[发明专利]一种用于水下测量的电子模块系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制水下设备进行实时的观察、测量以及数据采集的系统和方法，具体的说是一种用于水下测量的电子模块系统及方法。

背景技术

随着科学技术的蓬勃发展，对河流及海洋观测需求也日益增加，观测内容也从物理、化学、生物到地质等学科，应用领域包含基础科学研究、资源与能源勘探开发利用、灾害预防与环境保护、航海与军事等方面。假如把地面看作地球科学的第一个测量平台，把空中的遥测遥感看作第二个测量平台，那么在水中的观测节点则是第三个测量平台。

传统的河流及海洋观测通常是依靠单一的传感器，这样功能比较单一，实时性差，而且通常只能被动的接收环境数据，而无法主动的进行控制。目前，随着控制技术的不断完善，系统的构成方式不断改进，可以通过增设水下节点来实现更加全面、可靠的观测以及控制。一般的，节点与陆地的控制端通过水密电缆进行连接，这样就可以为节点以及其搭载的设备提供能源以及信息的通路。但是由于对控制的可靠性要求高，对环境的适应性要强等因素，整套控制系统的成本一般较高，体积也比较大，所以制约了其使用范围。从改善其功能以及增加可用性方面考虑，应当选取成本较低并且运行稳定的主控制器；同时增强控制线路的可靠性，并提供多种设备以及通信接口；另一方面控制程序的功能要更加全面，要能够满足不同环境下的测量和控制要求，控制思想要突出智能化，能够判断处理相应的故障情况，并提供故障信息，从而实现长期连续实时自动的水下控制与测量。

发明内容

针对现有技术中测量设备及方法存在的问题，本发明提供了一种测试功能较为齐全、可实时测量、体积较小、高可靠性的用于水下测量的电子模块系统及方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于水下测量的电子模块系统，包括：

温度测量单元，用于测量水下密封舱内的温度，输出信号与控制管理电路连接；

控制管理电路，输入端连接温度测量单元，用于接收温度测量单元的输出信号，得到温度变化值；内部的继电器控制端与微控制器系统连接，用于接收针对触点的控制指令；输出的模拟信号与微控制器系统连接，用于将系统的状态参数传递给微控制器；

微控制器系统，与光电转换电路通过串口连接，用于将测量到的数据信息传递至光电转换电路；

光电转换单元，用于光信号和电信号的转换，并通过光纤与上位机进行数据交互；

电源模块，用于将220V交流电转换为24V直流电以及5V直流电，提供给以上模块。

所述控制管理电路用于电压、电流的采样测量，提供可控触点，并集成有绝缘测试电路，以及湿度检测电路。

所述微控制器系统包括：

AD采样模块，输入端连接控制管理电路输出的模拟信号，输出端通过PC104总线连接主控模块；

主控模块，输出端通过PC104总线连接主控模块；

光隔离数字输出模块，输出端连接控制管理电路的继电器控制端。

所述微控制器系统还连接上位机，与上位机进行数据交互。

所述主控模块基于Intel Atom N455/D525处理器，支持667/800MHz DDR3内存，同时包含一个更新的第三代图形处理核心，并支持64位操作系统。

所述光电转换单元采用瑞赛特8541A型光纤至RS232/422/485转换器。

一种用于水下测量的电子模块方法，包括以下步骤：

当所述系统上电之后，主控模块首先对微控制器系统进行自检，如果自检结果正常，则自动启动控制流程；

微控制器系统解析上位机发送的指令，根据指令控制相应的输出端进行动作，同时通过控制管理电路和温度测量单元进行模拟信号的采样，并将这些采样信号转化为数据，再进行格式的变化以及打包处理，并通过串口将数据发送给光电转换单元；

当密封舱内出现过温、过湿，或者线路出现过压、过流现象时，控制管理电路向微控制器系统发出异常信号，微控制器系统作出判断后，发出提示信息或者切断电源模块的对外供电。

配置AD采样模块、配置光隔离数字输出模块、配置串口功能。

本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明主控模块构成简单，可靠性高，功耗低，支持多种总线扩展。支持多种操作系统。

2、控制系统整体体积较小，适合在空间上有特殊要求的情况下使用，连接使用方便，可靠。

3、接口丰富，在水下可以满足多种测量需求。

4、利于推广使用，在程序以及接口稍作调整的基础上便可以实现更多的测量功能。

附图说明