专利名称：一种基于北斗卫星的物联网系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物联网技术，特别涉及一种基于北斗卫星的物联网系统。
背景技术：
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(CNSS)，是继美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的GL0NASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。截止2012年11月在轨卫星16颗，已经具备区域导航、定位和授时能力。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度50纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。北斗卫星导航系统与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比，优势在于短信服务和导航结合，增加了通讯功能；全天候快速定位，极少的通信盲区，精度与GPS相当，而在增强区域也就是亚太地区，甚至会超过GPS ;向全世界提供的服务都是免费的，在提供无源定位导航和授时等服务时，用户数量没有限制，且与GPS兼容；特别适合集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集用户数据传输应用。物联网(Ι0Τ)是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。1995年，比尔.盖茨的《未来之路》一书中首次提及物联网理念；2005年11月，国际电信联盟(ITU)正式提出了“物联网”的概念；2009年8月，时任中国总理温家宝到无锡视察，着重强调工业化和信息化建设，提出“感知中国”;2010年10月，中国“十二五”规划已经明确提出:发展下一代国家基础设施，推进的应用。将会在智能电网、智能交通、智能物流、物联网家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等十大领域重点部署。物联网被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮。物联网技术的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通信，以此来达到资源共享之目的。在物联网通信过程中，需要对物体进行准确的定位、感知，特别是移动中的物体，采取传统的方法是比较困难的，甚至是无法解决的。随着信息技术的迅猛发展和工业自动化、智能化的迫切需求，将北斗导航与通信技术与现代物联网技术紧密结合，不断实现高精确化、高智能化的物联网系统是物联网行业发展的必然趋势。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种将北斗卫星的定位、定时、通信功能与物联网技术相结合的基于北斗卫星的物联网系统。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于北斗卫星的物联网系统，包括传感器阵列模块，北斗定位通信终端，北斗卫星，北斗地面控制中心单元和物联网监控中心单元；所述传感器阵列模块采集环境信息，将环境信息发送给所述北斗定位通信终端，接收北斗定位通信终端发送的控制信息；所述北斗定位通信终端接收所述传感器阵列模块发送的环境信息，并向所述北斗卫星发送环境信息，接收北斗卫星发送的控制信息并发送给传感器阵列模块，接收北斗卫星发送的定位信号和定时信号；所述北斗卫星接收所述北斗定位通信终端发送的环境信息，北斗卫星将环境信息发送给物联网监控中心单元，接收物联网监控中心单元发送的控制信息并发送给北斗定位通信终端，向北斗定位通信终端发送定位信号和定时信号；所述北斗地面控制中心单元与北斗卫星通信，对北斗卫星进行控制；所述物联网监控中心单元接收北斗卫星发送的环境信息，根据环境信息产生控制信息，将控制信息发送给北斗卫星。本实用新型的有益效果是:将物联网技术与北斗卫星的定位、定时、通信功能相结合，实现了一个高度自动化和智能化的物联网系统，克服了因信息滞塞带来的损失和资源浪费问题。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述传感器阵列模块包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器和/或开关传感器。进一步，所述北斗定位通信终端内部还包括突发信息通信模块，所述突发信息通信模块用于当传感器阵列模块检测到超出预定的安全阈值范围的突发信息时，将突发信息发送给北斗卫星。进一步，所述北斗定位通信终端内部包括例行信息通信模块，所述例行信息通信模块用于按照物联网监控中心单元设定的通信周期、或者物联网监控中心单元设定的信息上报周期，将采集到的环境信息发送给所述北斗卫星。进一步，所述北斗定位通信终端内部还包括回复信息通信模块，所述回复信息通信模块用于在接收到控制信息时，并根据控制信息的内容回复北斗卫星。采用上述进一步方案的有益效果是传感器阵列模块中包括多种传感器，测量范围大，北斗定位通信终端内部设置有例行信息通信模块、突发信息通信模块和回复信息通信模块，根据传感器阵列模块不同的检测结果，发送响应答复信息给北斗卫星，实现实时监控。
