基于WIFI的无线式水情探测装置、系统及其方法

摘要

本发明公开了基于WIFI的无线式水情探测装置、系统及其方法。基于WIFI的无线式水情探测装置，包括探鱼器模块、与探鱼器模块连接的数据通信模块，及与数据通信模块连接的WIFI模块。本发明利用WIFI的无线通信方式，使得探鱼器模块的显示终端不局限于专门为其配制的无收接收终端，可以利用现有的具有WIFI无线通信功能的多种智能终端进行显示，比如智能手机、平板电脑或笔记本电脑等便携式移动设备。本发明还利用了独占串口通信端口的Sweb网页服务器工作模式，使得用户可以在显示终端通过访问网页服务器的形式，在网页上进行相关操作，即可以得到探鱼器模块内的探测信息。为用户的使用提供了极大的方便。

说明书

技术领域

本发明涉一种无线式水情探测装置，更具体地说是指一种基于WIFI的无线式水情 探测装置、系统及其方法。

背景技术

现行的水深探测，鱼群探测设备（以下统称为水情探测装置），大多都为有线方 式，不方便安装与应用；也有部分的水情探测装置采用无线方式，但现有的无线水情 探测装置均采用ASK调制模式，实际应用中，存在多种无线干扰，数据简单，数据传送 错误，及错误判定，距离近等缺点。并且不利于与外部设备的通讯联接。

另外，现有技术中的水情探测装置采用即收即发的方式，将声纳信息变成模拟信 号或开关信号进行发送；其缺点是传输速度慢，数据无法进行智能化的处理，其显示 终端需要采用过时的老式显示器件，无法使用最新的较为智能的显示终端，比如智能 手机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于WIFI的无线式水情探测装 置、系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于WIFI的无线式水情探测装置，包括探鱼器模块、与探鱼器模块连接的数据通 信模块，及与数据通信模块连接的WIFI模块。

其进一步技术方案为：所述的探鱼器模块包括声纳传感器，及与声纳传感器连接 的声纳探测电路；所述的探鱼器模块与数据通信模块的通信连接为串口通信。

其进一步技术方案为：所述的探鱼器模块还包括速度传感器，及与速度传感器连 接的速度处理电路。

其进一步技术方案为：所述的探鱼器模块还包括温度传感器、GPS模块，及与温 度传感器连接的温度处理电路。

其进一步技术方案为：所述的探鱼器模块还包括GPS模块。

其进一步技术方案为：数据通信模块包括电源电路、与电源电路连接的MCU处 理器，及与MCU处理器连接的存储器；所述的MCU处理器分别与WIFI模块、探鱼 器模块连接。

基于WIFI的无线式水情探测系统，包括前述的无线式水情探测装置，及与无线式 水情探测装置无线连接的智能显示终端，所述的智能显示终端设有与无线式水情探测 装置的WIFI模块无线连接的WIFI收发电路。

其进一步技术方案为：所述的智能显示终端为具有显示屏的智能手机、平板电脑、 PC机、笔记本电脑或无线接收器。

基于WIFI的无线式水情探测方法，包括：探鱼器模块将探测到的模拟信号进行模 数转换之后，再转换成声纳数据包，以一个探测周期进行一次声纳数据包的发送。

其进一步技术方案为：每次的声纳数据包为一个探测点的探测信息；无线式水情 探测装置的数据通信模块根据智能显示终端的显示分辩率对声纳数据包的探测信息的 每一列的点数进行设定再发送。

其进一步技术方案为：智能显示终端通过WIFI无线通讯与无线式水情探测装置进 行点对点的无线通讯，无线式水情探测装置的声纳数据包发送至智能显示终端，智能 显示终端的显示屏以逐列的方式进行显示，该智能显示终端为专用无线接收器或装载 有应用程序构件的智能手机、平板电脑、笔记本电脑；

