一种基于5G网络的水深监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于5G网络的水深监测系统，由感知层、网络层和应用层组成，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接，所述感知层包括布置在船舰驾驶室内的测深主机和布置在船舰底部的超声波换能器，所述网络层包括ZigBee路由节点和5G通信模块，所述应用层包括监测设备。本实用新型专利技术将5G技术引用到船用测深领域，实现将5G技术和船用测深仪进行充分结合，能够方便用户实现实时远程监测水深数据和水声回波数据，给海洋河道检测、超声波回声研究、测深仪研发等领域提供了便利，为其提供高效且可靠的数据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G网络的水深监测系统
本技术涉及一种基于5G网络的水深监测系统。
技术介绍
回声测深仪是一种专门用来测定水底深度情况的电子设备，是内河、近海、远洋航行中必不可少的测量仪器，还可用于河道检测、海洋检测等。目前现有的测深仪都是单机的，不联网，无法将检测的水深数据和水声回波数据实时传输给监测设备，而随着网络技术的快速发展，尤其是第五代移动通信(5G)技术的崛起，其低时延、高可靠、频谱高效等方面的性能可以给船用测深仪联网提供很好的载体。如何将5G技术和船用测深仪结合起来，目前仍未有相关技术出现。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于5G网络的水深监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于5G网络的水深监测系统，由感知层、网络层和应用层组成，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接；所述感知层包括布置在船舰驾驶室内的测深主机和布置在船舰底部的超声波换能器；所述超声波换能器用于将电信号转换为声信号，向水中发射超声波，超声波在水中传播时，遇到密度不同的介质会产生反射信号，超声波换能器接收水中物体反馈回来的回声信号，将其转换为电信号，并将电信号传送给测深主机；所述测深主机用于实时获取回声信号，并对其进行放大滤波处理，通过分析计算得出深度数据，并显示在液晶显示屏上；所述网络层包括ZigBee路由节点和5G通信模块；所述ZigBee路由节点用于将测深主机发来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息发送给5G通信模块；所述5G通信模块设有网关微处理器，用于将ZigBee网络信号转化为5G网络信号，并将ZigBee路由节点传输过来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息通过5G网络发送给预设的监测设备；所述应用层包括监测设备；所述监测设备用于接收并存储通过5G网络传送过来的水深数据、水声回波数据、位置和时间信息，按需求对其进行相应的分析处理和显示，监测设备还用于配合测深主机建立基于5G技术的物联网网络，当收到测深主机发送过来的鉴权信息时，给测深主机回复相应的认证信息，完成与测深主机之间的授权安全访问机制的建立。进一步的，所述测深主机由主控模块、换能器驱动模块、ZigBee射频模块、RS422收发模块、电源转换控制模块组成，所述主控模块与RS422收发模块和换能器驱动模块均双向连接，所述电源转换控制模块的输出端与主控模块的输入端连接，所述主控模块的输出端与ZigBee射频模块的输入端连接。进一步的，所述主控模块采用TMS320F2812的32位定点DSP芯片。进一步的，所述ZigBee射频模块包括ZigBee主控芯片、信号功率放大器、第一晶振电路、第二晶振电路和射频天线，所述ZigBee主控芯片与第一晶振电路、第二晶振电路、信号功率放大器均双向连接，所述信号功率放大器和射频天线双向连接。进一步的，所述ZigBee主控芯片采用CC2530芯片。进一步的，所述RS422收发模块包括接收电路和发送电路，所述接收电路采用光耦隔离器件HCPL-0600，所述发送电路采用LTC2864IS-2芯片。进一步的，所述监测设备包括个人电脑和移动设备。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术通过利用5G网络超可靠、低时延的特点，将传统船用测深仪的测深数据和采样数据通过基于5G技术的物联网网络实时远程发送给监测设备，可以实现用户远距离监测水深数据和采样原始数据。2、本技术利用ZigBee网络和5G网络之间的转换，完成数据无线传输，有效地增加了数据的传输距离。3、本技术通过匹配鉴权信息和认证信息，在测深主机与监测设备之间建立基于5G技术的物联网网络，提高网络安全访问机制。4、本技术监测的数据包含水深数据、水声回波数据、时间和位置信息，除了可供显示和存储外，还可供分析、研究。5、本技术设置了是否开启监测模式的选项，供用户自由选择，方便实用，通过这种方式既可以在需要时获取数据信息，还可以减少耗电。附图说明图1为本技术的系统结构组成框图；图2为本技术中测深主机的内部电路结构框图。图中：1、感知层，11、测深主机，1101、主控模块，1102、换能器驱动模块，1103、ZigBee射频模块，1104、RS422收发模块，1105、电源转换控制模块，12、超声波换能器，2、网络层，21、ZigBee路由节点，22、5G通信模块，3、应用层，31、监测设备。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-2所示，本技术提供一种技术方案：一种基于5G网络的水深监测系统，由感知层1、网络层2和应用层3组成，所述感知层1、所述网络层2和所述应用层3之间信号连接。