图1为本实用新型装置结构模块图；图2为本实用新型北斗定位终端与传感器阵列模块的通信结构模块图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1、传感器阵列模块，2、北斗定位通信终端，3、北斗卫星，4、北斗地面控制中心单元，5、物联网监控中心单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，为本实用新型装置结构模块图。实施例1一种基于北斗卫星的物联网系统，包括传感器阵列模块1，北斗定位通信终端2，北斗卫星3，北斗地面控制中心单元4和物联网监控中心单元5 ；所述传感器阵列模块I采集环境信息，将环境信息发送给所述北斗定位通信终端2，接收北斗定位通信终端2发送的控制信息；所述北斗定位通信终端2接收所述传感器阵列模块I发送的环境信息，并向所述北斗卫星3发送环境信息，接收北斗卫星3发送的控制信息并发送给传感器阵列模块1，接收北斗卫星3发送的定位信号和定时信号；所述北斗卫星3接收所述北斗定位通信终端2发送的环境信息，北斗卫星3将环境信息发送给物联网监控中心单元5，接收物联网监控中心单元5发送的控制信息并发送给北斗定位通信终端2，向北斗定位通信终端2发送定位信号和定时信号；所述北斗地面控制中心单元4与北斗卫星的通信，完成北斗卫星的控制等功能；所述物联网监控中心单元5接收北斗卫星3发送的环境信息，根据环境信息产生控制信息，将控制信息发送给北斗卫星3。所述传感器阵列模块I包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器、开关传感器中的一种或几种。所述北斗定位通信终端2内部包括例行信息通信模块，所述例行信息通信模块用于按照物联网监控中心单元设定的通信周期、或者物联网监控中心单元设定的信息上报周期，将采集到的环境信息发送给所述北斗卫星3。所述北斗定位通信终端2内部还包括突发信息通信模块，所述突发信息通信模块用于当传感器阵列模块I检测到超出预定的安全阈值范围的突发信息时，将突发信息发送给北斗卫星3。所述北斗定位通信终端2内部还包括回复信息通信模块，所述回复信息通信模块用于在接收到控制信息时，并根据控制信息的内容回复北斗卫星3。北斗卫星3:主要用于完成北斗卫星导航系统的空间段功能，实现定位、定时信号发送、通信信息的中继任务。环境传感器阵列:通过环境传感器阵列感知监控对象的运行状态，并把运行状态传送给北斗定位通信终端，同时通过北斗定位通信终端的通讯功能接收物联网监控中心单元发出的控制指令。环境传感器阵列包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器、开关传感器等，可以上是上述一种或几种的组合，或其它传感器。在本实施例中，传感器阵列选用温湿度传感器和光亮传感器，其中温湿度传感器具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，同时具备体积小、响应迅速、抗干扰能力强等诸多优点。传感器湿度测量范围:(0-100±4.5) % RH，温度测量范围:(-40-+123.8±0.5) °C。光亮传感器是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度。通过50Hz/60Hz除光噪音功能实现稳定的测定，利用它的高分辨率可以探测1-65535LUX的光强度变化。如图2所示，环境传感器与北斗定位通信终端的通信方式有以下几种:常规状态:例行信息上报:按着物联网监控中心单元默认的上报周期、或者物联网监控中心单元设定的信息上报周期进行例行信息上报，例行信息包括该传感器的测量参数，如当前温度、当前湿度等；突发信息上报:当该传感器检测到异常时，进行主动信息上报，如当前温度过高、当前温度过低、当前湿度过高、当前湿度过低、当前亮度过高、当前亮度过低等报警信息；以及当前电量过低、当前通信链路故障等设备自诊断信息；回复信息上报:当传感器接收到控制指令时，如调整例行上报周期、立即返回测量
参数等信息。浅休眠状态:当传感器接收到浅休眠控制指令时，传感器进入低功耗浅休眠状态。此状态的特点是没有例行信息上报，只有当传感器检测到异常时，启动突发信息上报；当接收到控制指令时，启动回复信息上报；深休眠状态:当传感器接收到深休眠控制指令时，传感器进入超低功耗深休眠状态。此状态的特点是没有例行信息上报，没有突发信息上报，只有接收到控制指令时，启动回复信息上报。上述几种 工作状态可以通过控制指令进行切换。在本实施例中，采用常规状态方式，保证温湿度、光亮的例行信息、温湿度、光亮超标时的预警信息以及物联网监控中心单元控制信息回复及时发送到北斗定位通信终端。北斗定位通信终端:北斗定位通信终端主要完成两个主要功能，一个是将传感器阵列输入的感知信息通过北斗卫星实时发送给物联网监控中心单元，使物联网监控中心单元随时了解被监控现场的环境信息，同时通过接收北斗卫星的定位、定时信号，完成监测现场的定位、定时信息并传送到物联网监控中心单元，使物联网监控中心单元随时了解被监测现场的位置、时间的信息；另外一个功能是接收物联网监控中心单元的控制指令，根据物联网监控中心单元的控制指令完成对监控现场及传感器阵列的控制，如通知加速前进、改变路线、原地待命、通风、冷却等；环境现场监控人员根据控制指令做出相应的控制动作。