一种基于LoRa通信的智能航标系统的制作方法

本实用新型涉及航运交通领域，尤其涉及一种基于LoRa通信的智能航标系统。

背景技术：

航标是为内河船舶安全，便利地航行提供各类安全信息服务的设施或系统，是维持水上交通运输畅通、保障船舶安全、经济航行的重要设施。随着水运事业的不断发展与扩大，水运带来的经济效益亦随之日益明显，航标的运行状态，将直接影响到船舶航行的安全。

现有技术中采用的航标，通常仅能提供简单的视觉导航作用，并不能将航道数据发送给船舶，航标的工作状态需要通过现场检测才能得知，劳动力成本很高。

由此可知，现有的航标系统存在无法实现实时监控的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种基于LoRa通信的智能航标系统，用以解决或者至少部分解决现有的航标系统存在无法实现实时监控的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于LoRa通信的智能航标系统，应用于多个航标灯，第一预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，第二预设数量的航标灯上设置LoRa网关节点，其中，所述第一预设数量大于所述第二预设数量，所述系统包括多个LoRa tracker节点、多个LoRa网关节点以及服务器；

所述LoRa tracker节点包括第一数据采集模块、第一处理模块和第一通信模块；

所述第一数据采集模块包括第一GPS模块，第一GPS模块用于采集设置LoRa tracker节点的航标灯的第一位置信息；

所述第一处理模块为stm32芯片，用于对所述第一位置信息进行处理；

第一通信模块为LoRa终端，用于将处理后的第一位置信息发送至LoRa网关节点；

所述LoRa网关节点包括第二数据采集模块、第二通信模块、第三通信模块和第二处理模块；

所述第二通信模块为LoRa网关，用于接收LoRa终端发送的处理后的第一位置信息；

所述第二数据采集模块包括第二GPS模块，第二GPS模块用于采集设置LoRa网关节点的航标灯的第二位置信息；

所述第二处理模块为树莓派3B芯片，用于对所述第二位置信息进行处理；

所述第三通信模块为3G/4G模块，用于将处理后的第一位置信息和处理后的第二位置信息发送至服务器；

所述服务器用于接收LoRa tracker节点发送的处理后的第一位置信息以及LoRa网关节点发送的第二位置信息。

在一种实施方式中，所述第一数据采集模块还包括第一传感器，用于采集设置LoRa tracker节点的航标灯的第一水文信息，并将所述第一水文信息发送至所述第一处理模块。

在一种实施方式中，所述第一处理模块还用于对所述第一水文信息进行处理。

在一种实施方式中，所述第二数据采集模块还包括第二传感器，用于采集设LoRa网关节点的航标灯的第二水文信息，并将所述第二水文信息发送至所述第二处理模块。

在一种实施方式中，所述第二处理模块还用于对所述第二水文信息进行处理。

在一种实施方式中，所述LoRa终端为sx1276芯片，所述第一GPS模块为ublox NEO-7N-0-002芯片。

在一种实施方式中，所述LoRa网关为SX1301芯片，所述第二GPS模块为ublox NEO-7N-0-002芯片，所述3G/4G模块为华为ME909s-120芯片。

在一种实施方式中，所述LoRa网关节点还包括定时器，所述第二处理模块根据所述定时器的时间，定时控制所述3G/4G模块将处理后的第一位置信息和第二位置信息发送至服务器。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本申请提供的基于LoRa通信的智能航标系统，第一预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，第二预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，智能航标系统包括多个LoRa tracker节点、多个LoRa网关节点以及服务器，其中的LoRa网关节点用于接收LoRa tracker节点发送的处理后的第一位置信息，获得本身对应的航标灯的第二位置信息，再将处理后的第一位置信息和第二位置信息发送至服务器。这样，通过LoRa网关节点则可以收集并发送所有航标灯的位置信息，从而服务器接收到所有航标灯的位置信息，进而对航标灯进行监控和管理，无需现场勘测，最终能够在后台的服务端能够实时地解航标灯的位置信息和管理来往的船只行驶进行管理，有效的避免了人为的采集信息的危险性。解决了现有的航标系统存在无法实现实时监控的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种实施方式中基于LoRa通信的智能航标系统的结构框图；

