本發明專利技術公開了一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，主要用于偏遠地區工業企業的遠程監控。該遠程數據安全傳輸模塊由控制芯片、GPRS模塊、SIM卡和傳感器模塊組成。其中，控制芯片采用目前物聯網最流行的Arduino控制板，它有足夠多的外設I/O，多組串行通信接口，無需外接RS232等模塊即可采集設備所有運行監控數據。GPRS模塊采用基于TCP/IP的物聯網協議MQTT作為數據傳輸協議，從而保證了數據傳輸的實時性和可靠性，而且非常經濟實用。
A remote data security transmission module based on GPRS
The invention discloses a remote data security transmission module based on GPRS, which is mainly used for remote monitoring of industrial enterprises in remote areas. The remote data security transmission module is composed of a control chip, a GPRS module, a SIM card and a sensor module. Among them, the control chip Arduino control board is currently the most popular Internet of things, it has more than enough peripheral I/O, multiple serial communication interface, no external RS232 module can run all monitoring data acquisition equipment. The GPRS module uses the MQTT protocol based on TCP/IP as the data transmission protocol, so as to ensure the real-time and reliability of data transmission, and it is very economical and practical.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及移動通信
，具體涉及一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊。
技術介紹
隨之物聯網、大數據時代的到來，遠程數據采集與傳輸也將會得到越來越多的重視。現有的遠程數據傳輸模塊產品通常包括CPU控制模塊、wifi模塊、電源模塊以及串行接口模塊(232或485)。通常存在如下缺點：1、CPU控制模塊I/O接口少，可接入傳感器數量受限。2、電源模塊過于復雜，功耗大。3、不可用于偏遠地區，受網絡限制。4、模塊多，價格偏高。5、通信安全性低，并且容易丟失數據。6、配置安裝復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種更簡便、使用范圍更廣、安全性更高的基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊。本專利技術的目的可以通過采取如下技術方案達到：一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，所述遠程數據安全傳輸模塊包括：控制芯片、GPRS模塊、SIM卡和傳感器模塊，所述SIM卡與所述GRPS模塊連接，所述控制芯片分別與所述GPRS模塊和所述傳感器模塊連接。進一步地，所述控制芯片為arduino控制板。進一步地，所述傳感器模塊包括：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電壓傳感器和/或電流傳感器。進一步地，所述傳感器模塊實時采集數據并將數據通過串口發送給所述Arduino控制板。進一步地，所述Arduino控制板接收到所述傳感器模塊的數據后，將各傳感器數據整按照預先定義的數據包協議數據順序并加上頭尾字段整合成待發送數據包，通過所述GPRS模塊發送到遠程數據中心。進一步地，所述GPRS模塊采用基于TCP/IP的MQTT協議與遠程數據中心進行數據傳輸。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：1、本專利技術采用實時數據傳輸方式，Arduino控制板每隔一段時間才讀取傳感器模塊數據，而讀取之后會立即發送給遠程數據中心，所以不需要額外添加存儲模塊。并且Arduino控制板只需要提高5V電壓，Arduino內置有電源轉換模塊輸出3.3V和5V電壓為其他傳感器供電。所以也不需要額外設計復雜的電源模塊。Arduino控制板提供了60多個外設I/O，內設多個串口，可以直接連接多個傳感器，無需外接RS232/RS485等模塊。因而，本專利技術公開的基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，比傳統的數據傳輸模塊更加簡單，功耗更低，而且使用方便。附圖說明圖1是本專利技術公開的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊的組成框圖；圖2是本專利技術公開的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊的數據傳輸流程圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例如圖1所示，本專利技術公開了一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊的組成框圖。