近海海洋環(huán)境是最易受污染的區(qū)域,實(shí)時(shí)對(duì)海洋信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)近海養(yǎng)殖業(yè)、漁業(yè)有重要的作用。傳統(tǒng)信息采集方法效率低下、傳輸距離近、能耗高、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確,針對(duì)上述問題,設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)海洋信息采集傳輸系統(tǒng),采集終端能夠自動(dòng)采集近海海洋環(huán)境的溫度、溶解氧、pH值并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息傳給岸基協(xié)調(diào)器,岸基協(xié)調(diào)器可通過提出的二次卡爾曼濾波方法對(duì)信息進(jìn)行濾波處理并由4G網(wǎng)絡(luò)將信息上傳至云平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)能夠?qū)：Ｑ蟓h(huán)境進(jìn)行信息實(shí)時(shí)采集,采集數(shù)據(jù)誤差小,具有較高的一致性,功耗低,用戶可隨時(shí)隨地查看信息。 

【文章來源】：海洋科學(xué). 2020,44(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

88海洋科學(xué)/2020年/第44卷/第11期圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1Overallstructureofthesystem圖2岸基協(xié)調(diào)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2Structureofshorebasedcoordinatorsystem時(shí)鐘模塊和電源模塊等部分組成。STM32控制器為整個(gè)岸基協(xié)調(diào)器的控制芯片,4G模塊負(fù)責(zé)信息遠(yuǎn)程通信;433M模塊實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)和433M網(wǎng)關(guān)之間的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)端到云的一步傳輸;顯示模塊采用液晶觸摸屏來顯示相關(guān)數(shù)據(jù)信息和采集觸摸按鍵信息,實(shí)現(xiàn)客戶端的人機(jī)交互功能,時(shí)鐘模塊和電源模塊分別提供時(shí)鐘頻率和電源�？刂破鬟x擇ARM微控制器STM32F103VGT6,該處理器是一種32位處理器,具有1024kB的程序存儲(chǔ)器、96kB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,自帶模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),功能強(qiáng)大,能夠滿足本次設(shè)計(jì)需要。4G模塊采用USR-G780V2,支持5模13頻移動(dòng)、聯(lián)通、電信4G高速接入。USR-G780V2軟件功能完善、使用方便,通過簡(jiǎn)單的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)串口到網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)透明傳輸。該模塊具有高速率、低延時(shí)、極速響應(yīng)快速透?jìng)鞯奶攸c(diǎn),并且支持TCPClient,TCPServer和UDPClient,UDPServer,支持串口AT指令。433M模塊選用SX1278,和采集數(shù)據(jù)終端模塊的SX1278進(jìn)行組網(wǎng),一步到位實(shí)現(xiàn)端到云的無線數(shù)據(jù)傳輸。顯示模塊選用翼盟4.3寸電容觸摸液晶屏LCD模塊,該模塊屏幕分辨率為800×480,16位真彩顯示,采用NT35510驅(qū)動(dòng),自帶GRAM,無需外加驅(qū)動(dòng)器,方便單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)。模塊采用電容觸摸屏,支持5點(diǎn)同時(shí)觸摸,操控效果非常好,本次設(shè)計(jì)中,4G模塊、433M模塊通信串口分別連接于控制器的第一、第二串口。2.2終端采集器設(shè)計(jì)信息采集終端設(shè)計(jì)重點(diǎn)為低功耗設(shè)計(jì)及各種傳感器校準(zhǔn)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中MCU選擇為低功耗STM8S105K4T6芯片,供電電路如圖3所示。S1是貼片開關(guān),C3為濾波電容,C4為退耦電容,TPS78230的5?

?33M模塊選用SX1278,和采集數(shù)據(jù)終端模塊的SX1278進(jìn)行組網(wǎng),一步到位實(shí)現(xiàn)端到云的無線數(shù)據(jù)傳輸。顯示模塊選用翼盟4.3寸電容觸摸液晶屏LCD模塊,該模塊屏幕分辨率為800×480,16位真彩顯示,采用NT35510驅(qū)動(dòng),自帶GRAM,無需外加驅(qū)動(dòng)器,方便單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)。模塊采用電容觸摸屏,支持5點(diǎn)同時(shí)觸摸,操控效果非常好,本次設(shè)計(jì)中,4G模塊、433M模塊通信串口分別連接于控制器的第一、第二串口。2.2終端采集器設(shè)計(jì)信息采集終端設(shè)計(jì)重點(diǎn)為低功耗設(shè)計(jì)及各種傳感器校準(zhǔn)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中MCU選擇為低功耗STM8S105K4T6芯片,供電電路如圖3所示。S1是貼片開關(guān),C3為濾波電容,C4為退耦電容,TPS78230的5號(hào)引腳是穩(wěn)壓后3.0V輸出引腳,3號(hào)腳為使能引腳,與單片機(jī)的PC6引腳相連,高電平使能打開,低電平使能關(guān)閉,關(guān)閉時(shí)切斷除MCU外的所有電源,即只有MCU供電且為休眠狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中,將MCU的AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓設(shè)定為2.5V,2.5V數(shù)字電源由電源管理電路輸出的3V電源通過TL431穩(wěn)壓輸出(采用TL431直接輸出2.5V電路)。數(shù)字2.5V通過10UH的電感轉(zhuǎn)換為2.5V的模擬電源,數(shù)字地與模擬地通過0歐電阻相連,降低相互干擾。圖3供電電路圖Fig.3Powersupplycircuitdiagram

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于ZigBee的海洋環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 李穎,楊光松,郭文靜,康雙全.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2018(09)
[2]海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J]. 溫玉波.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(06)
[3]量子無線通信技術(shù)在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 李浩,任宇輝,劉鳳嬌.  海洋科學(xué). 2018(02)
[4]海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 謝先偉,毛紅.  艦船科學(xué)技術(shù). 2016(12)
[5]海洋環(huán)境數(shù)據(jù)智能化監(jiān)控的現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 靳熙芳,王碩.  海洋預(yù)報(bào). 2009(02)

碩士論文
[1]基于433MHz無線自組傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王榮.天津理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3351241