基于北斗三号短报文的气温采集方案
基于北斗的大气温度监测系统
目录
系统简介 2
适用领域 2
系统构架 3
系统原理 3
系统功能 3
产品介绍 4
6.1. 大气温度传感器 4
6.1.1. 产品外观 4
6.1.2. 性能参数 4
6.2. 数据采集终端/DTU 5
6.2.1. 产品外观 5
6.2.2. 功能特点 5
6.2.3. 产品参数 6
6.3. 北斗数传终端 12
6.3.1. 产品外观 12
6.3.2. 功能特点 12
6.3.3. 性能参数 12
6.4. 北斗指挥机 13
6.4.1. 产品外观 13
6.4.2. 产品组成 13
6.4.3. 产品功能 14
6.4.4. 性能参数 14
本系统是一种基于北斗短报文通讯方式和GPRS的温度采集系统。将采集的温度数据通过短报文或者GPRS等方式传输至监控终端平台，提供有效、可靠的通讯保障，形成全天候数据监测，为数据分析和决策提供有力支撑。
大中专院校、科研机构或组网于气象、化工、环境监测、交通运输、军事、农林、水文、大型工程和科研教学等领域。
本系统通过温度传感器将采集获得的数据通过485、Lora等有线或无线的方式传给数据采集终端（RTU、DTU等），数据采集终端再将获取的数据进行协议解析转换，将数据包通过RS232等串口传给北斗数传终端，北斗数传终端按照一定播报频度将数据上行上传至北斗卫星，再下行最终传输至北斗指挥机，指挥机将解算的数据通过串口方式传输给服务器，应用平台将得到的数据进行解析计算最终体现至应用平台上，由此形成一条整体的通讯链路。
硬件和软件均采用模块组合式开放性设计，可灵活组合使用。监测要素可按实际
需求选配。模块化设计极大的方便了后期设备的调试和升级。
通讯方式可根据传输距离来按需要选配，为方案提供最高的性价比。
可靠供电系统。提供市电、直流、太阳能、太阳能市电双电源、风光互补系统等多
种供电方式供用户选择。
采用外形美观、耐腐蚀的不锈钢、金属喷漆支架、野外防护箱供用户选配。
可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。
完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
灵活的系统组网方式。提供标准有线（485、232/ USB）、无线（GPRS/LAN
/卫星）等多种通讯方式供用户选择。
测量范围：-50℃ 至 100℃
准 确 度：±0.5℃
供电方式：DC2.5V
输出形式：0-2.5V
负载电阻: 电压型：RL≥1K
电流型：RL≤300Ω
工作温度：-50℃ 至 80℃
相对湿度：0-100%
一体化设计：集传统遥测终端机功能与2.5G/3G/4G/Ethernet/LoRa/NB-IoT传输功能于一体，实现水文/水资源数据的采集、存储、显示、控制、报警及传输等综合功能。
工业级设计：宽温设计，耐高低温，耐强电磁干扰。适用于各种恶劣的现场。采用完备的系统保护机制和防掉线机制，保证终端永远在线。
接口丰富、标准易用：提供2路翻斗式雨量计接口、2个RS232接口、2个RS485接口、1个SDI-12接口、8路模拟量输入接口、8路开关量输入接口、8路开关量输出接口，4路继电器输出接口、1个以太网接口、1个TF卡接口。
大容量数据存储空间：提供64MB的内部FLASH和外部TF卡数据存储空间，可存储10年以上的采集数据。
多种通信方式：GPRS/CDMA/3G/4G /LoRa/ NB-IoT/Ethernet为主传输通道、短信为备份传输通道；可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式。
低功耗设计：支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。
无线参数
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 无线模块 | 工业级无线模块 |
| 标准及频段 | 可支持：FDD-LTE、TD-LTE、CDMA2000 1xEV-DO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、GPRS/EDGE 可选单模、多模或全网通讯 |