或者，

智能显示终端通过WIFI与无线式水情探测装置无线通讯连接，在其浏览器上直接 输入无线式水情探测装置的IP地址，访问无线式水情探测装置设有的网页服务器，网 页服务器为独占串口通信端口的Sweb工作模式；在智能显示终端访问无线式水情探 测装置的网页时，无线式水情探测装置检测智能显示终端的显示分辩率，按其显示分 辩率将声纳数据包生成相应的网页数据格式，存储于网页服务器的空间，以供智能显 示终端进行访问读取。其中，网页服务器为独占串口通信端口的Sweb工作模式；智 能显示终端与无线式水情探测装置的无线连接为点对点的ADHOC模式；Sweb工作模 式的网页服务器与串口通信的数据交互是以js脚本编程方式，使用AJAX+POST的方 法，在浏览器后台控制数据的发送与接收，并在浏览器前台显示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明利用WIFI的无线通信方式，使得探 鱼器模块的显示终端不局限于专门为其配制的无收接收终端，可以利用现有的具有 WIFI无线通信功能的多种智能终端进行显示，比如智能手机、平板电脑或笔记本电脑 等便携式移动设备。本发明还利用了独占串口通信端口的Sweb网页服务器工作模式， 使得用户可以在显示终端通过访问网页服务器的形式，在网页上进行相关操作，即可 以得到探鱼器模块内的探测信息。为用户的使用提供了极大的方便。由于采用先进行 数据处理成为数据包，再进行发送的数据处理方式，有助于提高无线式水情探测产品 的数据安全性和传输速度，且能与现在市场上有售的各种智能手机产品适配使用。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明基于WIFI的无线式水情探测装置具体实施例的结构方框图；

图2为本发明基于WIFI的无线式水情探测系统具体实施例的结构方框图；

图3为本发明基于WIFI的无线式水情探测系统采用Ipone智能手机为显示终端的 具体实施例的WiFi探鱼器命令包及声纳数据包的传输过程的示意图；

图4为图3所示实施例的结构方框图。

附图说明

A    无线式水情探测装置       B    智能显示终端

10   探鱼器模块               11   声纳传感器

12   声纳探测电路             13   速度传感器

14   速度处理电路             15   温度传感器

16   温度处理电路             17   GPS模块

20   数据通信模块             21   电源电路

22   MCU处理器                23   存储器

30   WIFI模块                 40   WIFI收发电路

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进 一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图3所示，本发明基于WIFI的无线式水情探测装置A，包括探鱼器模块 10、与探鱼器模块10连接的数据通信模块20，及与数据通信模块20连接的WIFI模 块30。探鱼器模块10包括声纳传感器11，及与声纳传感器11连接的声纳探测电路 12；探鱼器模块10与数据通信模块20的通信连接为串口通信。探鱼器模块10还包括 速度传感器13，及与速度传感器13连接的速度处理电路14。探鱼器模块10还包括温 度传感器15，及与温度传感器15连接的温度处理电路16。探鱼器模块10还包括GPS 模块17。数据通信模块20包括电源电路21、与电源电路21连接的MCU处理器22， 及与MCU处理器22连接的存储器23；MCU处理器22分别与WIFI模块30、探鱼器 模块10连接。

其中，各部件说明如下：

1．声纳探测电路产生纳探测波，由声纳传感器（环能器）发送声纳波，声纳传感 器接收到实时反射波后，由声纳探测电路放大整形，经MCU处理器内的模数转换后 再转换成监控端相对应的显示尺寸的点列数，由WIFI发送到监控端（即显示终端），

2．声纳发送波形频率，及速度由MCU处理器根据使用时设定；

3．速度处理电路与传感器，使用霍尔开关组成，传送到MCU处理器，去计算探 鱼器模块的移动速度，由WIFI发送到监控端；

4．温度处理电路与传感器，采用热敏电阻组成，根据电阻热敏效应电阻AD值， MCU处理器计算出温度值，由WIFI发送到监控端；

5．GPS电路，采用GPS模块，定位经纬度经MCU处理器运算由WIFI发送到监 控端；

6．储存单元，去提供足够的软件编写空间和程序运行空间；

7．电源控制电路，提供各功能单元供电。

本发明基于WIFI的无线式水情探测系统，包括前述的无线式水情探测装置A，及 与无线式水情探测装置A无线连接的智能显示终端B，智能显示终端设有与无线式水 情探测装置的WIFI模块无线连接的WIFI收发电路40。其中，智能显示终端为具有显 示屏的智能手机、平板电脑、PC机、笔记本电脑或无线接收器。

