基于多源异构传感器的航道物联网网关设计

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物联网在航运监测中的应用,使得航运变的更加智能化,大大提高了监测的效率,节约了人力成本。但物联网的完整体系尚未真正形成,大多还是传统的传感系统。现有的各类传感系统,一般都是由多个厂商部署的,其数据传输标准、接口和数据格式不一,造成数据的多源化和异构化,无法很好的对数据进行规整,进而在硬件上限制了传感器的选型。针对以上情况,本文设计了一种消除传感数据信息孤岛的基于多源异构传感器的航道物联网网关。本文所设计的航道网关主要用于监测航运途中的雾情和水深数据,在硬件平台的基础之上将不同传感器输出的电流信号、电压信号、RS485信号均转换为TTL电平,并将多路传感器数据流汇聚整合之后发送给数据中心。其中物联网网关发挥着连接传统信息网络与感知网络的重要作用。论文包括硬件设计和软件设计两部分。(1)在硬件设计中,网关平台采用了基于Linux操作系统的树莓派Broadcom BCM2837处理器,STC15W4K16S4单片机作为协处理器,采用基于以太网的网线作为有线传输模块,LoRa作为无线传输模块。此网关硬件设计是将物联网终端(传感器)、接入端(网络节点)、传输通道、数据存储和应用通过标准接口剥离,从而使得物联网可以分层次建设,并降低建设成本。在系统上设计了多路传感器输入、信号转换模块、无线和有线发送模块,通过TTL、RS485信号之间的转换最终将多路不同类型输出的传感器信号汇总并转为同一类型输出信号并进行数据传输。(2)系统软件设计中,包括以单片为核心的终端采集功能设计,以及以树莓派为核心的数据发送功能设计。单片机软件系统主要用于执行终端数据的采集与处理工作,基于树莓派所设计的iotsysm与libsensor应用程序主要用于完成数据的轮循接收与系统的TCP/IP通信,最终将数据发送至数据中心。通过对各子模块功能和整体功能的测试,本网关系统能够高效的完成监测功能,并且在有障碍物的条件下保持良好的无线传输功能,能够承受外界环境中的高低温干扰,很好的解决了因采集端传感器输出信号类型不同所带来的数据传输上的困扰,使得航运监测变的更加智能。
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