同时，还可以通知传感器阵列更改例行消息上报周期、更改突发信息上报阀值等。在本实施例中，采用常规具有定位、通信功能的北斗接收机，通过串口与温湿度传感器、光亮传感器通 目。北斗地面控制中心单元4:通过与北斗卫星通信，完成对北斗卫星的控制等功能。物联网监控中心单元5:完成对被监控对象的管理和控制，实时掌握被监控对象的的位置、状态等信息，并发送控制指令；同时与相关业务部门进行通信，实现实时信息共享。在本实施例中，被监控对象是车载军用物资，物联网监控中心单元可以完成以下功能:可实时掌握车辆的动态(位置、路线等信息)，临时任务发生时，可依照各车辆位置及运输作业状态，快速进行部署、调动；[0051]可实时掌握车载军用物资的状态(厢内温湿度、光亮度)等，当温湿度、光亮等超标时，立即通知物资保障人员进行通风、除湿等处理措施，避免物资质量受到影响；可进行运输车辆待命计划管理，操作人员通过在途信息的反馈，运输车辆未返回车队前即做好待命计划，可提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输车辆周转速度，提闻运输效率；管理人员可以根据路线参数的积累、分析数据，优化运输路径，根据优化后的最优路径随时通知运输车辆选择最优路径，提高运输效率。本系统运用北斗卫星定位、通信技术，融合先进的物联网技术，各级指挥机关与监控现场人员之间可以保持随时通信，密切联系；被监控对象当前状况等信息随时、自动上报到指挥机关以供上级决策，同时，指挥机关通过监控中心屏幕上显示的用户位置和通信信息，可随时做出决策调整，实时将上级决策的变更以及相关的信息传达到监控现场人员，以便做出快速反应，从而克服因信息滞塞带来的损失和资源浪费问题，实现物联网系统的高度自动化、智能化。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于北斗卫星的物联网系统，其特征在于:包括传感器阵列模块(1)，北斗定位通信终端(2)，北斗卫星(3)，北斗地面控制中心单元(4)和物联网监控中心单元(5)； 所述传感器阵列模块(I)采集环境信息，将环境信息发送给所述北斗定位通信终端(2)，接收北斗定位通信终端(2)发送的控制信息； 所述北斗定位通信终端(2)接收所述传感器阵列模块(I)发送的环境信息，并向所述北斗卫星(3)发送环境信息，接收北斗卫星(3)发送的控制信息并发送给传感器阵列模块(1)，接收北斗卫星(3)发送的定位信号和定时信号； 所述北斗卫星(3)接收所述北斗定位通信终端(2)发送的环境信息，北斗卫星(3)将环境信息发送给物联网监控中心单元(5)，接收物联网监控中心单元(5)发送的控制信息并发送给北斗定位通信终端(2)，向北斗定位通信终端(2)发送定位信号和定时信号； 所述北斗地面控制中心单元(4)与北斗卫星通信，对北斗卫星(3)进行控制； 所述物联网监控中心单元(5)接收北斗卫星(3)发送的环境信息，根据环境信息产生控制信息，将控制信息发送给北斗卫星(3 )。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的物联网系统，其特征在于:所述传感器阵列模块(I)包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器和/或开关传感器。
3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的物联网系统，其特征在于:所述北斗定位通信终端(2)内部包括例行信息通信模块，所述例行信息通信模块用于按照物联网监控中心单元设定的通信周期、或者物联网监控中心单元设定的信息上报周期，将采集到的环境信息发送给所述北斗卫星(3)。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的物联网系统，其特征在于:所述北斗定位通信终端(2)内部还包括突发信息通信模块，所述突发信息通信模块用于当传感器阵列模块(I)检测到超出预定的安全阈值范围的突发信息时，将突发信息发送给北斗卫星(3)。
5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的物联网系统，其特征在于:所述北斗定位通信终端(2)内部还包括回复信息通信模块，所述回复信息通信模块用于在接收到控制信息时，并根据控制信息的内容回复北斗卫星(3)。
专利摘要本实用新型涉及一种基于北斗卫星的物联网系统，包括传感器阵列模块，北斗定位通信终端，北斗卫星，北斗地面控制中心单元和物联网监控中心单元；所述传感器阵列模块采集环境信息；所述北斗定位通信终端接收环境信息，并向所述北斗卫星发送环境信息；所述北斗卫星接收环境信息，并发送给物联网监控中心单元，接收控制信息并发送给北斗定位通信终端，向北斗定位通信终端发送定位信号和定时信号；所述北斗地面控制中心单元与北斗卫星通信，对北斗卫星进行控制；所述物联网监控中心单元接收环境信息，根据环境信息产生控制信息并发送给北斗卫星。本实用新型将物联网技术与北斗卫星的定位、定时、通信功能相结合，实现物联网系统的高度自动化、智能化。
文档编号G01S19/01GK202975781SQ20122072711
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者韩志学, 丁志军, 吕强, 刘思辰, 赵玉华, 徐忠宝, 吴翔吉 申请人:北京华信创通科技有限公司