[发明专利]一种实时监测浮标的模块化系统

说明书

本发明涉及一种实时监测浮标的模块化系统，包括多个传感器、主系统数据采集模块以及电源模块，还包括数量与传感器相对应的数据处理单元，每个传感器分别通过不同的数据处理单元与主系统数据采集模块电连接，电源模块分别与所有传感器、所有数据处理单元以及主系统数据采集模块电连接。本发明在主系统数据采集模块和传感器之间增加数据处理单元，加快了数据处理速度，同时也通过传感器和数据处理单元之间的模块化集成，主系统数据采集模块只需要采集数据，而不需要处理，而一般问题出现在数据处理过程中，出现问题时检修或更换数据处理单元或传感器即可，简化了检修步骤。

技术领域

本发明涉及海洋浮标技术领域，具体涉及一种实时监测浮标的模块化系统。

背景技术

现有的浮标数据采集系统大部分是根据不同传感器的配置要求制作相应的系统箱。由于每套浮标所连接的传感器不一样，因此进行系统集成时，都需要重新定制不同的系统箱和重新编写检验系统的程序代码，这样一来费时又费力。目前在系统中使用的主系统数据采集模块大部分采用美国Campbell公司的CR1000数据采集器。该数据采集器主要特点是能在恶劣环境或是在电池供电不足的环境下进行精确测量，而且在主电源断电后，通过不需要主电源支持也能够保存数据以及自己运行的SRAM内存和时钟，可以确保数据、程序和准确时间等信息不会丢失，充分保证浮标系统数据的可持续性和安全性。现有浮标体内CR1000数据采集器可以采集和处理数字量和模拟量这两类传感器数据。数字量传感器可通过串行口或并行口，直接接收或发送单字节或多字节的数据，比如我们常用USB接口或RS-232接口传输数字量数据。浮标体上安装的数字量传感器包括二氧化碳传感器、超声波气象站、波浪传感器、温盐深传感器、声学多普勒海流剖面仪这五种。这些传感器需要传输的字节，少的10多个字节（比如波浪传感器），多的400字节（比如声学多普勒海流剖面仪）。浮标体上安装的模拟量传感器主要有四分量净辐射传感器、温湿度传感器、大气压力传感器、能见度传感器、风速仪、电子罗盘、雨量传感器等，一般通过测量这些模拟量传感器的电压电流，再转换单位即可获得测量数据，此类传感器需要传输的数据一般只占1-2个字节（比如大气压力传感器数据2个字节）。

浮标体内数据采集及处理模块CR1000通过输入供电单元供电后，定时输电给各个数字量传感器和模拟量传感器，并以一定的周期扫描各个端口。如果检测到数字端口的缓存区上有数据，CR1000就会判断该数据是否是完整正确的数据，并将正确的原始数据保存到存储卡内，同时进行相应加密处理。而对于模拟量数据，CR1000的模拟量检测端口会定期检测仪器输出的模拟信号，然后按照公式将模拟信号转换成直观的数据。最后CR1000会按照最初设定的时间间隔，定期将已经处理加密后的数据通过铱星或其他无线设备发送到岸站的服务器内。

这种由CR1000进行数据采集和处理的连接方法，造成CR1000内部系统臃肿，处理速度慢，灵活性不够。另外，在每次需要更改数据采集和处理方式时都要更改CR1000对数据的采集处理方式，然后要对整个系统进行联调，并检测CR1000内部程序在处理每个数据时是否有干扰。如果要维护仪器数据，除了要检查仪器本身，还要检查CR1000的接口，再检查CR1000内部数据采集处理程序，由于CR1000同时采集处理多个传感器数据，还要分析长时间运行后其它仪器的数据采集处理程序是否有影响，总之，现有的浮标数据采集系统给检修工作带来极大的不便。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种既能加快数据处理速度，也能方便检修的一种实时监测浮标的模块化系统。

针对上述技术问题，本发明是这样加以解决的：一种实时监测浮标的模块化系统，包括多个传感器、主系统数据采集模块以及电源模块，还包括数量与传感器相对应的数据处理单元，每个传感器分别通过不同的数据处理单元与主系统数据采集模块电连接，电源模块分别与所有传感器、所有数据处理单元以及主系统数据采集模块电连接。