| 理论带宽 | FDD-LTE：下行速率100Mbps，上行速率50Mbps TD-LTE：下行速率61Mbps，上行速率18Mbps WCDMA：下行速率42Mpbs，上行速率5.76 Mbps TD-SCDMA：下行速率4.2Mbps，上行速率2.2Mbps CDMA2000 1xEV-DO Rev. A：下行速率3.1Mbps，上行速率1.8Mbps GPRS/EDGE：速率171.2kbps/384kbps |
| 发射功率 | <24dBm |
| 接收灵敏度 | <-109dBm |
本地配置方式：支持5寸触摸屏、手机蓝牙APP和串口配置方式。
远程管理功能：支持远程参数配置（同时支持平台配置方式和短信配置方式）、远程程序升级。提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理（可选）。
NB-IoT参数
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 标准及频段 | B5：850MHz B8：900MHz B20：800MHz |
| 理论带宽 | 100bps-100Kbps |
| 发射功率 | 23±1dBm |
| 接收灵敏度 | <-129dBm |
LoRa参数
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 通信标准及频段 | 410MHz - 441MHz，1000KHz 步进，建议 433±5MHz，出厂默认 433.0 |
| 室内/市区通信距离 | 1km |
| 户外/视距通信距离 | 3.5km |
| 发射功率 | 100mW |
| 通信理论带宽 | 6级可调（0.3、1.2、2.4、4.8、9.6、19.2kbps） |
| 灵敏度 | ＜-140dBm |
BLE参数
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 标准及频段 | 支持蓝牙V4.2标准 2.4GHz，ISM频段 |
| 通信速率 | 8KB/S（Android） 6KB/S（IOS） |
| 发射功率 | +7dBm |
| 接收灵敏度 | -92dBm at 0.1%BER |
硬件系统
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| CPU | 工业级32位通信处理器 |
| FLASH | 512KB |
| SRAM | 256KB |
| SPI Flash | 64MB |
| TF卡 | 64GB（可选） |
接口类型
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 串口 | 1个RS232和3个RS485接口，内置15KV ESD保护，串口参数如下： 数据位：5、6、7、8位 停止位：1、1.5、2位 校验：无校验、偶校验、奇校验、SPACE及MARK校验 串口速率：110-230400bits/s |
| 指示灯 | 具有“SYS”指示灯 |
| 天线接口 | 蜂窝：1个标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧 LoRa/GPS/BT：1个标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧（可选） LoRa：1个标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧（可选） |
| SIM/UIM卡接口 | 标准的翻盖式用户卡接口，支持1.8V/3V SIM/UIM 卡，内置15KV ESD 保护 |
| 电源接口 | 工业级端子接口，内置电源反相保护和过流/过压保护 |
| 应用接口 | 1路翻斗式雨量计接口 |
| 应用接口 | 8路模拟量输入接口（16位AD、支持4-20mA电流信号输入，可选0-5V电压信号输入） |
| 应用接口 | 8路开关量输入接口（光隔离） 逻辑0：湿节点0-3VDC，或干节点导通 逻辑1：湿节点5-30VDC，或干节点断开 |
| 应用接口 | 8路开关量输出接口（光隔离） 最大切换电压：30VDC 最大切换电流：50mA 最大切换功率：150mW |
| 应用接口 | 4路继电器输出（光隔离） 最大切换电压：250VAC/30VDC 最大切换电流：1A 最大切换功率：30W |
