[发明专利]基于多缆通信的近海环境监测数据传输系统

摘要

基于多缆通信的近海环境监测数据传输系统。本发明公开了有缆遥控潜器、载人深潜器、自主水下潜器、水下滑翔机等观测技术可以实现海底的现场观测，但是受海况、能源等技术限制，无法进行连续长期的观测。本发明包括显示器、上位机、岸上集成箱、水下核心仓和电源数据传输电缆。岸上集成箱包括岸上核心板、岸上底板和岸上核心板总线。岸上底板包括岸上通讯电路、USB电路、岸上电源电路、程序下载调试电路、岸上显示电路和外部通讯电路。水下核心仓包括水下核心板、水下底板和水下核心板总线。水下底板包括水下通讯电路、数据采集电路、水下电源电路和水下程序下载调试电路。本发明能够实现多个水下传感器数据的传输，且即能够接收模拟信号又能够接收数字信号。

主权项

1.基于多缆通信的近海环境监测数据传输系统，包括显示器、上位机、岸上集成箱、水下核心仓和电源数据传输电缆；其特征在于：所述的岸上集成箱包括岸上核心板、岸上底板和岸上核心板总线；所述的岸上底板包括岸上通讯电路、USB电路、岸上电源电路、程序下载调试电路、岸上显示电路和外部通讯电路；岸上电源电路通过第一岸上电源转换模块、第二岸上电源转换模块和岸上降压芯片为岸上核心板、岸上通讯电路、USB电路、程序下载调试电路、岸上显示电路、外部通讯电路；USB电路通过岸上核心板总线与岸上核心板连接；USB电路通过第一USB连接器连接鼠标或U盘；岸上程序下载调试电路通过岸上核心板总线与岸上核心板连接，通过第二USB连接器为岸上核心板烧录程序；外部通讯电路通过第一岸上电平转换芯片和第二岸上电平转换芯片连接岸上核心板与上位机；岸上显示电路通过数模转换器将岸上核心板传输来的模拟信号转换为数字信号后通过VGA接口座传输给显示屏；岸上显示电路通过显示连接排座与岸上核心板相连；岸上通讯电路通过第一岸上通讯芯片、第二岸上通讯芯片将水下核心仓传输来的数据通过岸上核心板总线传输给岸上核心板；所述的水下核心仓包括水下核心板、水下底板和水下核心板总线；水下底板包括水下通讯电路、数据采集电路、水下电源电路和水下程序下载调试电路；水下电源电路通过第一水下电源转换模块、第二水下电源转换模块、第三水下电源转换模块、第四水下电源转换模块及第五水下电源转换模块为水下核心板、水下通讯电路、数据采集电路及水下程序下载调试电路供电；水下通讯电路通过第一水下通讯芯片、第二水下通讯芯片将水下核心板传输来的数据，并通过电源数据传输电缆与岸上通讯电路连接；岸上核心板及水下核心板均采用型号为EM9170的工控主板；所述的数据采集电路包括模拟信号采集单元、第一数字信号采集单元和第二数字信号采集单元；模拟信号采集单元包括双运算放大器和第三水下接插件；双运算放大器包括第一运算放大器和第二运算放大器；第一运算放大器的正向供电端接水下电源电路的5V输出端，反向供电端接第一数字地线，反相输入端、输出端与电阻R41的两端分别相连，正相输出端接电阻R35及电阻R39的一端；电阻R39的另一端接第一数字地线；电阻R35的另一端接第三水下接插件的2引脚；第二运算放大器的反相输入端、输出端与电阻R42的两端分别相连，正相输出端接电阻R36及电阻R40的一端；电阻R40的另一端接第一数字地线；电阻R36的另一端接第三水下接插件的1引脚；第一运算放大器的输出端为数据采集电路的第一模拟信号输出端；第二运算放大器的输出端为数据采集电路的第二模拟信号输出端；数据采集电路的第一模拟信号输出端及第二模拟信号输出端均与水下核心板总线相连；所述的第一数字信号采集单元包括第一水下电平转换芯片和第四水下接插件；第一水下电平转换芯片的型号为MAX232DRG4；第一水下电平转换芯片的1引脚接普通电容C54的一端，2引脚接普通电容C57的一端，3引脚连接普通电容C54的另一端；普通电容C57的另一端接水下电源电路的5V输出端；第一水下电平转换芯片的4引脚接普通电容C58的一端，5引脚接普通电容C58的另一端，6引脚接普通电容C59的一端，普通电容C59的另一端接第一数字地线；