本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊。

背景技術(shù)：

隨之物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與傳輸也將會(huì)得到越來越多的重視?，F(xiàn)有的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊產(chǎn)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(diǎn)：

1、CPU控制模塊I/O接口少，可接入傳感器數(shù)量受限。

2、電源模塊過于復(fù)雜，功耗大。

3、不可用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，受網(wǎng)絡(luò)限制。

4、模塊多，價(jià)格偏高。

5、通信安全性低，并且容易丟失數(shù)據(jù)。

6、配置安裝復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種更簡(jiǎn)便、使用范圍更廣、安全性更高的基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊。

本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊，所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)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GPRS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(jìn)一步地，所述控制芯片為arduino控制板。

進(jìn)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(jìn)一步地，所述傳感器模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給所述Arduino控制板。

進(jìn)一步地，所述Arduino控制板接收到所述傳感器模塊的數(shù)據(jù)后，將各傳感器數(shù)據(jù)整按照預(yù)先定義的數(shù)據(jù)包協(xié)議數(shù)據(jù)順序并加上頭尾字段整合成待發(fā)送數(shù)據(jù)包，通過所述GPRS模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。

進(jìn)一步地，所述GPRS模塊采用基于TCP/IP的MQTT協(xié)議與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、本實(shí)用新型采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式，Arduino控制板每隔一段時(shí)間才讀取傳感器模塊數(shù)據(jù)，而讀取之后會(huì)立即發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，所以不需要額外添加存儲(chǔ)模塊。并且Arduino控制板只需要提高5V電壓，Arduino 內(nèi)置有電源轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)復(fù)雜的電源模塊。Arduino控制板提供了60多個(gè)外設(shè)I/O，內(nèi)設(shè)多個(gè)串口，可以直接連接多個(gè)傳感器，無需外接RS232/RS485等模塊。因而，本實(shí)用新型公開的基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊，比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊更加簡(jiǎn)單，功耗更低，而且使用方便。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型公開的一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊的組成框圖；

圖2是本實(shí)用新型公開的一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊的組成框圖。設(shè)計(jì)方案內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議開發(fā)。

硬件設(shè)計(jì)如下：該基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)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GPRS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(nèi)置TCP/IP協(xié)議的 SIM800A作為數(shù)據(jù)傳輸工具。傳感器模塊可以根據(jù)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(lián)網(wǎng)最流行的Arduino控制板，它有足夠多的外設(shè)I/O，多組串行通信接口，無需外接RS232等模塊即可采集設(shè)備所有運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

傳感器模塊現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給Arduino控制板， Arduino控制板將各傳感器數(shù)據(jù)整合成定義好的MQTT協(xié)議數(shù)據(jù)格式，加上頭部和尾部字段，通過GPRS模塊根據(jù)自主設(shè)計(jì)的MQTT協(xié)議發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。

本實(shí)用新型采用的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式，Arduino控制板每隔一段時(shí)間才讀取傳感器模塊數(shù)據(jù)，而讀取之后會(huì)立即發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，所以不需要額外添加存儲(chǔ)模塊。并且Arduino控制板只需要提高5V電壓， Arduino內(nèi)置有電源轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)復(fù)雜的電源模塊。Arduino控制板提供了60多個(gè)外設(shè) I/O，內(nèi)設(shè)多個(gè)串口，可以直接連接多個(gè)傳感器，無需外接RS232/RS485 等模塊。因而，本實(shí)用新型公開的一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊，比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊更加簡(jiǎn)單，功耗更低，而且使用方便。

該基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)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(cè)到的溫度、濕度、壓力、電壓、電流和功率數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到Arduino控制板，Arduino控制板將各傳感器采集的數(shù)據(jù)根據(jù)傳輸協(xié)議封裝成數(shù)據(jù)包，然后在頭部和尾部加上相應(yīng)字段。然后通過 GPRS模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。頭部字段和尾部字段作為識(shí)別標(biāo)識(shí)，用于讓遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心識(shí)別此為數(shù)據(jù)包，并且可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性。

如圖2所示，本實(shí)用新型公開的一種基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全傳輸模塊的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。GPRS數(shù)據(jù)傳輸流程主要有：初始化、連接服務(wù)器、發(fā)送數(shù)據(jù)和失敗重連、失敗重發(fā)初著幾個(gè)關(guān)鍵步驟。始化主要包括：選擇Client或Server模式，分別代表發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)；選擇定時(shí)發(fā)送時(shí)間間隔；設(shè)置遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心IP地址。初始化成功后會(huì)連接服務(wù)器，連接過程如果失敗會(huì)重新連接，如果連接超過最高連接次數(shù)還未連成功則返回錯(cuò)誤碼。連接成功只發(fā)送封裝好的數(shù)據(jù)包，如果失敗會(huì)重新發(fā)送，如果發(fā)送超過最高發(fā)送次數(shù)還未成功則返回錯(cuò)誤碼。發(fā)送成功則斷開本次連接，結(jié)束本次數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過初始化設(shè)定的時(shí)間后再次重新連接發(fā)送數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議開發(fā)主要是封裝符合自主應(yīng)用需要的數(shù)據(jù)格式(即 MQTT數(shù)據(jù)包)與傳輸失敗處理，MQTT協(xié)議是為工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議。MQTT本身屬于是會(huì)屏蔽數(shù)據(jù)內(nèi)容，有很高的安全性。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，將各傳感器數(shù)據(jù)安裝一定順序組合，并且受到加入頭部和尾部，這樣數(shù)據(jù)傳輸與接收會(huì)更加的可靠。為了確保數(shù)據(jù)不丟失并，數(shù)據(jù)傳輸失敗會(huì)重新發(fā)送。GPRS模塊失敗重連與失敗重發(fā)都人為設(shè)定一個(gè)最高次數(shù)，避免可能的死循環(huán)，而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸模塊癱瘓。錯(cuò)誤超過最高次數(shù)會(huì)，將會(huì)返回錯(cuò)誤碼，等待下一次數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型采用MQTT協(xié)議是一種小型傳輸，開銷小、網(wǎng)絡(luò)流量低，并且比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議更安全、更可靠。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。