一种基于TPUNB和北斗短报文的人车检测报警系统的制作方法

一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统
技术领域
1.本发明涉及蜂窝网络通信技术领域，更具体的，涉及一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统。


背景技术：

2.在我国，类似青藏高原幅员辽阔、或其他地方的国境线；由于地形复杂，很多区域没有被4g等移动蜂窝网络覆盖，因此，如何实现这些重要区域信息的物联监测仍面临挑战。在这些场景下无法使用蜂窝网络通信。而有些地方虽然采用lora的技术方案，该类方案国产化水平较低，技术可控度低。


技术实现要素：

3.本发明为了解决偏远的山区地面蜂窝网络通信不畅，无法将该区域的报警状态信息上报的问题，提供了一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统。
4.为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
5.一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，包括系统感知层、数据传输层、应用层；
6.所述的系统感知层采用tpunb无线技术将n个检测端组成m个子网，其中，n、m为正整数，且n大于m；
7.当每一个所述的子网中的中继端节点接收到该子网中其他检测端的传感器数据时，中继端节点启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将中继端节点数据和传感器数据通过数据传输层传输到应用层；
8.所述的应用层将传感器数据分发到服务器上，对传感器数据进行检测报警处理。
9.优选地，组网的方式采用星型网络方式，每个子网选择出一个检测端作为中继端节点，其他的检测端采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。
10.进一步地，所述的中继端节点采用集中式通信控制策略，收集对应的子网内其他的检测端的传感器数据。
11.进一步地，所述的传感器数据包括检测端地址、报警类型、节点电量。
12.进一步地，所述的北斗短报文包括数据如下：测端地址、报警类型、节点电量、中继端地址、当前时间、中继端电量百分比。
13.进一步地，所述的检测端，用于人车传感器数据收集，当传感器被触发，数据需要通过tpunb无线通信模块进行传递，将数据上报到中继端节点。
14.再进一步地，所述的检测端包括人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块、第一处理器；其中人车检测传感器输出对当前环境人或者车辆的状态信息；
15.所述的第一tpunb无线通信模块，用于检测端和中继端节点的无线组网，并将检测端的数据上报至中继端节点；
16.所述的第一处理器分别与人车检测传感器、电源管理、tpunb无线通信模块电性连
接；
17.所述的第一电源管理为所述的理器、人车检测传感器、tpunb无线通信模块提供工作电源。
18.再进一步地，所述的第一处理器采用低功耗策略控制人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块进行工作。
19.再进一步地，所述的中继端节点包括北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块、第二处理器；
20.所述的第二处理器分别与北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块电性连接；
21.所述的北斗短报文模块用于数据通过数据传输层传输到应用层；
22.所述的第二tpunb无线通信模块用于接收来自检测端的报警信息；
23.所述的第二电源为北斗短报文模块、第二tpunb无线通信模块、第二处理器提供工作电源。
24.再进一步地，所述的第二处理器采用低功耗策略控制第二电源管理、第二tpunb无线通信模块进行工作。
25.本发明的有益效果如下：
26.针对国境线、偏远的山区地面蜂窝网络通信不畅，设计一种基于tpunb无线通信和北斗短报文通信的人车检测报警系统。结合tpunb无线通信技术的自组网、长距离传输、低功耗的特点以及北斗短报文通信全球广覆盖的特点，同时检测端、中继端的网络化、低功耗设计，快速将报警报送至应用层。通过较低的建设、运营成本实现了国境线、偏远的山区报警信息的实时更新，保证了报警的及时性，为实现无人值守打下坚实的基础。
附图说明
27.图1是本发明所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统的示意图。
28.图2是本发明所述的检测端的电路原理图。
29.图3是实施例2所述的低功耗策略的原理图。
30.图4是本发明所述的中继端节点的电路原理图。
