述海洋浮标组网装置还包括ZigBee模块，所述ZigBee模块与所述处理芯片连接并设置于所述外壳内。

进一步地，所述海洋浮标组网装置还包括LED灯，所述LED灯与所述处理芯片连接,所述LED灯设置于所述外壳内部、外部或者表面。

进一步地，所述外壳设置有连接部及凹槽，所述海洋浮标组网装置通过所述连接部与外部海洋浮标组网装置连接，所述凹槽与外部的浮杆进行连接，利用螺栓等方式，使海洋浮标组网装置能够固定外部的浮杆上，使海洋浮标组网装置不易掉落海洋中。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置及海洋浮标组网系统，本实用新型利用NB-IoT通信协议进行通信，NB-IoT模块成本较低，功耗小，适合全天候监测，浮标组网装置具有组网功能，对浮标组网装置设置有定位模块，便于对损坏或废弃的模块回收，增加了通信的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置的俯视图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置的正视图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置的连接框图；

图4为本实用新型另一实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网系统的连接图；

图5为本实用新型另一实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网系统的组网流程图。

附图中，1表示移动终端；2表示服务器；3表示海洋浮标组网装置；31表示处理芯片；32表示GPS模块；33表示NB-IoT模块；34表示Zigbee模块；35表示LED灯；36表示存储模块；37表示触发指令收发模块；38表示外壳；39表示天线；310表示凹槽；311表示螺丝孔；312表示连接部。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1，本实用新型提供一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置：

如图1-图3，实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置包括外壳38和天线39，其中所述天线39固定在外壳38上，所述外壳38上设置有凹槽310，螺丝孔311及连接部312。所述凹槽310与外部浮杆进行连接，借助螺栓等方式，使得海洋浮标组网装置3的位置能够得到固定，本实施例中所述螺丝孔311与外部螺丝连接，将海洋浮标组网装置3的位置固定在浮杆上。所述连接部312与外部海洋浮标组网装置连接。

在海洋浮标组网装置3中还包括处理芯片31、GPS模块32、NB-IoT模块33、Zigbee模块34、LED灯35、存储模块36以及触发指令收发模块37。其中处理芯片31、GPS模块32、NB-IoT模块33、Zigbee模块34、存储模块36均设置在海洋浮标组网装置3的外壳38内部，LED灯35及触发指令收发模块37设置在外壳38的内部、外部或者表面。所述的处理芯片31与LED灯35、存储模块36、NB-IoT模块33、Zigbee模块34以及触发指令收发模块37几个模块进行连接，处理芯片31控制LED灯35的开关或者闪烁、在存储模块36内调取信息或者存储信息、下达指令让NB-IoT模块33或者Zigbee模块34与外界进行通信或者处理通信信号，调取或者处理GPS模块32和触发指令收发模块37的信号。其中所述的GPS模块32用于定位海洋浮标装置3的位置，所述NB-IoT模块33和Zigbee模块34与外界进行通信，所述存储模块36用于从存储通信日志、位置信息等。在本实施例中处理芯片31优选为STM32系列芯片，存储模块36优选为TF卡。

实施例2，本实用新型还提供一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网系统：

如图4所示，本实用新型包括移动终端1、服务器2和海洋浮标组网装置3；移动终端1与服务器2进行信号连接，服务器2与海洋浮标组网装置3进行信号连接，海洋浮标组网装置3组网后将在服务器2中进行注册为每个海洋浮标组网装置3返还唯一的一个地址，服务器2就能与各个海洋浮标组网装置3进行通信，各个海洋浮标组网装置3之间也能进行通信，移动终端1可以访问服务器2获得海洋浮标组网装置3信息或者控制海洋浮标组网装置3。其中在本实施例中，所述的海洋浮标组网装置3包括外壳38、天线39、处理芯片31、GPS模块32、NB-IoT模块33、Zigbee模块34、LED灯35、存储模块36以及触发指令收发模块37。所述天线39固定在外壳38上，外壳38上设置有凹槽310，螺丝孔311及连接部312。外壳内部设有处理芯片31、GPS模块32、NB-IoT模块33、Zigbee模块34、存储模块36。LED灯35及触发指令收发模块37设置在外壳38的内部、外部或者表面。处理芯片31与LED灯35、存储模块36、NB-IoT模块33、Zigbee模块34以及触发指令收发模块37几个模块进行连接，处理芯片31控制LED灯35的开关或者闪烁、在存储模块36内调取信息或者存储信息、下达指令让NB-IoT模块33或者Zigbee模块34与外界进行通信或者处理通信信号，调取或者处理GPS模块32和触发指令收发模块37的信号。在本实施例中处理芯片31优选为STM32系列芯片，存储模块36优选为TF卡。所述凹槽310与外部浮杆进行连接，借助螺栓等方式，使得海洋浮标组网装置3的位置能够得到固定，本实施例中所述螺丝孔311与外部螺丝连接，将海洋浮标组网装置3的位置固定在浮杆上。所述连接部312与外部海洋浮标组网装置连接。

如图5所示，本实用新型利用Zigbee模块34和NB-IoT模块33进行自组网，首先初始化将Zigbee模块34和NB-IoT模块33打开，并利用NB-IoT模块33搜索蜂窝网络，如果搜索到蜂窝网络就将各个海洋浮标组网装置3就与服务器2连接，连接后就为所述的各个海洋浮标组网装置3注册唯一一个地址，然后再将各个海洋浮标组网装置3的Zigbee模块34进行连接，如果无法连接就关闭Zigbee模块34，如果能够进行连接，则每个Zigbee模块34也获得唯一的地址；如果NB-IoT模块33没有搜索到移动蜂窝网络信号，则利用Zigbee模块34查询并连接临近的海洋浮标组网装置3，海洋浮标组网装置3依次连接直至连接至有蜂窝信号的海洋浮标组网装置3，由有信号的海洋浮标组网装置3来为所有连接到的无蜂窝网络信号的海洋浮标组网装置3进行网络注册为其分配地址，并启动Zigbee模块34来控制所有无蜂窝网络的海洋浮标组网装置3。如果出现无蜂窝网络信号的海洋浮标组网装置3利用Zigbee模块34依然无法连接到周围海洋浮标组网装置3的情况，则该海洋浮标组网装置3进入自主工作模式，依照设置的参数执行定时控制工作模式。

以上实施例提供的一种基于NB-IoT协议的海洋浮标组网装置及海洋浮标组网系统，运用NB-IoT协议进行通信，功耗较小传输速率较高，具有大量接入，覆盖范围广成本低等特点，适合全天候监测。海洋浮标组网装置3设置有组网功能，两个模块进行组网，双重保险，提高通信的可靠性。设置GPS模块32进行定位，使得海洋浮标组网装置3的位置得到确定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。