具体说明如下：

1．产品声纳探测端：其数据，经过MCU处理后，由WiFi发送到产品显示监控 端（即显示终端）；

2．产品声纳探测端：其数据，依据产品显示监控端控制，自动调整相对应监视显 示器匹配功能；

3．产品声纳探测端：为临时自助网络协议，任何带有WiFi网络访问功能的智能 终端，安装显示监控端软件（TM）都可以访问探测端；

4．安装有显示监控软件的显示监控端，运行软件后可以自动收索到产品声纳探测 端及选择相应声纳探测端数据；

5．显示监控端可以同时收索到多个声纳探测端，也可以同时预览多个监控端数据；

6．产品声纳探测端数据：包含水底深度；水下特征状况的时时信号，鱼或障碍物， 水底轮廓；温度；速度，设备电压；经纬度等信息；

7．产品声纳探测端，探测软件（TM）依据监控端控制可以适应多种规格水声环 能器的频率应用；

8．产品声纳探测端，探测软件（TM）具有数据压缩功能，提升WiFi无线发送接 受性能。

图3为本发明基于WIFI的无线式水情探测系统采用Ipone智能手机为显示终端的 具体实施例的WiFi探鱼器命令包及声纳数据包的传输过程的示意图。图4为本发明基 于WIFI的无线式水情探测系统采用模块化设计的结构方框图，由以下4个模块构成：

探鱼器模块

1）通过SPI接口，接收“数据通信模块”的命令，并应答数据；

2）通过“数据准备好”信号线(又称为Data Ready线)，“探鱼器模块”通知“数 据通信模块”数据已准备好，等待“数据通信模块”读取；

数据通信模块

1）采用USB主机协议与USB接口的WiFi模块进行数据通信；

2）采用标准SPI接口及“数据准备好”信号线与“探鱼器”模块进行数据通信；

WiFi模块

1）通过USB接口与“数据通信模块”进行通信；

2）通过2.4G WiFi无线接口与IPhone手机进行无线通信；

IPhone探鱼器APP

1）通过iOS TCP/IP协议与WiFi探鱼器进行通信；

2）发送命令包配置并控制“探鱼器”；

3）读取“探鱼器”的声纳数据包，处理并格式化显示在LCD屏幕上。

本发明基于WIFI的无线式水情探测方法，包括：探鱼器模块将探测到的模拟信号 进行模数转换之后，再转换成声纳数据包，以一个探测周期进行一次声纳数据包的发 送。每次的声纳数据包为一个探测点的探测信息；无线式水情探测装置的数据通信模 块根据智能显示终端的显示分辩率对声纳数据包的探测信息的每一列的点数进行设定 再发送。

其中一种方式为：智能显示终端为专用无线接收器或装载有应用程序构件的智能 手机、平板电脑、笔记本电脑，智能显示终端通过特殊的使用界面以WIFI无线通讯 与无线式水情探测装置进行点对点的无线通讯，无线式水情探测装置的声纳数据包发 送至智能显示终端，智能显示终端的显示屏以逐列的方式进行显示，而在显示屏上能 显示的列数取决于显示屏的分辩率的宽度，而每一列的点数则取决于显示屏的分辩率 的高度。这种方式的好处在于成本低，数据传输速度快，但需要安装特定的程序构件 或使用专门配制的无线接收器。

另外一种方式为：智能显示终端通过WIFI与无线式水情探测装置无线通讯连接， 在其浏览器上直接输入无线式水情探测装置的IP地址，访问无线式水情探测装置设有 的网页服务器，网页服务器为独占串口通信端口的Sweb工作模式；在智能显示终端 访问无线式水情探测装置的网页时，无线式水情探测装置检测智能显示终端的显示分 辩率，按其显示分辩率将声纳数据包生成相应的网页数据格式，存储于网页服务器的 空间，以供智能显示终端进行访问读取。其中，网页服务器为独占串口通信端口的Sweb 工作模式；智能显示终端与无线式水情探测装置的无线连接为点对点的ADHOC模式； Sweb工作模式的网页服务器与串口通信的数据交互是以js脚本编程方式，使用AJAX +POST的方法，在浏览器后台控制数据的发送与接收，并在浏览器前台显示。具体说 明如下：ADHOC（点对点）模式下的DHCP功能：ADHOC模式（点对点）方式是 一种非常简单的组网方式，无需无线路由器，多个节点可以很方便的建立网络互相沟 通。这种组网方式也决定了网络的动态性——节点可以随时加入、退出。加入后就可 以和其他节点互发数据，退出便杳无音讯。ADHOC节点位置平等，没有像AP（网络 桥接器）一样的角色能够为其他节点分配IP地址。因此，使用ADHOC网络往往需要 用户将模块设置为静态IP地址。这种方式的特点在于智能显示终端仅需要浏览器功能 和WIFI通讯即可，无需装载特定的程序构件。