图2为智能航标系统的结构图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种基于LoRa通信的智能航标系统，综合运用嵌入式技术、通讯技术、计算机技术、传感器技术、全球定位系统技术等，将各个航标灯的位置信息进行采集并发送至服务器，从而实现对各个航标灯实时监控的技术效果。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种基于LoRa通信的智能航标系统，应用于多个航标灯，第一预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，第二预设数量的航标灯上设置LoRa网关节点，其中，所述第一预设数量大于所述第二预设数量，如图1所示，所述系统包括多个LoRa tracker节点100、多个LoRa网关节点200以及服务器300；

所述LoRa tracker节点100包括第一数据采集模块、第一处理模块和第一通信模块；

所述第一数据采集模块包括第一GPS模块，第一GPS模块用于采集设置LoRa tracker节点的航标灯的第一位置信息；

所述第一处理模块为stm32芯片，用于对所述第一位置信息进行处理；

第一通信模块为LoRa终端，用于将处理后的第一位置信息发送至LoRa网关节点；

所述LoRa网关节点200包括第二数据采集模块、第二通信模块、第三通信模块和第二处理模块；

所述第二通信模块为LoRa网关，用于接收LoRa终端发送的处理后的第一位置信息；

所述第二数据采集模块包括第二GPS模块，第二GPS模块用于采集设置LoRa网关节点的航标灯的第二位置信息；

所述第二处理模块为树莓派3B芯片，用于对所述第二位置信息进行处理；

所述第三通信模块为3G/4G模块，用于将处理后的第一位置信息和处理后的第二位置信息发送至服务器；

所述服务器300用于接收LoRa tracker节点发送的处理后的第一位置信息以及LoRa网关节点发送的第二位置信息。

具体来说，第一预设数量与第二预设数量的总和为航标灯的总数，第一预设数量与第二预设数量可以根据实际情况设置，例如，一个LoRa网关节点负责接收2个、3个、5个LoRa tracker节点的数据等等。LoRa tracker节点用于采集对应航标灯的第一位置信息并进行处理，然后发送给LoRa网关节点，LoRa网关节点不仅通过LoRa网关接收LoRa tracker节点发送的处理后的第一位置信息，还要采集本身航标灯对应的第二位置信息并进行处理后，然后将所有的位置信息通过3G/4G模块发送至服务器。

其中，LoRa tracker节点的第一处理模块为stm32芯片，为LoRa tracker节点的处理中心，可以发送命令给LoRa终端和第一GPS模块，对第一GPS模块发送的第一位置信息进行处理，以及控制LoRa终端发送处理后的第一位置信息至LoRa网关节点。stm32芯片分别与第一GPS模块、LoRa终端以及天线连接。stm32具有功能全，易开发且引脚多，可拓展多个模块的特点，在具体的应用过程中，stm32芯片与其他模块的连接可以根据实际情况设置。举例来说，stm32芯片TX和RX分别与LoRa终端的第六和第七引脚对应，进行数据的传输。

LoRa网关节点不仅要采集本身航标灯的信息，还要接收LoRa tracker节点发送的信息，因而其需要采用性能更好的芯片。其中，LoRa网关节点与LoRa tracker节点之间为LoRa通信，通过LoRa tracker节点的LoRa终端将信息发送至LoRa网关，LoRa网关节点与服务器之间采用无线通信。网关节点中树莓派为RASPBERRY PI 3MODEL B。

在一种实施方式中，所述第一数据采集模块还包括第一传感器，用于采集设置LoRa tracker节点的航标灯的第一水文信息，并将所述第一水文信息发送至所述第一处理模块。

具体来说，通过第一传感器可以采集设置LoRa tracker节点的航标灯的第一水文信息，从而可以对航标灯的水文环境进行监控。在具体的实施过程中，根据实际需要，还可以设置其他的传感器或者采集设备，采集航标的工作状态等信息，在此不做具体限制。

