一种基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于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。本实用新型专利技术能够通过无线方式自动上传海洋环境数据，减少人为干预。

A marine environment parameter acquisition system based on LoRa Technology

The utility model relates to a marine environment parameter collection system based on LoRa technology, including a LoRa gateway and a data acquisition node. The data acquisition node includes a LoRa chip, a microcontroller control chip, a data storage chip and an environmental parameter sensor. The MCU chip is separately from the LoRa chip and data storage, respectively. The chip is connected to the environmental parameter sensor; the environmental parameter sensor is used to detect the parameters of the marine environment; the data storage chip is used to preserve the detected marine environment parameters; the LoRa chip is used to establish a wireless communication connection with the LoRa gateway, and the marine environmental reference to be detected under the control of a single chip control core. The number is transmitted to the LoRa gateway. The utility model can automatically upload marine environmental data through wireless mode and reduce human intervention.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统
本技术涉及海洋环境数据采集
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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，本技术与现有技术相比，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，本技术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是本技术的系统结构示意图；图2是本技术中数据采集节点的工作流程图；图3是本技术中LoRa网关的工作流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，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。本技术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技术。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，本技术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，本技术由于采用LoRa技术，相对于现有的环境数据采集仪器，本技术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。本技术由于采用无线传输，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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种基于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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的船载海洋环境参数采集系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴阳，张琴，杨胜龙，崔雪森，程田飞，张衡，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院东海水产研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31