一种基于海岛传感网的气象监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于海岛传感网的气象监测系统，其特征在于：包括由数据采集模块、数据通信模块、数据显示模块共同构成的带有海岛传感网的气象监测系统；本发明专利技术的气象监测系统的特点在于，设计了终端设备(终端节点)、路由器(路由节点)、协调器(即汇聚节点)的形式构建系统和传感网，以这种三层协作的方式提升效率和稳定性，其基于海岛传感网的气象监测系统利用低成本传感器监测海岛气候变化，可实现对偏远无人岛屿环境信息实时监测和长期记录，降低能见度监测仪的配备成本，突破时间、地理限制，提高了作业效率。提高了作业效率。提高了作业效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海岛传感网的气象监测系统


[0001]本专利技术涉及气象监测
，具体涉及一种基于海岛传感网的气象监测系统。

技术介绍

[0002]随着无线传感网、嵌入式等技术的飞速发展，我国经济、科技的快速腾飞，人们对于资源的需求也越来越大。国家对海洋强国战略的加倍重视，对海洋资源的研究开发刻不容缓。岛屿作为海洋开发的天然平台，在生态保护、防灾救护及资源发掘等方面起着不可或缺的作用，而海岛所处气象变幻无常，如大面积海雾会引发船只碰撞、触礁或方向迷失等潜在危害。若想对海岛生态环境进行保护性开发或急需其气候日志，则需采集分析该地区的环境数据，以研究其生态状况。
[0003]而随着海洋开发日益受到重视，及时有效掌握岛屿的区域气象环境属性十分重要。因海岛所处气象变幻无常，在较大面积的海岛环境中，面对海洋气候恶劣、区域分散、人工巡检不便等不利因素，现有常规气象基站因其建设维护成本高，难以在狭小地区组建并有效工作，实际应用效果不尽如人意。

