專利名稱：近海海域傾廢區(qū)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于采用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行海域傾廢區(qū)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸。
背景技術(shù)：
實(shí)現(xiàn)對(duì)近海海域傾廢區(qū)傾廢船上的監(jiān)控終端傳感器采集的傳感器數(shù)據(jù)融合處理， 實(shí)現(xiàn)海域傾廢區(qū)環(huán)境參數(shù)異常向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令；實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的快速無線傳 輸，使監(jiān)控中心可對(duì)測控范圍內(nèi)的船只的GPS位置和軌跡數(shù)據(jù)、吃水深度、裝載的傾倒物的 數(shù)量等數(shù)據(jù)，以及環(huán)境狀況和控制設(shè)備運(yùn)行狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于采用無線測控方法進(jìn)行海域傾廢區(qū)及傾廢船狀 態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的無線傳輸裝置，解決了采用無線測控方法進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和控制的無線傳輸網(wǎng) 絡(luò)中與監(jiān)控終端節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心聯(lián)系，并對(duì)控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)控制的難題。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本項(xiàng)發(fā)明提供了的一種用于采用無線測控方法進(jìn)行海域傾廢 區(qū)無線傳輸，其特征在于通過凌陽單片機(jī)通信模塊接收部署在海域傾廢區(qū)傳感器節(jié)點(diǎn)采集 的視頻數(shù)據(jù)與水壓傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)海域傾廢船數(shù)據(jù)異常時(shí)可 向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令從而進(jìn)行控制；同時(shí)通過GPRS與監(jiān)控中心聯(lián)系，監(jiān)控中心可對(duì)測 控范圍內(nèi)的船只的GPS位置和軌跡數(shù)據(jù)、裝載的傾倒物的數(shù)量等數(shù)據(jù)、環(huán)境狀況和控制設(shè) 備運(yùn)行狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。所述的裝置包括基于SPCE3200的微處理器的外圍電路、基于GPS的船載數(shù)據(jù)模 ±夬，基于MC55的GPRS通信模塊，及各模塊間連接電路和電信號(hào)連接電路和嵌入式控制平臺(tái)。所述的軟件包括包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義、協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)通訊軟 件；將接收到的圖片進(jìn)行儲(chǔ)存分類，并能隨時(shí)調(diào)用的外部圖像存儲(chǔ)模塊；傾廢物質(zhì)的流場 擴(kuò)散、沉積模擬模塊。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明應(yīng)用在采用無線測控方法進(jìn)行海域傾廢區(qū)的無線監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)中，為無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通信樞紐設(shè)備。通過凌陽單片機(jī)傳感器節(jié)點(diǎn)接受彩色攝像機(jī) 采集的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)海域環(huán)境數(shù)據(jù)異常時(shí)可向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制 指令從而進(jìn)行控制，同時(shí)通過GPRS可與監(jiān)控中心聯(lián)系，使監(jiān)控中心可對(duì)測控范圍內(nèi)的船只 的GPS位置和軌跡數(shù)據(jù)、裝載的傾倒物的種類、數(shù)量等數(shù)據(jù)、環(huán)境狀況和控制設(shè)備運(yùn)行狀況 等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明為用于采用無線測控方法對(duì)海域傾廢區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)控制 提供了有效、可靠的傳輸和處理設(shè)備及方法，為宗海海域的綜合利用提供了可靠依據(jù)。


圖1為本發(fā)明的組成模塊示意圖。圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的水上船只綜合通信示意圖。圖4為本發(fā)明的GPRS硬件設(shè)計(jì)示意圖。圖5為本發(fā)明的功能結(jié)構(gòu)模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。海域傾廢區(qū)無線傳輸裝置，其組成模塊可與部署在海域傾廢區(qū)的無線傳感器節(jié)點(diǎn) 通過短距離的無線通信協(xié)議接收傳感器節(jié)點(diǎn)的采集信息，融合處理后通過GPRS傳輸?shù)街?心控制站點(diǎn)，并且根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的融合處理得出相關(guān)的控制算法，對(duì)無線控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制 指令；同時(shí)通過GPRS接收控制站點(diǎn)的指令，對(duì)無線控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制指令；控制中心可以 向各個(gè)傾廢區(qū)的控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，對(duì)廢棄物傾倒進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測控制。本發(fā) 明支持采用IP協(xié)議接入GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線設(shè)備，可以同時(shí)連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)，能夠 實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換；設(shè)備同時(shí)發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測任務(wù)，并把收集的數(shù)據(jù)發(fā) 送到監(jiān)控中心；裝置硬件設(shè)計(jì)包括基于SPCE3200的微處理器及其外圍電路、基于GPS的船 載數(shù)據(jù)模塊，基于MC55的GPRS通信模塊及各模塊間連接電路和電信號(hào)連接電路和嵌入式 控制平臺(tái)。軟件包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義、協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)通訊軟件；將接收到 的圖片進(jìn)行儲(chǔ)存分類，并能隨時(shí)調(diào)用的外部圖像存儲(chǔ)模塊；傾廢物質(zhì)的流場擴(kuò)散、沉積模擬 模塊。其中水動(dòng)力模型的報(bào)警數(shù)據(jù)融合方法包括水動(dòng)力模型算法子系統(tǒng)，流擴(kuò)散模型子系 統(tǒng)等。本發(fā)明采用的主要技術(shù)如下1.