[文章]基于OpenHarmony的智联北斗海防系统
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基于OpenHarmony的智联北斗海防系统
本项目由黎明职业大学唐源、李辉、魏依平同学完成，作品获得福建省首届开源鸿蒙开发者大赛三等奖，感谢王国栋老师倾情供稿！
1、项目背景
深耕蓝色国土，经略蓝色海洋，必须以强大的海洋防务力量为根基。边海防的稳固直接关系国家主权、领土完整、海洋权益和安全，关系国家经济发展、社会稳定和民族团结。随着国内外安全环境变化，边境与沿海地区日益成为内外矛盾和利益交汇地带、向周边地区拓展国家战略利益前沿地带、维护地区和国内稳定敏感地带，战略地位十分突出。在新形势下，我边海防建设与发展也面临突出挑战和历史机遇。
智能技术、无人技术、新概念武器、新形态装备技术、新一代通信技术等创新科技，已逐渐显露出颠覆和超越传统作战模式和装备能力的巨大潜力，推动海洋防务领域新一轮革命的快速到来。积极开辟海洋防务作战新空间，大幅拓展传统装备体系的能力边界，将催生海洋防务系列新样式、新装备、新应用的快速非线性涌现和非对称迭代。
2、项目简介
2.1 项目描述
此项目主要用国产开源OpenHarmony操作系统开发环境参数检测、网络连接、采集北斗信息等应用。以云服务器为基础构建智联北斗系统服务平台，实现云平台与传感网络系统的通信连接管理等；构建远程信息管理和控制的 Web 应用平台。充分利用互联网和 Web 技术为海防部门提供实时监测、信息管理等功能，在我国海域进行智能管理提高处理效率，实现海防管理的科学化、系统化、实时化。
2.2 功能说明
海船上安装有各类传感器可以实时采集海船上的数据，主要包括位置信息、温湿度、各方位的光照强度。
海船上可以利用采集到的光强数据，自动对船载各类传感器实现不断电供电。同时具有一键报警功能(险情通知)。
海防部门通过无线接收海船上的一键报警(险情播报)，并在TFT屏上显示各船只的实时温湿度数据。
通过云服务器的数据传输到web端可视化界面上实现检测各船只的实时定位及温湿度值。
Web端可以控制港口的闸门开关，从而实现远程控制各船只进出港口的管理。险情知情按键（当海防部门接收到险情播报时会根据船只当前的实时位置派出就近的支援队后按下险情知情按键告知船上人员已派出就近支援团队）。显示船只基本信息及实时位置、实时的温湿度光敏的折线图等信息。
Springboot中台可以接收海船传输的实时数据并储存到云端的数据库，同时web端也可以显示实时的数据折线。储存的数据包括：船号、北斗定位信息、温度、湿度、光强，方便后续对数据分析处理。
2.3 系统功能模块划分
智联海防系统采用四层物联网模型结构分别是感知层、网络层、平台层和应用层。其中感知层为海船上的环境参数检测功能，负责位置信息、温湿度、光照强度等信息的采集任务；网络层包括网络接入功能以及信息传输功能（信息传输功能主要是将感知层获取的数据上传到云服务系统，同时将云服务器的信息或指令下发给感知层设备）。网络层使用Wi-Fi通信方式接入网络，采用MQTT协议等推送数据信息到平台层和应用层。云服务主要是平台层功能，负责设备管理、命令下发、数据存储等管理功能。应用层则利用云服务器提供的web端来实现数据的可视化。
<br>2.4 项目展示
智联北斗海防系统模型实物
海防船
海防部门tft屏数据展示
web按键展示
温湿度历史数据展示
轨迹查询
3、硬件方案
<br>3.1 硬件总体框架
3.2 主控芯片
采用小凌派RK2206 OpenHarmony开发板，主控为瑞芯微RK2206芯片，200MHz主频，RAM 256KB、ROM16KB、PSRAM 8M、FLASH 8M。板载NFC Tag芯片及天线，可实现OpenHarmony“碰一碰”功能。支持 IEEE 802.11b/g/n 制式，AP 模式。USB 2.0 、SDcard /SPI/I2C 接口、麦克风接口、E53 接口（包含 UART、 I2C、ADC、DAC、PWM、5 个 GPIO）。一根TypeC USB线，即可实现供电、下载等功能。一根TypeC USB线，可支持串口调试功能。
3.3 北斗定位芯片模块
北斗模块采用UM220-IV，支持3.3V供电，通信协议采用串口通信。
3.4 温湿度传感器
温湿度传感器采用SHT30，支持2.4V供电，通信协议采用IIC。
3.5 TFT显示屏
显示屏采用2.4寸TFT液晶，支持5V或者3.3V供电，通信协议采用spi协议。
3.6 舵机（模拟闸门）
舵机采用MG955舵机，支持5V或者3.3V供电。
3.7 OLED液晶显示屏
oled显示屏采用SSD1306显示屏，支持3.3V供电。通信协议IIC。
3.8 功放板
采用MAX98357，支持支持5V或者3.3V供电，通信协议采用spi协议。
3.9 光敏传感器
光敏电阻模块可3.3V供电，采用ADC采集。
3.10 其他硬件
三色灯、单颗大按键由I/O接口实现控制。
4、软件方案
4.1 港口功能设计
<br> 当海船出入港口时海防部门控制室可以通过网页端的控制按钮控制港口的闸门的开关。
4.2 温湿度光敏数据采集及显示
海船上采集温湿度光敏数据显示在oled屏上并根据mqtt发送至中台。
4.3 北斗数据采集及显示
接收北斗数据部分代码：
云端对接收到的北斗数据报文进行解析：
5、项目总结和展望
<br> 本项目设计硬件选用小凌派开发板搭载瑞芯微低功耗、高集成的无线局域网处理器RK2206，支持OpenHarmony操作系统，采用物联网解决方案。通过模型演示充分体现项目的实用性，可全天候、全时段、全方位对海防一线重点地段、区域进行远程定位监控。值班人员可在值班室迅速掌控边境动态，及时发现紧急情况并上报。从导航到系统完全是由我国自主研发，保证了国家信息安全，打破发达国家技术垄断，兼具功能性和实用性。本项目虽然实现功能，但仍存在不足之处，海上情况多变北斗信号不稳定、联系方式单一等问题还待后续解决。
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