[發(fā)明專利]一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116436944A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 李曉彬;胡宏濤;陳威;宋召軍;李勇華;潘晉;樂京霞;鄧義斌;范澤清;劉航
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L69/22;H04W4/80
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本申請公開了一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括多個無人監(jiān)測船、Lora網(wǎng)關(guān)和岸端上位機；所述無人監(jiān)測船用于獲取海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和配置信息，根據(jù)所述配置信息將海洋環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸給Lora網(wǎng)關(guān)；所述Lora網(wǎng)關(guān)用于向每個所述無人監(jiān)測船發(fā)送配置信息，根據(jù)預設數(shù)據(jù)格式對海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝；所述岸端上位機用于接收所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的封裝數(shù)據(jù)，對所述封裝數(shù)據(jù)進行解析，對解析后的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果進行上傳。本發(fā)明提供的系統(tǒng)中，無人監(jiān)測船與岸端上位機通過Lora通信方式進行傳輸，功耗低、傳輸距離遠，且部署簡單、可擴展性強，適用于遠距離水域的海洋數(shù)據(jù)實時在線監(jiān)測。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及海洋監(jiān)測技術(shù)領域，具體涉及一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

近年來，在各國探索和可持續(xù)利用海洋礦產(chǎn)、生物、空間等資源的過程中，海洋監(jiān)測技術(shù)是必不可少的手段。例如：對海洋能源進行開發(fā)時，需要提供及時準確的觀測預報服務；建立海洋牧場、對海洋環(huán)境進行治理時，需要對海洋生態(tài)環(huán)境和氣象環(huán)境進行監(jiān)測。可見，海洋監(jiān)測技術(shù)的進步對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。隨著人工智能技術(shù)、控制技術(shù)、導航定位技術(shù)的飛速發(fā)展，無人監(jiān)測船在海洋監(jiān)測中得到了推廣，具有靈活性高、功能多、成本低、安全性高的優(yōu)點。

目前，基于無人監(jiān)測船的海洋監(jiān)測方法是通過搭載各種環(huán)境監(jiān)測傳感器的無人船，對海洋生態(tài)環(huán)境進行實時監(jiān)測，并由遠程上位機對指定區(qū)域進行監(jiān)督和檢查。無人監(jiān)測船與岸端上位機的通信方式通常是GPRS，或者使用在2.4G頻段的遠程通訊，如Zigbee、藍牙和WiFi技術(shù)等，但實際應用中，這些通訊方式存在功耗較高，或覆蓋距離有限的問題，不能滿足實際應用中能量補給困難的遠距離監(jiān)測場景。一旦需要對遠距離水域進行監(jiān)測，可能會由于電量限制無法完成任務，或在船舶與岸端距離過大時，岸端上位機收不到信號，無法知曉無人監(jiān)測船的情況，導致船舶路徑偏離，甚至發(fā)生船只碰撞事故。

因此，需要提出一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中，由于無人監(jiān)測船與岸端上位機通常使用GPRS或2.4G頻段的遠程通信方式，設備的功耗高、覆蓋距離有限，導致無人監(jiān)測船出現(xiàn)路徑偏航或安全事故的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無人監(jiān)測船與岸端上位機通信存在功耗高、覆蓋距離有限，導致無人監(jiān)測船出現(xiàn)路徑偏航或安全事故的技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個無人監(jiān)測船、Lora網(wǎng)關(guān)和岸端上位機；

所述無人監(jiān)測船，用于獲取海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的配置信息，根據(jù)所述配置信息將海洋環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸給所述Lora網(wǎng)關(guān)；

所述Lora網(wǎng)關(guān)，用于向每個所述無人監(jiān)測船發(fā)送配置信息，接收所述無人監(jiān)測船發(fā)送的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)預設數(shù)據(jù)格式對所述海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝，得到封裝數(shù)據(jù)，并將所述封裝數(shù)據(jù)傳輸至所述岸端上位機；

所述岸端上位機，用于接收所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的封裝數(shù)據(jù)，對所述封裝數(shù)據(jù)進行解析，對解析后的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果進行上傳。

進一步的，所述Lora網(wǎng)關(guān)包括配置模塊、數(shù)據(jù)封裝模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；

所述配置模塊，用于根據(jù)所述無人監(jiān)測船的空間地址和編號信息對所述無人監(jiān)測船進行網(wǎng)絡配置；

所述數(shù)據(jù)封裝模塊，用于對所述海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行預處理，并根據(jù)預設規(guī)則對預處理后的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝，得到封裝數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于對所述封裝數(shù)據(jù)進行調(diào)制、擴頻調(diào)制和射頻調(diào)制后發(fā)送給所述無人監(jiān)測船。

進一步的，所述配置模塊包括信道配置模塊；