在一种实施方式中，所述第一处理模块还用于对所述第一水文信息进行处理。

具体来说，第一处理模块对采集的第一水文信息进行处理，并控制第一通信模块对其进行传输。

在一种实施方式中，所述第二数据采集模块还包括第二传感器，用于采集设LoRa网关节点的航标灯的第二水文信息，并将所述第二水文信息发送至所述第二处理模块。

在一种实施方式中，所述第二处理模块还用于对所述第二水文信息进行处理。

同理，对于LoRa网关节点来说，也可以设置其他的采集设备采集航标等的信息，并进行处理和发送。

在一种实施方式中，所述LoRa终端为sx1276芯片，所述第一GPS模块为ublox NEO-7N-0-002芯片。

具体来说，SX1276芯片，具有低功耗、适应于868GHz IEEE 802.15.4的RF收发器，接受灵敏度高和抗干扰性能强等特点，用于超长距离扩频通信，又有利于数据的发送。此外，ublox NEO-7N-0-002芯片具有增加放大电路，有利于无源陶瓷天线快速搜星。作为可选，第一GPS模块还可以与一个稳压集成电路RT9193连接，使得第一GPS模块工作更加稳定，从而保证其接收到稳定信号。

在一种实施方式中，所述LoRa网关为SX1301芯片，所述第二GPS模块为ublox NEO-7N-0-002芯片，所述3G/4G模块为华为ME909s-120芯片。

具体来说，SX1301芯片的吞吐量远大于SX1276，从而可以接收由多个LoRa终端发送来的数据，并且可以根据强度信号自由选择速率来发送数据，有效的降低了同频干扰。3G/4G模块采用USB接口进行连接，直接通过ARM主机集成的USB HOST(USB主机)控制器介入。

在一种实施方式中，所述LoRa网关节点还包括定时器，所述第二处理模块根据所述定时器的时间，定时控制所述3G/4G模块将处理后的第一位置信息和第二位置信息发送至服务器。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本申请提供的基于LoRa通信的智能航标系统，第一预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，第二预设数量的航标灯设置LoRa tracker节点，智能航标系统包括多个LoRa tracker节点、多个LoRa网关节点以及服务器，其中的LoRa网关节点用于接收LoRa tracker节点发送的处理后的第一位置信息，获得本身对应的航标灯的第二位置信息，再将处理后的第一位置信息和第二位置信息发送至服务器。这样，通过LoRa网关节点则可以收集并发送所有航标灯的位置信息，从而服务器接收到所有航标灯的位置信息，从而航标灯进行监控和管理，无需现场勘测，最终能够在后台的服务端能够实时地解航标灯的位置信息和管理来往的船只行驶进行管理，有效的避免了人为的采集信息的危险性。解决了现有的航标系统存在无法实现实时监控的技术问题。

为了更清楚地说明本实用新型实施例的有益效果，下面通过一个具体的示例予以介绍，请参见图2，为系统的结构图，其中的标号含义如下：1表示服务器，2表示无线通信，3a表示第一GPS模块，3b表示第二GPS模块，4表示3G/4G模块，5表示树莓派3B芯片，6表示LoRa网关、7表示LoRa网关数据接收模块，8表示LoRa网关节点，9表示LoRa终端，10表示LoRa数据发送模块；11表示LoRa Tracker节点、12表示LoRa通信、13表示stm32芯片。其具体包括4个LoRa tracker节点、2个LoRa网关节点，其中，1个LoRa网关节点负责接收2个LoRa tracker节点的数据。LoRa tracker节点与LoRa网关节点之间，通过LoRa终端与LoRa网关进行LoRa通信，LoRa网关节点与服务器之间通过3G/4G模块进行无线通信。LoRa网关数据接收模块7包括表示第二GPS模块3b、3G/4G模块4，树莓派3B芯片5以及LoRa网关6，LoRa数据发送模块10包括第一GPS模块3a和LoRa终端9。

连接关系具体为：stm32芯片分别与第一GPS模块3a、LoRa终端9以及天线12连接。树莓派3B芯片分别与第二GPS模块3b、LoRa网关6以及3G/4G模块4连接。其中stm32芯片的各引脚与其他模块的连接关系可以根据模块的功能进行设计与选择，同理树莓派3B芯片的各引脚与其他模块连接关系可以根据模块的功能进行设计与选择，例如将数据采集的模块、通信模块、天线等分别与相应的引脚连接，在此不再详述。

尽管本说明书较多地使GPS模块、3G/4G模块、RasBerryPi 3、LoRa网关、LoRa网关节点、LoRa节点、LoRa数据发送模块、LoRa Tracker节点等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。