設計方案內容主要包括硬件設計和數據傳輸協議開發。硬件設計如下：該基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊由控制芯片、GPRS模塊、SIM卡和傳感器模塊組成。SIM卡與GRPS模塊連接、控制芯片與GPRS模塊和傳感器模塊連接。GPRS模塊采用內置TCP/IP協議的SIM800A作為數據傳輸工具。傳感器模塊可以根據需要十分方便的自行添加，通常有溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和壓力傳感器等。控制芯片采用目前物聯網最流行的Arduino控制板，它有足夠多的外設I/O，多組串行通信接口，無需外接RS232等模塊即可采集設備所有運行監控數據。傳感器模塊現場采集設備運行數據，通過串口發送給Arduino控制板，Arduino控制板將各傳感器數據整合成定義好的MQTT協議數據格式，加上頭部和尾部字段，通過GPRS模塊根據自主設計的MQTT協議發送到遠程數據中心。本專利技術采用的是實時數據傳輸方式，Arduino控制板每隔一段時間才讀取傳感器模塊數據，而讀取之后會立即發送給遠程數據中心，所以不需要額外添加存儲模塊。并且Arduino控制板只需要提高5V電壓，Arduino內置有電源轉換模塊輸出3.3V和5V電壓為其他傳感器供電。所以也不需要額外設計復雜的電源模塊。Arduino控制板提供了60多個外設I/O，內設多個串口，可以直接連接多個傳感器，無需外接RS232/RS485等模塊。因而，本專利技術公開的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，比傳統的數據傳輸模塊更加簡單，功耗更低，而且使用方便。該基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊工作原理如下：首先傳感器模塊中包括的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電壓傳感器、電流傳感器和功率傳感器，將檢測到的溫度、濕度、壓力、電壓、電流和功率數據通過串口發送到Arduino控制板，Arduino控制板將各傳感器采集的數據根據傳輸協議封裝成數據包，然后在頭部和尾部加上相應字段。然后通過GPRS模塊發送給遠程數據中心。頭部字段和尾部字段作為識別標識，用于讓遠程數據中心識別此為數據包，并且可以檢驗數據的完整性。如圖2所示，本專利技術公開的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊的數據傳輸流程圖。GPRS數據傳輸流程主要有：初始化、連接服務器、發送數據和失敗重連、失敗重發初著幾個關鍵步驟。始化主要包括：選擇Client或Server模式，分別代表發送數據或接收數據；選擇定時發送時間間隔；設置遠程數據中心IP地址。初始化成功后會連接服務器，連接過程如果失敗會重新連接，如果連接超過最高連接次數還未連成功則返回錯誤碼。連接成功只發送封裝好的數據包，如果失敗會重新發送，如果發送超過最高發送次數還未成功則返回錯誤碼。發送成功則斷開本次連接，結束本次數據傳輸。經過初始化設定的時間后再次重新連接發送數據。數據傳輸協議開發主要是封裝符合自主應用需要的數據格式(即MQTT數據包)與傳輸失敗處理，MQTT協議是為工作在低帶寬、不可靠的網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而設計的協議。MQTT本身屬于是會屏蔽數據內容，有很高的安全性。在發送數據前，將各傳感器數據安裝一定順序組合，并且受到加入頭部和尾部，這樣數據傳輸與接收會更加的可靠。為了確保數據不丟失并，數據傳輸失敗會重新發送。GPRS模塊失敗重連與失敗重發都人為設定一個最高次數，避免可能的死循環，而導致數據傳輸模塊癱瘓。錯誤超過最高次數會，將會返回錯誤碼，等待下一次數據。本專利技術采用MQTT協議是一種小型傳輸，開銷小、網絡流量低，并且比傳統的數據傳輸協議更安全、更可靠。上述實施例為本專利技術較佳的實施方式，但本專利技術的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本專利技術的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，其特征在于，所述遠程數據安全傳輸模塊包括：控制芯片、GPRS模塊、SIM卡和傳感器模塊，所述SIM卡與所述GRPS模塊連接，所述控制芯片分別與所述GPRS模塊和所述傳感器模塊連接。
【技術特征摘要】
1.一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，其特征在于，所述遠程數據安全傳輸模塊包括：控制芯片、GPRS模塊、SIM卡和傳感器模塊，所述SIM卡與所述GRPS模塊連接，所述控制芯片分別與所述GPRS模塊和所述傳感器模塊連接。2.根據權利要求1所述的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，其特征在于，所述控制芯片為arduino控制板。3.根據權利要求1所述的一種基于GPRS的遠程數據安全傳輸模塊，其特征在于，所述傳感器模塊包括：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電壓傳感器和/或電流傳感器。4.根據權利要求2所述的一種基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳玉香，王子輝，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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