[发明专利]海洋表层拉格朗日测量数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋通讯监测领域，具体是一套海洋表层拉格朗日测量数据采集系统。

背景技术

随着科学技术的进步，海洋自主观测平台获取的海洋要素数据向多样化、高精度、大范围方向发展，成为促进海洋观测实现三维实时观测的重要方式。其中利用拉格朗日法测流的海洋表层漂流浮标由于其设计简单、成本低廉便于大范围布放的特点得到广泛应用，该类浮标主要将位置数据信息通过卫星或近岸无线信号传输给相应数据接收端。目前用于这方面的定位系统有GPS、“北斗”、ARGOS等，卫星通信系统有ARGOS、铱星、“北斗”,全球星等，上述通信系统均已开发出双向通讯模块，将其应用于海洋表层漂流浮标上，便于增强海洋观测的灵活性，提高海洋观测效率。

由于漂流浮标定位及数据传输易受海洋环境(海浪遮挡)影响，同时考虑到其低成本、长时间工作的设计要求，漂流浮标长期处于弱电弱信号状态。如何提高数据传输成功率成为一个重要的问题，对漂流浮标硬件和数据传输系统都提出新的设计要求。

目前国内外海洋表层漂流浮标应用广泛，建立起完整的海洋表层拉格朗日测量的数据采集系统，有利于提高数据利用率和数据检索效率，便于数据共享，进而降低观测成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一套海洋表层拉格朗日测量数据采集系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

海洋表层拉格朗日测量数据采集系统，其特征在于，包括海面自由漂流的拉格朗日观测平台和岸基数据中心；所述海面自由漂流的拉格朗日观测平台包括漂流浮标，所述漂流浮标位于海洋表层；所述岸基数据中心包括卫星数据接收站、数据中心服务器、用户计算机，所述卫星数据接收站通过通讯卫星接收漂流浮标采集的数据并通过互联网或局域网传输到数据中心服务器，所述数据中心服务器包括数据库，所述用户计算机通过互联网访问数据中心服务器的数据库检索数据，实时监控漂流浮标的运行状态；所述漂流浮标的内部模块包括单片机、定位模块、信息采集模块、供电模块、电源控制模块、存储模块、通讯模块、信号传输模块、磁感开关和控制端口，所述单片机通过集成控制电路板分别与定位模块、信息采集模块、供电模块、电源控制模块、存储模块、通讯模块、信号传输模块、磁感开关和控制端口集成连接；所述漂流浮标内部时钟的最短计时周期为5min；

所述海洋表层拉格朗日测量数据采集系统的工作流程为：所述漂流浮标内置时钟计时，负责唤醒单片机；所述单片机读取指令采集数据，并将数据压缩存储，然后按照指令通过无线电向通信卫星发射数据；所采集的数据经通讯卫星传输，由卫星数据接收站接收，并通过互联网或局域网传输至数据中心服务器；所述数据中心服务器根据预设协议自动分析数据完整度，在确认收到完整数据后，该数据在漂流浮标内存中被删除，并进行之前未成功发送数据的补发过程，补发数据完整性被确认后，该数据在漂流浮标内存中被删除；所述数据中心服务器将接收到的完整数据解压、合并、分类存储入数据库，并实时将漂流浮标的位置显现在电子地图上；所述用户计算机通过互联网访问数据中心服务器的数据库检索、下载数据，并实时查看漂流浮标电池电量和位移状态。

作为本发明进一步的方案：所述用户计算机还通过数据中心服务器向漂流浮标下达控制指令，更改漂流浮标的工作模式；所述漂流浮标的工作模式设定包括定位模块、信息采集模块的工作周期和信号发射周期的分别设定。

作为本发明再进一步的方案：所述漂流浮标内部的工作过程为：所述漂流浮标内部时钟按照最短计时周期唤醒单片机，所述单片机检测是否进入每日接收指令时间段、工作时间段或者发送时间段；若进入每日接收指令时间段，则单片机控制通讯模块接收指令，否则按原设定工作模式工作，当通讯模块在最短计时周期内收到新指令，则改变工作模式，并按新设定工作模式工作，否则按原设定工作模式工作；若达到工作时间段，则单片机依次控制定位模块和信息采集模块采集数据，完成数据压缩、存储任务，然后依据工作模式所设定的发送时间，完成数据发送，否则让系统休眠；若达到发送时间段，则由通讯模块发送存储模块中的数据，然后清空存储模块中对应数据，控制供电模块让系统休眠，否则直接控制供电模块让系统休眠。