所述感知层1包括布置在船舰驾驶室内的测深主机11和布置在船舰底部的超声波换能器12；所述超声波换能器12用于将电信号转换为声信号，向水中发射一定频率、功率和宽度的超声波，超声波在水中传播时，遇到密度不同的介质(如水底或其它物体)会产生反射信号，超声波换能器12接收水中物体反馈回来的回声信号，将其转换为电信号，传送给测深主机11；测深主机11用于实时获取回声信号，并对其进行放大滤波等处理，通过分析计算得出深度数据，并显示在液晶显示屏上；测深主机11还用于接收GPS信号获取时间和位置信息，发送深度数据给VDR、复显仪等外部设备。测深主机11更用于与监测设备31建立基于5G技术的物联网网络，向监测设备31发送鉴权信息，在接收到监测设备31根据鉴权信息返回的认证信息时，判断认证信息是否匹配，当判断到认证信息匹配成功时，与监测设备31建立授权和安全访问机制，并将该监测设备31指定为用于监测的预设的监测设备31，当基于5G技术的物联网网络建立成功后，测深主机11会将测得的水深数据和水声回波数据以及从GPS获取来的时间和位置信息通过5G网络发送给预设的监测设备31。所述网络层2包括ZigBee路由节点21和5G通信模块22；所述ZigBee路由节点21用于将测深主机11发来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息发送给5G通信模块22；所述5G通信模块22设有网关微处理器，用于将ZigBee网络信号转化为5G网络信号，并将ZigBee路由节点21传输过来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息通过5G网络发送给预设的监测设备31。其中，在所述网络层2有上述两种网络，其数据传输的格式并不相同，这就带来一个传输问题。要使得两种格式的网络互通，必须进行网关设计，利用5G通信模块的网关微处理器，对两种网络数据进行处理，实现网络数据的异构传输。网关微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于5G网络的水深监测系统，其特征在于：由感知层(1)、网络层(2)和应用层(3)组成，所述感知层(1)、所述网络层(2)和所述应用层(3)之间信号连接；/n所述感知层(1)包括布置在船舰驾驶室内的测深主机(11)和布置在船舰底部的超声波换能器(12)；所述超声波换能器(12)用于将电信号转换为声信号，向水中发射超声波，超声波在水中传播时，遇到密度不同的介质会产生反射信号，超声波换能器(12)接收水中物体反馈回来的回声信号，将其转换为电信号，并将电信号传送给测深主机(11)；所述测深主机(11)用于实时获取回声信号，并对其进行放大滤波处理，通过分析计算得出深度数据，并显示在液晶显示屏上；/n所述网络层(2)包括ZigBee路由节点(21)和5G通信模块(22)；所述ZigBee路由节点(21)用于将测深主机(11)发来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息发送给5G通信模块(22)；所述5G通信模块(22)设有网关微处理器，用于将ZigBee网络信号转化为5G网络信号，并将ZigBee路由节点(21)传输过来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息通过5G网络发送给预设的监测设备(31)；/n所述应用层(3)包括监测设备(31)；所述监测设备(31)用于接收并存储通过5G网络传送过来的水深数据、水声回波数据、位置和时间信息，按需求对其进行相应的分析处理和显示，监测设备(31)还用于配合测深主机(11)建立基于5G技术的物联网网络，当收到测深主机(11)发送过来的鉴权信息时，给测深主机(11)回复相应的认证信息，完成与测深主机(11)之间的授权安全访问机制的建立。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于5G网络的水深监测系统，其特征在于：由感知层(1)、网络层(2)和应用层(3)组成，所述感知层(1)、所述网络层(2)和所述应用层(3)之间信号连接；
所述感知层(1)包括布置在船舰驾驶室内的测深主机(11)和布置在船舰底部的超声波换能器(12)；所述超声波换能器(12)用于将电信号转换为声信号，向水中发射超声波，超声波在水中传播时，遇到密度不同的介质会产生反射信号，超声波换能器(12)接收水中物体反馈回来的回声信号，将其转换为电信号，并将电信号传送给测深主机(11)；所述测深主机(11)用于实时获取回声信号，并对其进行放大滤波处理，通过分析计算得出深度数据，并显示在液晶显示屏上；
所述网络层(2)包括ZigBee路由节点(21)和5G通信模块(22)；所述ZigBee路由节点(21)用于将测深主机(11)发来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息发送给5G通信模块(22)；所述5G通信模块(22)设有网关微处理器，用于将ZigBee网络信号转化为5G网络信号，并将ZigBee路由节点(21)传输过来的水深数据、水声回波数据、时间和位置信息通过5G网络发送给预设的监测设备(31)；
所述应用层(3)包括监测设备(31)；所述监测设备(31)用于接收并存储通过5G网络传送过来的水深数据、水声回波数据、位置和时间信息，按需求对其进行相应的分析处理和显示，监测设备(31)还用于配合测深主机(11)建立基于5G技术的物联网网络，当收到测深主机(11)发送过来的鉴权信息时，给测深主机(11)回复相应的认证信息，完成与测深主机(11)之间的授权安全访问机制的建立。


2.根据权利要求1所述的一种基于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：高乐，高正龙，沈黎明，
申请(专利权)人：南京宁禄科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32