[發明專利]一種基于邊緣計算的智能航標系統

有效

• 申請號: 202011481385.X
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112671863B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 林彬;傅肖;王瑩;崔昆濤;孫璐
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04W4/38;G08C17/02;H04W4/02;H04W4/14;B63B22/16;G01D21/02;H04B7/185;H04L67/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜威威;李洪福

本發明公開了一種基于邊緣計算的智能航標系統，屬于嵌入式領域，包括N個智能航標裝置和邊緣服務器；N個智能航標裝置結構相同；智能航標裝置包括對本航標周圍的海上水文信息和天氣信息進行采集的水文及天氣信息采集模塊、北斗衛星定位模塊；對來自本航道上的水文信息和天氣信息進行處理，得到實時的水文信息和天氣信息并預測的本航道的天氣信息、水文信息的變化情況的邊緣計算模塊、北斗衛星通信模塊、Lora/Wbee通信模塊、電源模塊；邊緣服務器進行水文、天氣信息和位置信息進行處理形成相關水域的航道流場態勢感知圖并預測航道存在的風險，該系統完成對整個航行水域水文、天氣的實時分析，從而為船只航行提供航行輔助決策。

技術領域

本發明涉及嵌入式領域，尤其涉及一種基于邊緣計算的智能航標系統。

背景技術

目前航標的研究現狀主要是基于某一種通信網的海上燈光系統，該系統將主要將整個航標分成兩類，一類屬于節點，另一類是網關。節點和網關的主要不同是網關航標是周圍節點航標的數據匯總中心，并且網關航標集成3G通信模塊。整個系統的工作模式是節點收集來自傳感器的一些信息，節點通過Zigbee通信模塊將收集到的信息發送給網關，網關將數據發送給服務器或者云端進行處理，云端中處理完數據后，將數據結果發送給服務器，管理人員可通過查看服務器中的數據實時監控航標狀態或船只的運行的狀態。

目前針對海上智能航標系統主要是將收集的數據發送給岸基服務器進行處理和分析；這種信息處理的方案有兩種明顯的缺陷，一是設備將所有的數據收集起來發送到云端進行處理和分析，由于海上數據豐富、龐大，這種數據處理的方式會使得云端壓力過大并且在傳遞給距離遙遠的云時會造成數據延時嚴重。不僅如此，在云端處理豐富的海洋資源時，可能會造成重要數據泄露，會給我國海洋航行安全帶來非常大的影響，二是傳統的3G/4G通信模塊由于基站設置的限制并不能很好的應用于海上通航的環境，而本發明是基于邊緣計算的智能航標，該智能航標通過將數據處理和計算的中心集成在數據采集端，可以解決上述現有技術存在的問題。

發明內容

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種基于邊緣計算的智能航標系統，包括N個智能航標裝置和邊緣服務器；

N個智能航標裝置結構相同；

所述智能航標裝置包括對本航標周圍的海上水文信息和天氣信息進行采集的水文及天氣信息采集模塊；

對本航標位置信息進行采集的北斗衛星定位模塊；

接收所述水文及天氣信息采集模塊傳送的本航標周圍的海上水文信息和天氣信息和所述北斗衛星定位模塊傳送的本航標位置信息的邊緣計算模塊，所述邊緣計算模塊對來自本航道上的水文信息和天氣信息進行處理，得到實時的水文信息和天氣信息并預測的本航道的天氣信息、水文信息的變化情況；

接收所述邊緣計算模塊傳送的實時水文信息、天氣信息及預測的水文信息、天氣信息變化情況并進行傳輸的北斗衛星通信模塊；

對所述水文及天氣信息采集模塊傳送的本航標周圍的海上水文信息和天氣信息和所述北斗衛星定位模塊傳送的本航標位置信息進行傳輸的Lora/Wbee通信模塊，所述Lora/Wbee通信模塊將本航標周圍的海上水文信息、天氣信息和本航標的位置信息傳送給其他智能航標裝置，同時接收其他智能航標裝置傳送的其他航標周圍的海上水文信息、天氣信息和其他航標的位置信息；

為所述水文及天氣信息采集模塊、所述北斗衛星通信模塊、所述Lora/Wbee通信模塊、所述邊緣計算模塊和所述北斗衛星定位模塊提供電源的電源模塊；

接收N個所述北斗衛星通信模塊傳送的N個航標的水文信息、天氣信息、位置信息的邊緣服務器，所述邊緣服務器進行水文、天氣信息和位置信息進行處理形成相關水域的航道流場態勢感知圖并預測航道存在的風險。