31.图5是实施例3所述的低功耗策略的原理图。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
33.实施例1
34.在本实施例中，采用到了tpunb技术，所述的tpunb是由技象(techphant)公司自主研发的新型城域物联专网通信系统。该项技术我国拥有100％完全自主知识产权，打破国外对于lpwan技术的垄断，可满足90％以上的物联需求。该项技术拥有4大关键技术和5大优势。四大关键技术：无线传输技术、无线协议技术、节点组网技术、模组芯片化技术。五大优势：物理层至应用层协议100％国产自研，支持定制开发；终端的超低功耗设计；高并发用户容量设计，大幅度领先同行；采用独创的扩频技术，规避同行专利；蜂窝基站设计，避免行业内网关在组网、扩容等方面的明显局限。
35.tpunb可工作在公用频段(如433、470、868、915mhz等)，也可工作在定制专用频段(如230mhz)。与其他的lpwan技术相比，tpunb具有以下特点。
36.表1tpunb性能对比表
[0037][0038][0039]
如图1所示，一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，包括系统感知层、数据传输层、应用层；
[0040]
所述的系统感知层采用tpunb无线技术将n个检测端组成m个子网，其中，n、m为正整数，且n大于m；
[0041]
当每一个所述的子网中的中继端节点接收到该子网中其他检测端的传感器数据时，中继端节点启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将中继端节点数据和传感器数据通过数据传输层传输到应用层；
[0042]
所述的应用层将传感器数据分发到服务器上，对传感器数据进行检测报警处理。
[0043]
在一个具体的实施例中，组网的方式采用星型网络方式，每个子网选择出一个检测端作为中继端节点，其他的检测端采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。
[0044]
在一个具体的实施例中，所述的中继端节点采用集中式通信控制策略，收集对应的子网内其他的检测端的传感器数据。
[0045]
在本实施例中，在系统感知层，使用tpunb无线技术，将检测端a1、a2、a3组成一个子网，检测端a4、a5、a6组成一个子网；
[0046]
组网方式采用星型网络方式，每个子网内是以中继端为中央节点，其他外围节点都采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。中继端节点采用集中式通信控制策略，收集各外围节点之间的信息。星型拓扑结构的优点是控制简单、故障诊断容易、方便服务，很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制。
[0047]
在系统感知层中其他检测端与中继端通信时，其他检测端与中继端采用tpunb无
线技术关键参数保持设定一致，其中tpunb无线技术关键参数包括扩频因子、编码率、带宽。
[0048]
中继端节点收集到感知层的传感器数据，进行关键信息提取，所述的传感器数据包括检测端地址、报警类型、节点电量，传感器数据的数据格式表1所示：
[0049]
表1检测端发送给中继端的传感器数据格式
[0050][0051]
在本实施例中，所述的中继端节点还打包自身的地址、电量、时间；最后，中继端启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将数据传递到应用层。其中所述的北斗短报文包括数据如下：测端地址、报警类型、节点电量、中继端地址、当前时间、中继端电量百分比。所述的北斗短报文的格式如表2所示，
[0052]
表2传输层中继端发送短报文的数据格式
[0053][0054][0055]
在本实施例中，所述的数据传输层包括北斗卫星，所述的应用层包括北斗接收机、服务器。
[0056]
实施例2
[0057]
如图1所示，一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，包括系统感知层、数据传输层、应用层；
[0058]
所述的系统感知层采用tpunb无线技术将n个检测端组成m个子网，其中，n、m为正整数，且n大于m；
[0059]
当每一个所述的子网中的中继端节点接收到该子网中其他检测端的传感器数据时，中继端节点启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将中继端节点数据和传感器数据通过数据传输层传输到应用层；
[0060]
所述的应用层将传感器数据分发到服务器上，对传感器数据进行检测报警处理。
[0061]
在一个具体的实施例中，组网的方式采用星型网络方式，每个子网选择出一个检测端作为中继端节点，其他的检测端采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。
[0062]