第一水下电平转换芯片的13引脚接第十九保险丝的一端，14引脚接第十八保险丝的一端，15引脚接第一数字地线及普通电容C55的一端，16引脚接水下电源电路的5V输出端及普通电容C55的另一端；第十八保险丝、第十九保险丝的另一端与电阻R43、电阻R44的一端分别相连；电阻R43、电阻R44的另一端与瞬态二极管D11、瞬态二极管D15的一端分别相连，还与第四水下接插件的4、6引脚分别相连；瞬态二极管D11、瞬态二极管D15的另一端均接第四水下接插件的2引脚及第一数字地线；第四水下接插件的1引脚接瞬态二极管D16、瞬态二极管D17的一端及第一数字地线，3引脚接瞬态二极管D17的另一端及电阻R46的一端，5引脚接瞬态二极管D16的另一端及电阻R45的一端；电阻R45、电阻R46的另一端与第二十一保险丝、第二十二保险丝的一端分别相连；第二十一保险丝的另一端为数据采集电路的第二数字信号接收端；第二十二保险丝的另一端为数据采集电路的第二数字信号发送端；第一水下电平转换芯片的11引脚为数据采集电路的第四数字信号发送端，12引脚为数据采集电路的第四数字信号接收端；数据采集电路的第二数字信号接收端、第四数字信号发送端、第四数字信号发送端及第四数字信号接收端均与水下核心板总线相连；所述的第二数字信号采集单元包括第二水下电平逻辑芯片、第三水下电平逻辑芯片、第一接口芯片、第二接口芯片和第五水下接插件；第二水下电平逻辑芯片及第三水下电平逻辑芯片型号均为MM74HCT14MTCX；第一接口芯片及第二接口芯片的型号均为SN75LBC184DR；第二水下电平逻辑芯片的2引脚与3引脚相连，9引脚与10引脚相连；第二水下电平逻辑芯片的4引脚接普通二极管VD3的负极及电阻R48的一端，5引脚接普通二极管VD3的正极及电阻R48的另一端及普通电容C60的一端；普通电容C60的另一端接第一数字地线；第二水下电平逻辑芯片的6引脚接第一接口芯片的2及3引脚，8引脚接第一接口芯片的4引脚；第一接口芯片的1引脚接电阻R47的一端，8引脚接电阻R47的另一端、普通电容C61、普通电容C62、第一接口芯片的8引脚的一端及水下电源电路的5V输出端；普通电容C61、普通电容C62的另一端均接第一数字地线；第一接口芯片的6引脚连接电阻R49、电阻R51、瞬态二极管D18的一端及第五水下接插件的4引脚，7引脚接电阻R52、瞬态二极管D19的一端、电阻R49的另一端及第五水下接插件的2引脚；电阻R52、瞬态二极管D18及瞬态二极管D19均接第一数字地线；电阻R51的另一端接水下电源电路的5V输出端；所述第三水下电平逻辑芯片的2引脚与3引脚相连，9引脚与10引脚相连；第三水下电平逻辑芯片的4引脚接普通二极管VD4的负极及电阻R54的一端，5引脚接普通二极管VD4的正极及电阻R54的另一端及普通电容C63的一端；普通电容C63的另一端接第一数字地线；第三水下电平逻辑芯片的6引脚接第二接口芯片的2及3引脚，8引脚接第二接口芯片的4引脚；第二接口芯片的1引脚接电阻R53的一端，8引脚接电阻R53的另一端、普通电容C64、普通电容C65的一端、第二接口芯片的8引脚及水下电源电路的5V输出端；普通电容C64、普通电容C64的另一端均接第一数字地线；第二接口芯片的6引脚接电阻R57、电阻R55、瞬态二极管D20的一端及第五水下接插件的3引脚，7引脚接电阻R56、瞬态二极管D21的一端、电阻R57的另一端及第五水下接插件的1引脚；电阻R56、瞬态二极管D20及瞬态二极管D21均接第一数字地线；电阻R55的另一端接水下电源电路的5V输出端；第二水下电平逻辑芯片的1引脚与11引脚相连，作为数据采集电路的第三数字信号发送端；第一接口芯片的8引脚为数据采集电路的第三数字信号接收端；第三水下电平逻辑芯片的1引脚与11引脚相连，作为数据采集电路的第一数字信号发送端；第二接口芯片的8引脚为数据采集电路的第一数字信号接收端；数据采集电路的第三数字信号接收端、第三数字信号接收端、第一数字信号发送端及第一数字信号接收端均与数据采集电路相连。