技术实现思路

[0004]针对这一实际需求，本专利技术设计实现了一种基于海岛传感网的气象监测系统，将无线传感网、5G通信技术、Web服务器运用于海岛环境气象监测，系统既满足了用户实时获取海域气象信息的需求，又可为国土资源开发机构获取海域气候日志、决策分析提供有力支持。
[0005]一种基于海岛传感网的气象监测系统，其特征在于：包括
[0006](1)数据采集模块，包括基于无线传感网的海岛环境气象监测系统，所述气象监测系统采用Arduino为微控制单元，搭载包括温度、湿度、气压、风速、雨量、海拔数据的采集传感器；
[0007](2)数据通信模块，包括远距离通信模块和端距离通信模块，所述短距离通信模块包括采用ZigBee协议栈为无线通信方式，构建海岛环境的终端、路由和汇聚三种节点，采用分级网络拓扑结构，进行传感节点的组网并完成环境信息的传输，所述的远距离通信模块包括用于将数据通过基于5G网络进行远距离传输，上传至远程云端服务器，所述的远程云端服务器作为中转和数据库存储；
[0008](3)数据显示模块，包括基于(2)所述的远程云端服务器中的数据，采用B/S架构建立海岛环境监测系统Web页面、JSON数据格式重定义、MySQL数据库调用及Socket套接字通讯接口编写，并纳入数据存储、页面查询功能，用于服务端或客户端实现实时访问信息服务端进行数据查找和使用；
[0009]所述的数据采集模块、数据通信模块、数据显示模块共同构成了带有海岛传感网的气象监测系统。
[0010]进一步的，所述终端节点包括数据收集单元，所述数据收集单元基于分级网络拓
扑结构的方式以(1)中的采集传感器获取环境信息，并通过模数转换电路将其转换为数据信号传输至微控制单元，其还包括用于短距离信号传输的通信单元。
[0011]进一步的，所述路由节点设置于终端节点和汇聚节点之间，通过无线射频、多跳传输的方式将终端节点反馈的数据发送至汇聚节点。
[0012]进一步的，所述汇聚节点设置巴龙MH5000
‑
31模块基于5G网络进行数据传输，其用于将路由节点反馈的数据汇总收集，由巴龙MH5000
‑
31模块进行上传远程云端服务器。
[0013]进一步的，所述海岛环境监测系统采用Tomcat服务器，基于Java编程语言以模型
‑
视图
‑
控制器MVC模式作为框架，所述MVC模式包括Model模型、View视图、Control控制器。
[0014]本专利技术将无线传感网技术、5G通信技术、B/S架构的Web服务器技术运用于海岛环境气象监测，提出一种基于海岛传感网的气象监测系统，在海岛这类特殊环境下，采用无线传感网的方式，多角度、长时间进行气象数据收集，随后通过5G网络传输，高效地将数据汇集至后台服务器，能够实现向用户实时推送海岛区域气象信息的功能。
[0015]相对于现有技术本专利技术的特点在于，其根据海岛环境传感器的地区性特点，在通信方式上选择ZigBee技术作为节点的通信协议。IEEE802.15.4定义了两种功能设备：简化功能设备和全功能设备。简化功能设备只能和全功能设备进行通信，其能耗和存储开销均较低；全功能设备与同级全功能设备或简化功能设备都可进行通信，可在个域网协调器、协调器、设备三种模式间工作，对能耗要求也较高。以次为基础设计了：终端设备(终端节点)、路由器(路由节点)、协调器(即汇聚节点)，以及与之相对应的功能和组网工作，以这种三层协作的方式提升效率和稳定性。基于海岛传感网的气象监测系统利用低成本传感器监测海岛气候变化，可实现对偏远无人岛屿环境信息实时监测和长期记录，降低能见度监测仪的配备成本，突破时间、地理限制，提高了作业效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的气象监测系统架构示意图。
[0017]图2是本专利技术的气象监测系统传感网的结构示意图。
[0018]图3为本专利技术数字温湿度传感器(DHT11)的参数示意图。
[0019]图4为本专利技术雨量传感器(YL
‑
83)的参数示意图。
[0020]图5为本专利技术风速传感器(WS
‑
RS232)的参数示意图。
[0021]图6为本专利技术气压传感器(MS5611)的参数示意图。
[0022]图7为本专利技术的Arduino微控制单元的节点驱动原理示意图。
[0023]图8为本专利技术的终端节点、路由节点、汇聚节点的结构示意图。
[0024]图9为本专利技术终端节点的工作原理流程图。
[0025]图10为本专利技术路由节点工作原理流程图。
[0026]图11为本专利技术汇聚节点的工作原理流程图。
[0027]图12为本专利技术应用服务其总体设计结构示意图。
[0028]图13为本专利技术JSON数据格式解析流程图。
[0029]图14为本专利技术数据显示模块设置的服务端与客户端通信原理流程图。
[0030]图15为本专利技术的服务器运行工作原理示意图。
具体实施方式
[0031]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]本专利技术的一种基于海岛传感网的气象监测系统的构建和设计原理流程以及配套设计如图1
‑
15所示。
[0033]实施例：一种基于海岛传感网的气象监测系统，其特征在于：包括
[0034](1)数据采集模块，包括基于无线传感网的海岛环境气象监测系统，所述气象监测系统采用Arduino为微控制单元，搭载包括温度、湿度、气压、风速、雨量、海拔数据的采集传感器；
[0035](2)数据通信模块，包括远距离通信模块和端距离通信模块，所述短距离通信模块包括采用ZigBee协议栈为无线通信方式，构建海岛环境的终端、路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海岛传感网的气象监测系统，其特征在于：包括(1)数据采集模块，包括基于无线传感网的海岛环境气象监测系统，所述气象监测系统采用Arduino为微控制单元，搭载包括温度、湿度、气压、风速、雨量、海拔数据的采集传感器；(2)数据通信模块，包括远距离通信模块和端距离通信模块，所述短距离通信模块包括采用ZigBee协议栈为无线通信方式，构建海岛环境的终端、路由和汇聚三种节点，采用分级网络拓扑结构，进行传感节点的组网并完成环境信息的传输，所述的远距离通信模块包括用于将数据通过基于5G网络进行远距离传输，上传至远程云端服务器，所述的远程云端服务器作为中转和数据库存储；(3)数据显示模块，包括基于(2)所述的远程云端服务器中的数据，采用B/S架构建立海岛环境监测系统Web页面、JSON数据格式重定义、MySQL数据库调用及Socket套接字通讯接口编写，并纳入数据存储、页面查询功能，用于服务端或客户端实现实时访问信息服务端进行数据查找和使用；所述的数据采集模块、数据通信模块、数据显示模块共同构成了带有海岛传感网的气象监测系统。2.根据权利要求1所述的一种基于海岛传感网的气象监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高子航，林婵娟，崔晓军，赵楠楠，
申请(专利权)人：温州科技职业学院，
类型：发明
国别省市：