在一个具体的实施例中，所述的中继端节点采用集中式通信控制策略，收集对应的子网内其他的检测端的传感器数据。
[0063]
在本实施例中，在系统感知层，使用tpunb无线技术，将检测端a1、a2、a3组成一个子网，检测端a4、a5、a6组成一个子网；
[0064]
组网方式采用星型网络方式，每个子网内是以中继端为中央节点，其他外围节点都采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。中继端节点采用集中式通信控制策略，收集各外围节点之间的信息。星型拓扑结构的优点是控制简单、故障诊断容易、方便服务，很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制。
[0065]
在系统感知层中其他检测端与中继端通信时，其他检测端与中继端采用tpunb无线技术关键参数保持设定一致，其中tpunb无线技术关键参数包括扩频因子、编码率、带宽。
[0066]
中继端节点收集到感知层的传感器数据，进行关键信息提取，所述的传感器数据包括检测端地址、报警类型、节点电量，传感器数据的数据格式表1所示：
[0067]
表1检测端发送给中继端的传感器数据格式
[0068][0069]
在本实施例中，所述的中继端节点还打包自身的地址、电量、时间；最后，中继端启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将数据传递到应用层。其中所述的北斗短报文包括数据如下：测端地址、报警类型、节点电量、中继端地址、当前时间、中继端电量百分比。所述的北斗短报文的格式如表2所示，
[0070]
表2传输层中继端发送短报文的数据格式
[0071][0072][0073]
在本实施例中，所述的数据传输层包括北斗卫星，所述的应用层包括北斗接收机、服务器。
[0074]
在一个具体实施例中，所述的检测端，用于人车传感器数据收集，当传感器被触发，数据需要通过tpunb无线通信模块进行传递，将数据上报到中继端节点。
[0075]
在本实施例中，如图2所示，所述的检测端包括人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块、第一处理器；其中人车检测传感器输出对当前环境人或者车辆的状态信息；
[0076]
所述的第一tpunb无线通信模块，用于检测端和中继端节点的无线组网，并将检测端的数据上报至中继端节点；
[0077]
所述的第一处理器分别与人车检测传感器、电源管理、tpunb无线通信模块电性连接；
[0078]
所述的第一电源管理为所述的理器、人车检测传感器、tpunb无线通信模块提供工作电源。
[0079]
再进一步地，如图3所示，所述的第一处理器采用低功耗策略控制人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块进行工作。
[0080]
在本实施例中，所述的第一处理器执行的低功耗策略具体步骤如下：
[0081]
s1：第一处理器先启动；
[0082]
s2：关闭人车检测传感器、关闭第一tpunb无线通信模块、延时设定时间；
[0083]
s3：打开人车检测传感器；
[0084]
s4：若人车检测传感器检测到报警数据，则进行报警，执行步骤s5；若传感器没有
检测到报警数据，则不报警，执行步骤s6；
[0085]
s5：打开第一tpunb无线通信模块，发送报警信息；
[0086]
s6：判断检测是否超时，若超时，返回步骤s2；若不超时，返回步骤s4继续检测。
[0087]
实施例3
[0088]
基于以上实施例1或实施例2所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，如图4所示，本实施例所述的中继端节点包括北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块、第二处理器；
[0089]
所述的第二处理器分别与北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块电性连接；
[0090]
所述的北斗短报文模块用于数据通过数据传输层传输到应用层；
[0091]
所述的第二tpunb无线通信模块用于接收来自检测端的报警信息；
[0092]
所述的第二电源为北斗短报文模块、第二tpunb无线通信模块、第二处理器提供工作电源。
[0093]
在一个具体的实施例中，所述的中继端节点还可以包括人车检测传感器，也即所述的中继端节点也可以利用人车检测传感器进行检测是否报警。
[0094]
再进一步地，如图5所示，所述的第二处理器采用低功耗策略控制第二电源管理、第二tpunb无线通信模块进行工作。
[0095]
在本实施例中，所述的第二处理器执行的低功耗策略具体步骤如下：
[0096]
d1：第二处理器先启动；
[0097]
d2：打开第二tpunb无线通信模块、关闭北斗模块；
[0098]