| 应用接口 | 1个10/100Mbps以太网口（RJ45插座），自适应MDI/MDIX，内置1.5KV电磁隔离保护 |
| 应用接口 | 5路受控输出电源（额定电源12V/1A内置过流保护） |
供电
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 标准电源 | DC 12V/1.5A |
| 供电范围 | DC 5-36V |
功耗
| 工作状态 | 功耗 |
|---|---|
| 工作电流1 | <100mA@12VDC |
| 工作电流2 | <10mA@12VDC |
| 静态值守电流 | <2mA@12VDC |
| 备注：工作电流1测试条件：设备接 1 路 RS485 水位计和标准翻斗雨量计，在连上数据中心上传数据时的平均电流。 工作电流2测试条件：设备接 1 路 RS485 水位计和标准翻斗雨量计，做数据实时采集存储不上报中心。 | 备注：工作电流1测试条件：设备接 1 路 RS485 水位计和标准翻斗雨量计，在连上数据中心上传数据时的平均电流。 工作电流2测试条件：设备接 1 路 RS485 水位计和标准翻斗雨量计，做数据实时采集存储不上报中心。 |
物联特性
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 外壳 | 金属外壳，保护等级IP30。外壳和系统安全隔离，特别适合工控现场应用 |
| 外形尺寸 | 244x139x36 mm (不包括天线和安装件) |
| 重量 | 约800g(不包括天线、安装件及包装) |
其他参数
| 项 目 | 内 容 |
|---|---|
| 工作温度 | -35 至 +75ºC（-31 至 +167℉） |
| 储存温度 | -40 至 +85ºC（-40 至 +185℉） |
| 屏幕工作温度 | -20 至 +70ºC（-4 至 +158℉） |
| 屏幕存储温度 | -30 至 +80ºC（-30 至 +176℉） |
| 相对湿度 | 95%(无凝结) |
JYBD-S2-BD3
全天候的双向短报文通信和导航定位功能；
支持BDS/GPS双模工作，保证导航定位更加稳定；
集成化程度高，RDSS模块、RNSS模块及天线融于一体；
| 参数 | 参数 | 性能指标 | 性能指标 | 备注 | |
|---|---|---|---|---|---|
| RDSS 参数 | 接收信号灵敏度 | 接收信号灵敏度 | -127.6dBm | -127.6dBm | |
| RDSS 参数 | 发射功率 | 发射功率 | ≥39dBm | ≥39dBm | |
| RDSS 参数 | 载波抑制 | 载波抑制 | ≥30dBc | ≥30dBc | |
| RDSS 参数 | 调制相位误差 | 调制相位误差 | ≤3° | ≤3° | |
| RDSS 参数 | 定位/通信 | 定位/通信 | 定位、通信成功率：≥95% | 定位、通信成功率：≥95% | 无明显干扰情况下 |
| RDSS 参数 | 定位/通信 | 定位/通信 | 定位精度：≤100米 | 定位精度：≤100米 | |
| RDSS 参数 | 锁定时间 | 锁定时间 | 冷启动首捕时间： ≤2 s | 冷启动首捕时间： ≤2 s | |
| RDSS 参数 | 锁定时间 | 锁定时间 | 失锁重捕时间： ≤1 s | 失锁重捕时间： ≤1 s | |
| RNSS 参数 | 输入频点 | 输入频点 | RNSS B1 + GPS L1 | RNSS B1 + GPS L1 | |
| RNSS 参数 | 数据更新率 | 数据更新率 | ≥1Hz | ≥1Hz | 默认1Hz |
| RNSS 参数 | 首次定位时间 | 首次定位时间 | 冷启动时间： | ≤35s | |
| RNSS 参数 | 首次定位时间 | 首次定位时间 | 热启动时间： | ≤2s | |
| RNSS 参数 | 首次定位时间 | 首次定位时间 | 重捕获时间： | ≤2s | |
| RNSS 参数 | 定位 精度 | 水平 | ≤5m | ≤5m | 开阔地 |
| RNSS 参数 | 定位 精度 | 高程 | ≤10m | ≤10m | 开阔地 |
| RNSS 参数 | 测速精度 | 测速精度 | ≤1.0m/s | ≤1.0m/s | |
| RNSS 参数 | 灵敏度 | 捕获 | -144dBm | -144dBm | |