嵌入式技術(shù)對(duì)于本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，是基于RedBoot嵌入式技術(shù)進(jìn)行的。RedBoot是Red Hat的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)和調(diào)試環(huán)境，為一定范圍內(nèi)的嵌入式操作系統(tǒng)(如嵌入式 linux, eCos等)提供了一個(gè)完整的引導(dǎo)環(huán)境，它還包含了一些其他功能，如網(wǎng)絡(luò)加載和網(wǎng) 絡(luò)調(diào)試等。RedBoot作為一個(gè)功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序，它基于eCos的硬件抽象層， 并且繼承了 eCos的可靠性、簡潔性、可配置性、可移植性等優(yōu)點(diǎn)。能夠通過串口或以太網(wǎng)下 載嵌入式應(yīng)用程序(例如嵌入式Iinux或eCos應(yīng)用程序)。2. GPRS 技術(shù)本裝置的GPRS模塊采用SIEMENS公司的MC55，這款無線模塊是當(dāng)今市場上尺寸最 小的三頻模塊。GPRS(General Packet Radio Service)-通用無線分組業(yè)務(wù)，實(shí)在GSM網(wǎng) 絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的承載業(yè)務(wù)，基于GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)引入新模塊，如GGSN、SGSN、BG、 BSS 等。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過Gi參考點(diǎn)接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，一般采用IP協(xié)議和基于PPP協(xié)議的 連接方式，其中本系統(tǒng)采用PPP協(xié)議連接。MC55芯片支持雙三頻工作模式、語音和數(shù)據(jù)傳 輸、GPRS標(biāo)準(zhǔn)、支持PBCCH、勾嵌TCP/IP協(xié)議棧，性能穩(wěn)定、可靠、操作方便。整個(gè)嵌入式平 臺(tái)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心通信，傳輸融合后的數(shù)據(jù)信息，以及接收由監(jiān)控中心發(fā)出的控 制指令，整個(gè)裝置必須先讓MC55上電，上電時(shí)由MC55的IGT引腳電平控制，其輸出電平由 軟件設(shè)置，同時(shí)IGT引腳信號(hào)保持低電平至少100ms，并且確保驅(qū)動(dòng)IGT時(shí)UBATT+不低于 3V, MC55才啟動(dòng)操作。
3. GPS 技術(shù)GPS模組是一款高性能的GPS (Global Positioning System)信號(hào)接收模組，可獲 得必要的導(dǎo)航和定位信息。本文選用GARMIN15接收模塊，其位置精度15m，速度精度0. Im/ s ；該模塊支持?jǐn)?shù)據(jù)格式NEMA0183。GPS模塊通過RS232轉(zhuǎn)換模塊和PC機(jī)相連接。該模組 采用APM7101主芯片，它集成了 SiRFstarIII GPS處理器，LNA電路，SAW濾波器，振蕩和校 準(zhǔn)電路。
權(quán)利要求
1.用于海域傾廢船監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)中的嵌入式硬件系統(tǒng)，其特征在于裝置硬 件包括微處理器、連接傳感器網(wǎng)絡(luò)端的船載式GPS數(shù)據(jù)模塊、連接外部網(wǎng)絡(luò)的天線可分離 GPRS調(diào)制解調(diào)模塊、用于圖像收發(fā)與傳輸?shù)牧桕枂纹瑱C(jī)，其中安裝彩色攝像頭和水壓變感 傳送器、具有多點(diǎn)觸控式的LED顯示屏、裝置的外圍電路及各器件間的電信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海域傾廢船監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，用于圖像 收發(fā)與傳輸?shù)牧桕枂纹瑱C(jī)至少包括——用于傾廢船作業(yè)的監(jiān)控圖片拍攝彩色攝像頭；——用于采集傾倒船吃水信息的水壓變感傳送器。
3.傾廢區(qū)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的軟件，其特征在于包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義、協(xié)議棧之 間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)通訊軟件；將接收到的圖片進(jìn)行儲(chǔ)存分類，并能隨時(shí)調(diào)用的外部 圖像存儲(chǔ)模塊、傾廢物質(zhì)的流場擴(kuò)散與沉積模擬模塊。
4.傾廢區(qū)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)硬件裝置，其特征在于基于SPCE3200 的微處理器及其外圍電路、基于GPS的通信模塊，基于MC55的GPRS通信模塊，及各模塊間 連接電路和電信號(hào)連接電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用無線公共傳輸網(wǎng)絡(luò)快速測控方法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將視頻、水壓、GPS等傳感器接收到的前端傾廢船只的GPS位置和運(yùn)行軌跡狀態(tài)數(shù)據(jù)、裝載的傾倒物的數(shù)量等數(shù)據(jù)，通過凌陽單片機(jī)的GPRS無線傳輸系統(tǒng)及時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，并通過2D/3D GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及時(shí)將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，以實(shí)現(xiàn)東海各個(gè)傾廢區(qū)的規(guī)劃、傾廢船的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及傾廢物質(zhì)的流場擴(kuò)散、沉積模擬，建立對(duì)傾廢區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)管控制。傾廢船只必須安裝凌陽單片機(jī)無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，并且與監(jiān)控系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)連接，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作狀態(tài)的全程監(jiān)控和指揮調(diào)度。同時(shí)可將傾廢船只等以前和陸地分離的部分納入計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，并且與近海海域傾廢區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的其他系統(tǒng)或模塊實(shí)現(xiàn)無縫連接。本發(fā)明為無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通信關(guān)鍵設(shè)備，高效、可靠、操作方便，解決了當(dāng)前在海域復(fù)雜環(huán)境中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、傳輸和自動(dòng)控制難題。系統(tǒng)功能模塊組成如下圖所示，圖中灰色虛線部分為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能(下同，不再贅述)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102088595SQ200910199920
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者何世鈞, 何兵, 張 浩, 王建, 薛克蕾, 袁小華, 鄒國良, 黃冬梅 申請(qǐng)人:上海海洋大學(xué)