一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，包括微處理器模塊、北斗定位與通信模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北斗定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同芯片工作電壓，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象傳感器，本實用新型對節(jié)點的通信模塊進行了改進，利用北斗定位與通信系統(tǒng)，提供提供準確的定位、通信和授時信息。
【專利說明】一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于氣象觀測領(lǐng)域，特別涉及一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]氣象自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，對于每時每刻的氣象信息的觀測，避免自然災(zāi)害和重特大等安全生產(chǎn)事故的發(fā)生和災(zāi)害事故發(fā)生時可快速組織應(yīng)急搶險指揮決策，氣象觀測節(jié)點的研制具有十分重大而緊迫的現(xiàn)實意義，氣象觀測的節(jié)點通常要部署在野外，人類無法抵達地形復(fù)雜的區(qū)域，沒有現(xiàn)成的通信網(wǎng)絡(luò)，觀測數(shù)據(jù)很難及時傳回到信息控制中心，而且節(jié)點的定位由于自然災(zāi)害的影響很難確定，這就給氣象觀測造成一定的困難，隨著我國北斗一號、北斗二號導(dǎo)航定位通信衛(wèi)星的發(fā)射成功，各種與之相關(guān)的導(dǎo)航、定位、通信設(shè)備相繼研發(fā)和推出，與國際流行的GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)相比較，北斗衛(wèi)星通信除了覆蓋范圍大、沒有通信盲區(qū)、安全、可靠等特點外還具有特殊的短報文通信功能，該功能使其用戶可通過衛(wèi)星實現(xiàn)短報文通信，且不受地形條件和環(huán)境氣候的影響，該功能還可用于解決人口稀少的農(nóng)村、牧區(qū)、邊遠山區(qū)、海域以及現(xiàn)有有線、無線通信網(wǎng)所不能覆蓋的地區(qū)氣象觀測短報文通信，以及災(zāi)難事故的緊急通信，為遠距離氣象觀測決策者提供準確的定位、通信和授時信肩、O


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，對節(jié)點的通信模塊進行了改進，利用北斗定位與通信系統(tǒng)，提供提供準確的定位、通信和授時信息。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:包括微處理器模塊、北斗定位與通信模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北斗定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同芯片工作電壓，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象傳感器。
[0006]進一步的，所述北斗定位與通信模塊還包括DB2/GPS雙頻高增益天線。
[0007]進一步的，所述北斗定位與通信模塊還包括具有藍牙專用2.4G高增益天線藍牙透傳模塊。
[0008]進一步的，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊還包括圖像攝錄裝置。
[0009]進一步的，所述氣象傳感器包括溫、濕度傳感器，風(fēng)力傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器中的至少一種要素。
[0010]進一步的，所述電源模塊還包括鋰電池供電單元。
[0011]本實用新型的有益效果是:
[0012]1.本實用新型的一種具有北斗定位與通信的氣象觀測節(jié)點裝置，首先通過傳感器數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，再按照北斗短報文的協(xié)議標準，將要發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為北斗短報文；再將所述北斗短報文發(fā)送至北斗通信衛(wèi)星，接收北斗通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的北斗短報文，并轉(zhuǎn)換為與所述移動終端適配的數(shù)據(jù)格式后發(fā)送給氣象觀測者，從而完成了遠距離氣象信息的傳遞。
[0013]2.可以按照標準的協(xié)議或者自行設(shè)定的協(xié)議，對將要發(fā)送的消息進行組包，這樣在終端收到由北斗通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的該消息時，可以按照標準協(xié)議或者自定的協(xié)議進行數(shù)據(jù)解析，更具靈活性，在按照自行設(shè)定的協(xié)議進行組包和解析時，對于消息的保密性更好。
[0014]3.當觀測節(jié)點遭遇到自然災(zāi)害時可以及時傳送本地的地理位置信息，完成實時定位功能。
[0015]4.觀測節(jié)點結(jié)合北斗定位與通信系統(tǒng)大大提高了節(jié)點的可用性以及穩(wěn)定性，采用藍牙透傳功能進一步簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計，通用串口設(shè)計，雙向讀取，操作簡單，無需任何藍牙協(xié)議棧應(yīng)用經(jīng)驗，這樣的設(shè)計可以降低能耗，更好的服務(wù)于氣象觀測領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型具有北斗定位與通信的氣象觀測節(jié)點裝置總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實用新型所述的北斗定位與通信模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖3為本實用新型所述的485接口模塊電路原理圖；
