[发明专利]一种事件触发式波浪水池/水槽实验装置及其方法

说明书

本发明属于海洋工程实验技术领域，一种事件触发式波浪水池/水槽实验装置及其方法，其中方法包括以下步骤：(1)设计采集控制程序，(2)仪器设备的电气连接，(3)仪器设备的安装，(4)存入配置文件，(5)上电运行系统，(6)载入造波波谱文件，(7)检测事件的发生，(8)进行采集停止条件的判断，(9)根据实验要求选择是否需要进行数据整理工作，(10)按实验要求更换波谱文件。该实验装置仅通过网线便将海工实验室模型试验所用传感仪器与造波控制融合为一个整体，在事件触发下进行现场数据的自动采集控制，充分发挥EtherCAT网络的分布时钟同步控制性能，大幅度提高了实验系统整体的同步性能和实验数据采集效率。

技术领域

本发明涉及一种事件触发式波浪水池/水槽实验装置及其方法，属于海洋工程实验技术领域。

背景技术

模型试验研究是海洋工程实验室科研工作的重要组成部分。将按工程比例设计好的模型放置在波流水池/水槽中，通过与人工波浪场/流场的相互作用研究，可以很好地对设计思路进行验证，同时也可以发现将来工程中存在的技术隐患。因此，拥有一套高效、先进的实验系统成为海工实验室建设的一项重要内容。

为了满足海洋工程研究的需要，国内外许多家科研单位均针对海洋工程所需要的仪器设备投入了研发力量。发展至今，海工模型试验所需要的传感仪器和海洋环境模拟系统基本上均可在市场中找到相关的产品。因此，以现今实验仪器种类的丰富程度很容易使一个海工实验室通过仪器的采购便具备模型试验能力。然而，实验设备种类与数量的具备仅是做好模型试验的一个必要条件，能否获得高质量的实验数据除了依赖于实验者的实验技术水平外，还取决于所搭建实验平台的整体性能和误差控制水平。目前在模型试验过程中，波流控制系统与数据采集系统是独立工作的，实验时工作人员往往凭经验选择数据采集的开始时刻与停止时刻，这将导致后期数据分析时出现大量的冗余数据，给分析带来很大的问题。另外，实验过程中由于各个仪器规格不一样，所以很难做到所有仪器同步工作，这一问题导致每台仪器所采集的数据均带有各自的时钟属性，很难在后面的分析中进行数据对齐。除此之外，缺乏一体化控制的各个仪器布放在实验室的各个位置，现场线缆混乱，易导致安全事件发生。因此构建一套完善的系统级实验平台对于海工实验室的建设是极其重要的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种事件触发式波浪水池/水槽实验装置及其方法。该实验装置不仅能够将水池/水槽造波设备与各类传感器按统一时钟有机地结合在一起，而且可以按照波浪产生事件自动完成数据采集任务，因此可以大幅度减少冗余数据的产生，从而提高数据分析的效率；同时也大大降低数据对齐的误差。

为了实现上述发明目的，解决己有技术中存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种事件触发式波浪水池/水槽实验数据采集方法，包括以下步骤：

步骤1、设计采集控制程序，在安装有造波控制的Windows PC机也叫主控机中设计采集控制程序，这里采用VC++进行程序设计，该程序启动造波控制程序exe文件，并通过FindWindow(...)和SendMessage(...)指令控制造波操作界面上的造波启动按钮和停止按钮，此外该程序包括EtherCAT网络控制功能，并运行为EtherCAT主站DC分布时钟模式，是为了保证实验系统各个部分的同步采集性能；

步骤2、仪器设备的电气连接，将实验用的所有采集仪器并入EtherCAT网中，主控机作为网络的主站，经由网卡通过网线与EtherCAT数据采集板相连，这里的EtherCAT数据采集板采用STM32F407+ET1100的方式进行构建，而各个传感器也根据各自的接口与EtherCAT数据采集板连接在一起作为网络从站，此时浪高仪、点压力计模拟信号输出传感器通过AD接口接入EtherCAT数据采集板，而对于多普勒ADV流速仪即声学ADV传感器、基于立体视觉的六分量运动测量系统即光学运动测量传感器均有RS485/RS232协议数据输出方式，因此通过RS485/RS232接口接入EtherCAT数据采集板，同时EtherCAT数据采集板上的Trig触发信号接入各自传感器的触发端口；