d3：判断是否接收到检测端的报警数据，若接收到报警数据，执行步骤d4；若没有接收到报警数据，则返回步骤d3；
[0099]
d4：打开北斗模块发送报警信息，返回步骤d2.
[0100]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：包括系统感知层、数据传输层、应用层；所述的系统感知层采用tpunb无线技术将n个检测端组成m个子网，其中，n、m为正整数，且n大于m；当每一个所述的子网中的中继端节点接收到该子网中其他检测端的传感器数据时，中继端节点启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将中继端节点数据和传感器数据通过数据传输层传输到应用层；所述的应用层将传感器数据分发到服务器上，对传感器数据进行检测报警处理。2.根据权利要求1所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：组网的方式采用星型网络方式，每个子网选择出一个检测端作为中继端节点，其他的检测端采用tpunb无线技术，单独连接在中继端节点上。3.根据权利要求2所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的中继端节点采用集中式通信控制策略，收集对应的子网内其他的检测端的传感器数据。4.根据权利要求1所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的传感器数据包括检测端地址、报警类型、节点电量。5.根据权利要求1所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的北斗短报文包括数据如下：测端地址、报警类型、节点电量、中继端地址、当前时间、中继端电量百分比。6.根据权利要求1所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的检测端，用于人车传感器数据收集，当传感器被触发，数据需要通过tpunb无线通信模块进行传递，将数据上报到中继端节点。7.根据权利要求6所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的检测端包括人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块、第一处理器；其中人车检测传感器输出对当前环境人或者车辆的状态信息；所述的第一tpunb无线通信模块，用于检测端和中继端节点的无线组网，并将检测端的数据上报至中继端节点；所述的第一处理器分别与人车检测传感器、电源管理、tpunb无线通信模块电性连接；所述的第一电源管理为所述的理器、人车检测传感器、tpunb无线通信模块提供工作电源。8.根据权利要求7所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的第一处理器采用低功耗策略控制人车检测传感器、第一电源管理、第一tpunb无线通信模块进行工作。9.根据权利要求1所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的中继端节点包括北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块、第二处理器；所述的第二处理器分别与北斗短报文模块、第二电源管理、第二tpunb无线通信模块电性连接；所述的北斗短报文模块用于数据通过数据传输层传输到应用层；
所述的第二tpunb无线通信模块用于接收来自检测端的报警信息；所述的第二电源为北斗短报文模块、第二tpunb无线通信模块、第二处理器提供工作电源。10.根据权利要求7所述的基于tpunb和北斗短报文的人车检测报警系统，其特征在于：所述的第二处理器采用低功耗策略控制第二电源管理、第二tpunb无线通信模块进行工作。

技术总结
本发明公开了一种基于TPUNB和北斗短报文的人车检测报警系统，包括系统感知层、数据传输层、应用层；所述的系统感知层采用TPUNB无线技术将N个检测端组成M个子网；当每一个所述的子网中的中继端节点接收到该子网中其他检测端的传感器数据时，中继端节点启动北斗短报文传输功能，以北斗短报文的方式，将中继端节点数据和传感器数据通过数据传输层传输到应用层；所述的应用层将传感器数据分发到服务器上，对传感器数据进行检测报警处理。本发明结合TPUNB无线通信技术以及北斗短报文的优势，同时检测端、中继端的网络化、低功耗设计，快速将报警报送至应用层，实现国境线、偏远的山区报警信息的实时更新，保证报警的及时性，为实现无人值守打下坚实的基础。现无人值守打下坚实的基础。现无人值守打下坚实的基础。


技术研发人员：李听听 陈刘伟 桂振文
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第七研究所
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/8/1