| RNSS 参数 | 灵敏度 | 跟踪 | -159dBm | -159dBm | |
| 其他参数 | 工作电压 | 工作电压 | 推荐 24V | 推荐 24V | 12-28V |
| 其他参数 | 串口 | 串口 | RS232 | RS232 | |
| 其他参数 | 串口波特率 | 串口波特率 | 4800-115200bps | 4800-115200bps | 出厂默认19200bps |
| 其他参数 | 功耗 | 待机 | ≤1.5W | ≤1.5W | 电源的供电参考要求： 电源输出能力≥50W |
| 其他参数 | 功耗 | 发射 | ≤45W（瞬态功耗，≤200mS） | ≤45W（瞬态功耗，≤200mS） | 电源的供电参考要求： 电源输出能力≥50W |
| 其他参数 | 温度 范围 | 工作 | -40 至 +85℃ | -40 至 +85℃ | SIM卡使用温度-20 至 +70℃ |
| 其他参数 | 温度 范围 | 存储 | -40 至 +85℃ | -40 至 +85℃ | |
| 其他参数 | 重量 | 重量 | ≤450g | ≤450g | 仅为主机重量，不包括电缆线 |
北斗指挥型用户机由主机、天线、天线电缆、串口连接线、电源线等组成，如图1所示。
图1 北斗指挥型用户机组成图
设备自检功能；
用户授权与安全管理功能；
定位功能；
通信功能；
指挥功能；
位置报告功能；
组网功能；
内置大容量电池，可应急使用。
接收信号频率：2491.75±4.08MHz；
接收灵敏度：观测卫星角度为方位角0°-360°，仰角20°-70°，用户机天线输入端卫星信号电平为-157.6dBW时（仰角小于50°时为-124.6dBW），接收信号误码率不大于1×10-5；
接收通道数：≥6；
首次捕获时间：≤2s（95%，用户机从开机至接收并解调出波束信息所需的时间）；
失锁重捕时间：≤1s（95%）；
双向零值：1ms±10ns。
发射信号频率：1615.68±4.08MHz；
发射信号频率准确度：优于5×10-7；
发射信号EIRP值：方位角0°-360°，仰角20°-70°时，发射信号EIRP值≥6dBW，且≤19dBW；
载波相位调制偏差：≤3°；
发射信号载波抑制：≥30dB。
接收频率：BDS B1频点、GPS L1频点；
定位精度：≤10m；
测速精度：≤0.2m/s；
捕获灵敏度：-148dBm；
跟踪灵敏度：-156dBm；
首次定位时间：≤50s；
定位更新率：1Hz（默认）；
定位精度：有标校站地区≤20米（1σ）；无标校站地区：≤100米（1σ）；
定位成功率：≥95%；
监收成功率：≥95%；
指挥管理能力：下属用户最多可达200个；
动态范围：≤300km/h；
可靠性：MTBF≥5000h；
维修性： MTTR≤30min；
待机功耗：≤5W；
内置电池待机时间：≥24h；
整机外形尺寸（mm）：
主机（长×宽×高）：410×310×41（含包胶）；
天线（直径×高）：φ220×126（含法兰盘）；
包装箱（长×宽×高）：615×430×290（不含拉杆）
整机重量：≤7Kg（不含笔记本电脑及配套电缆）
线缆长度：30米；
整机使用寿命：3年；
设备供电：100-240VAC，50-60Hz市电。
工作温度：主机：-20℃ 至 +55℃；
天线：-40℃ 至 +85℃；
存储温度：主机：-20℃ 至 +55℃；
天线：-40℃ 至 +85℃；
振动：能承受GJB150.16A中“20 地面车辆”所规定的试验条件，而具有保持结构和性能完好的能力；
符合GJB151A-97和GJB152A-97军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求。测试2MHz至18GHz电场辐射敏感度（RS103），1MHz至18GHz天线谐波和杂散输出辐射发射（RE103）。
| 关键词 | 一句话解读 |
|---|---|
| 北斗三号短报文 | 无公网/无地面网络区域的数据回传通道，中国自主可控 |
| 大气温度传感器 | 系统监测核心部件，户外无人值守长期工作 |
| 数据采集终端DTU | 采集传感器数据并经北斗短报文发送的中间设备 |
| 系统构架 | 传感器→DTU→北斗三号卫星→中心接收站的端到端链路 |
| 适用领域 | 无人区气象监测、电力、应急、边海防等物联网场景 |
| SATIOT | 卫星+物联网融合方案的典型落地形态 |