DHCP动态IP地址分配功能，细节如下：

模块需要同时实施使用ADHOC网络以及DHCP获取IP两个设置。

ADHOC网络由第一个上电的模块创建，当创建网络的节点发现同网络中只有自 己后，其会使用缺省静态设置的IP地址作为自身IP，并且引导一个DHCP服务器， 为后来的模块或者接入相同ADHOC网络的笔记本、手机等节点分配IP。这种方式适 用于无AP，多节点动态组网的环境。这种方式无需使用者设置IP地址，保证良好的 使用体验。

sweb概述：我们的设计思路中，网页服务器是一个重要部分，在其设备主页和状 态、配置功能页面上已经做出了充分的展示，体现出其效果和功能。

用户存储空间的提供使得定制页面、编写JS脚本逻辑、放置Flash、部署JavaApplet 等应用成为可能，而sweb模式又使得在页面逻辑中访问串口变为现实。

这种Web界面应用的原理是，服务端（模块）一次性提供界面框架(html\css\img)、 逻辑(js)，多次提供动态数据(ajax方式)。用户需要硬件上连接设备串口；准备好静态 数据（设计网页和页面逻辑JS），规划好动态数据的格式（串口设备端规划好命令协 议）。

sweb模式是网页服务器独占串口的工作模式；.浏览器中通过“/sweb/”路径可以 访问到用户文件。（2.1.19版本后）不管是否sweb模式，用户都可以访问“/sweb”目 录下的文件；sweb模式下，浏览器对设备IP的访问会重定向到/sweb/index.htm文件。 .sweb模式下，浏览器通过"/sweb.cgi"访问串口。

例如，访问"http://192.168.1.254/sweb.cgi"，页面会返回串口缓存数据；支持3种 参数：“file”请求文件；“wait”设置串口等候时间；“clean”指示清空串口接收缓存；（后 详）.GET缺省用于索取文件数据，若不设置wait参数，将使用参数配置中缺省值 HoldTime替代；POST多用于发送数据，不设置wait参数表示不读取串口，若设置 wait=0表示不作等待，发送完毕后直接读取缓存；clean参数用于清空串口接收缓存， 设置clean参数，可以消除之前杂乱数据的影响，适用于“命令、回答”工作方式； 确切过程为：清缓存；发送提示；等待接收；读缓存；返回页面；wait参数用于指定 等待串口的时间，单位是ms。

sweb模式的页面访问

wifimodII提供存储空间可用来存放用户页面文件；除了从本地读取数据之外， wifimodII也支持从串口获取文件。

访问主页：

wifimodII的sweb模式下，对缺省主页（http://IP）的访问将重定向到用户空间 “/sweb/index.htm”上。

用户可以修改该页面，实现自定义的用户界面。若非sweb模式，缺省主页是设 备本身页面，等同于“http://192.168.1.254/index.htm”

访问用户空间文件：

用户空间（/sweb目录）的文件可以通过类如“http://192.168.1.254/sweb/abc.xyz” 的方式来访问。

通过串口请求页面：

客户在浏览器中向串口请求文件，链接形式如：

http://192.168.1.254/sweb.cgi?file=usr.htm&clean=1&wait=2000

“file=usr.htm”指示请求的文件名为“usr.htm”（可以包含路径）。

“clean=1”指示在串口获取反馈之前，先清空接收缓存；

“wait=2000”参数指示在输出提示信息之后，串口空闲等待最长时间是2000ms；

在浏览器地址栏中输入上面的地址，wifimodII会清空串口接收缓存，并从串口输 出“swebgetusr.htm\r\n”字符串（“\r\n”为换行回车符），在此之后，串口接收到的数 据将被返回给浏览器，直到2000ms内接收不到数据为止。

与串口交互数据

sweb模式下与串口交互数据，是以js脚本编程方式，使用AJAX+POST方法， 在浏览器后台控制数据的发送和接收，并在前台显示。这种方式交互数据，不会受到 浏览器缓存机制影响。

综上所述，本发明利用WIFI的无线通信方式，使得探鱼器模块的显示终端不局限 于专门为其配制的无收接收终端，可以利用现有的具有WIFI无线通信功能的多种智能 终端进行显示，比如智能手机、平板电脑或笔记本电脑等便携式移动设备。本发明还 利用了独占串口通信端口的Sweb网页服务器工作模式，使得用户可以在显示终端通过 访问网页服务器的形式，在网页上进行相关操作，即可以得到探鱼器模块内的探测信 息。为用户的使用提供了极大的方便。由于采用先进行数据处理成为数据包，再进行 发送的数据处理方式，有助于提高无线式水情探测产品的数据安全性和传输速度，且 能与现在市场上有售的各种智能手机产品适配使用。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不 代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发 明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。