[0019]圖4為本實用新型所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0021]如圖1所示，一種具有北斗定位與通信的氣象觀測節(jié)點裝置，包括微處理器模塊、北斗定位與通信模塊、485接口模塊、電源模塊和至少一個傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象要素傳感器，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北斗定位與通信模塊相連，所述電源模塊為節(jié)點裝置中的各部件供電，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊采集到各類氣象數(shù)據(jù)和圖像后通過485總線接口模塊傳輸至微處理器模塊，微處理器模塊對采集到的數(shù)據(jù)做進一步處理并協(xié)調(diào)各模塊的工作，北斗定位與通信模塊將處理好的數(shù)據(jù)和接收到的定位數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點或PC機上顯示。
[0022]本實用新型最大的特點在于北斗定位與通信模塊，如圖2所述北斗定位與通信模塊包括連接的供電接口、復(fù)位鍵、USB接口、串口接口 1、2、3、DB2/GPS雙頻高增益天線接口、天線信號處理及匹配電路、藍牙2.4G天線接口和核心模塊UM220芯片，所述核心模塊UM220芯片還與供電指示燈相連，來顯示工作狀態(tài)，供電接口負責連接外部電源和對整個模塊進行供電，USB接口可用來連接PC機，北斗定位與通信模塊模塊包括3個可配置的串口，默認波特率為9600bps，3個串口波特率均可由用戶自行配置，最高可設(shè)為230400bps ;輸入/輸出信號類型為LVTTL電平；微處理器連到串口 1，通過串口 I來控制模塊，并從模塊收北斗定位與通信數(shù)據(jù)；模塊固件只能通過串口 3進行升級，要確保串口 3能夠連接PC或外部處理器，用于軟件升級；常規(guī)啟動時，須在復(fù)位信號有效時間內(nèi)保持串口 3的輸入管腳為恒定高電平；DB2/GPS雙頻高增益接口連接導(dǎo)航天線，接收來自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，通過天線信號處理及匹配電路連接到核心模塊UM220，此模塊還配有2.4G藍牙天線接口，連接2.4G通信天線，微處理器通過串口和模塊進行雙向通訊，用戶可以通過不同通道，讀寫透傳模塊；移動設(shè)備或裝有藍牙的PC機可以模塊進行寫操作，寫入的數(shù)據(jù)將通過串口發(fā)送給微處理器。
[0023]本實用新型電源模塊以鋰電池作為主要的供電電源，鋰電池使用埋離子作為載流子，具有3.7V到4.1V之間的操作電壓，鋰電池可以通過降壓單元芯片提供穩(wěn)定的3.3V電壓和升壓單元芯片提供5V工作電壓，實現(xiàn)了不同芯片類型傳感器在同一平臺上的工作的需求；鋰電池作為電源的優(yōu)點是，體積小、便于攜帶、容量大、使用穩(wěn)定、可以進行多次的充電和放電并且不存在記憶效應(yīng)，方便傳感器節(jié)點的部署和移動；在鋰電池電量不足的情況下，選擇外部電源對節(jié)點進行供電。
[0024]在本實施例中，微處理器采用8051 CPU內(nèi)核，這是一個單周期的8051兼容內(nèi)核，有三種不同的內(nèi)存訪問總線(SFR，DATA和C0DE/XDATA)，單周期訪問SFR，DATA和主SRAM，該內(nèi)核還包括一個調(diào)試接口和一個18輸入擴展中斷單元；芯片管腳的第16 (TXD)和17(RXD)分別與485接口模塊的Sn65hvd3082e芯片的4腳與I腳相接，負責數(shù)據(jù)的采集與傳送。
[0025]如圖3所示，485總線接口模塊采用sn65hvd3082e芯片負責收發(fā)工作，由5V供電，是一款低功耗的RS485收發(fā)器，I腳負責將收集來的數(shù)據(jù)通過工業(yè)總線協(xié)議傳送至微處理器，4腳則負責傳送信號給數(shù)據(jù)采集模塊，下達指令；485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分，接收器的組合，具有寬的共模抑制比和高靜電放電保護能力，抗共模干擾能力強，抗噪聲干擾性好；此外，一根總線上可以最高接256個數(shù)據(jù)采集的傳感器，大大減少了 I/O的使用，簡化了設(shè)計結(jié)構(gòu)，避免了多傳感器掛載。
[0026]進一步的，如圖4所示，所述數(shù)據(jù)采集模塊還可以包括圖像攝錄裝置，例如攝像頭，通過攝像頭，傳感器節(jié)點還能采集節(jié)點所在位置的實時圖像，進一步豐富本節(jié)點裝置采集到的數(shù)據(jù)類型。
[0027]具體的說，所述的氣象傳感器包括氣象領(lǐng)域常用的溫、濕度傳感器，風(fēng)力傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器等等，這些傳感器能夠采集精確的氣象數(shù)據(jù)。
[0028]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:包括微處理器模塊、北斗定位與通信模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、485接口模塊、電源模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過485接口模塊與微處理器模塊相連，所述微處理器模塊與北斗定位與通信模塊相連，所述電源模塊為各部件供電，電源模塊可以提供3.3V、5V不同芯片工作電壓，所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:所述北斗定位與通信模塊還包括DB2/GPS雙頻高增益天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:所述北斗定位與通信模塊還包括具有藍牙專用2.4G高增益天線藍牙透傳模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊還包括圖像攝錄裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:所述氣象傳感器包括溫、濕度傳感器，風(fēng)力傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器中的至少一種要素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有北斗定位與通信功能氣象觀測節(jié)點裝置，其特征在于:所述電源模塊還包括鋰電池供電單元。
【文檔編號】G08C17/02GK203950427SQ201420372425
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】周杰, 姚雷, 杜景林, 顧小祥, 黃雷 申請人:南京信息工程大學(xué)