海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]廣闊的海洋以其占地98%的水體成為全球生態(tài)圈的重要組成部分，海洋資源的儲(chǔ)藏量不可估量，我國(guó)是世界上人口最多的沿海國(guó)家，海洋開(kāi)發(fā)已經(jīng)列入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)科技支持，海洋開(kāi)發(fā)與陸地上的開(kāi)發(fā)不同，其特殊的環(huán)境對(duì)開(kāi)發(fā)的影響很大，海洋資源開(kāi)發(fā)很大程度上依賴于海洋環(huán)境的保障，我們必須對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)域的海洋環(huán)境了如指掌，并且需要時(shí)刻獲取海洋環(huán)境場(chǎng)的溫度、鹽度和密度等等參數(shù)，因此建立海洋環(huán)境場(chǎng)信息系統(tǒng)具有十分重要的意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的是能夠測(cè)量海洋環(huán)境參數(shù)的單點(diǎn)測(cè)量方法，該方法缺陷在于:無(wú)法適用于大范圍的環(huán)境參數(shù)，以及無(wú)法獲取獲取一定范圍內(nèi)海洋環(huán)境平均參數(shù)，因而單點(diǎn)測(cè)量法具有嚴(yán)重的局限性。
[0004]此外，海洋聲層析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境參數(shù)檢測(cè)的一種有效方法，其是指利用聲學(xué)方法在大范圍海域測(cè)量海洋動(dòng)力特性的一種遙感技術(shù)，海洋層析測(cè)量時(shí)，在所測(cè)量的水域周?chē)?，布設(shè)若干個(gè)水聲發(fā)射和接收換能器，一些換能器發(fā)射聲信號(hào)，另一些接收聲信號(hào)，并精確測(cè)量聲波的傳播時(shí)間，計(jì)算聲波傳播的速度，獲取海水的溫度、鹽度、密度、流向和流速等參數(shù)，但是目前大部分海洋聲層析技術(shù)還處于研究階段，由于設(shè)備復(fù)雜度、平臺(tái)搭建難度過(guò)高而無(wú)法投入實(shí)際使用。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明人特別研制出一種能夠利用較少的儀器實(shí)現(xiàn)大范圍的海洋參數(shù)檢測(cè)，能夠遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制的海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，能夠利用較少的儀器實(shí)現(xiàn)大范圍的海洋環(huán)境場(chǎng)的平均參數(shù)檢測(cè)，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸和檢測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)向環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)送控制信號(hào)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)還采集和處理環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)包信號(hào)；
無(wú)線傳輸系統(tǒng)，用以遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)之間的無(wú)線信號(hào)傳輸；所述無(wú)線傳輸系統(tǒng)包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)串口通信，中心節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信；
所述每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)與多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線傳輸基層群組，該多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間皆處于聲波信號(hào)的傳輸范圍內(nèi)，在無(wú)線傳輸基層群組中，多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的路由節(jié)點(diǎn)，然后按照預(yù)置的路由規(guī)則將所述數(shù)據(jù)上行至下一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，依次上傳直至中心節(jié)點(diǎn)；
所述中心節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)均為433MHz無(wú)線透?jìng)髂K，所述終端節(jié)點(diǎn)由433MHz無(wú)線透?jìng)髂K和環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)組成，終端節(jié)點(diǎn)的433MHz無(wú)線透?jìng)髂K與環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)之間串口通信；
所述環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)包括:
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用以生成數(shù)字信號(hào)并將該數(shù)字信號(hào)發(fā)送至信號(hào)發(fā)射模塊，接收信號(hào)采集模塊返回的數(shù)字信號(hào)，還生成和存儲(chǔ)聲波信號(hào)的傳輸時(shí)間的數(shù)據(jù)包；
GPS同步模塊，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，用以向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)送時(shí)間信號(hào)和位置信號(hào)；信號(hào)發(fā)射模塊，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，用以接收數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)，將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，又將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波信號(hào)，并將發(fā)射該聲波信號(hào)；
信號(hào)采集模塊，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，用以接收聲波信號(hào)，將該聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，又將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
電源模塊，電源模塊為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、GPS同步模塊、信號(hào)發(fā)射模塊和信號(hào)采集模塊供電。
[0008]所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、WIFI模塊和串口模塊，操作系統(tǒng)分別與WIFI模塊和串口模塊連接，操作系統(tǒng)通過(guò)WIFI模塊與無(wú)線傳輸系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，操作系統(tǒng)還通過(guò)串口模塊與無(wú)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行串口通信。
[0009]所述操作系統(tǒng)包括控制模塊、信息收發(fā)模塊、信息處理模塊、信息存儲(chǔ)模塊和信息顯示模塊，信息收發(fā)模塊、信息處理模塊、信息存儲(chǔ)模塊與信息顯示模塊依次連接，信息收發(fā)模塊與WIFI模塊無(wú)線連接，信息收發(fā)模塊通過(guò)串口模塊與無(wú)線傳輸系統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)連接，所述信息收發(fā)模塊、信息存儲(chǔ)模塊和信息顯示模塊分別與控制模塊連接。
[0010]所述電源模塊為太陽(yáng)能蓄電池。
[0011]所述信號(hào)發(fā)射模塊包括依次連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、輸出功率放大模塊和換能器模塊，信號(hào)采集模塊包括依次連接的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、輸入功率放大模塊、濾波模塊和水聽(tīng)器模塊，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為CorteX-M3內(nèi)核處理系統(tǒng)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊分別與Cortex-M3內(nèi)核處理系統(tǒng)連接。
[0012]海洋環(huán)境場(chǎng)遠(yuǎn)程檢測(cè)方法，包括以下步驟:
S1:根據(jù)所檢測(cè)海洋環(huán)境場(chǎng)的范圍，在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)的位置、路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置，及與每一路由節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置，每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)與其關(guān)聯(lián)的多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線傳輸基層群組，該多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間皆處于聲波信號(hào)的傳輸范圍內(nèi)，在所要檢測(cè)的海洋環(huán)境場(chǎng)部署至少一個(gè)無(wú)線傳輸基層群組；將無(wú)線傳輸基層群組中的所有的終端節(jié)點(diǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行排序并存儲(chǔ)于遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；
52:遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，該控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于一無(wú)線傳輸基層群組，包括該無(wú)線傳輸基層群組的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的聲波信號(hào)發(fā)射順序，該控制信號(hào)依次通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的433MHz無(wú)線透?jìng)髂K傳輸至每個(gè)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)；
53:該無(wú)線傳輸基層群組中的各個(gè)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)控制信號(hào)中的發(fā)射順序先后發(fā)射聲波信號(hào)，當(dāng)其中一個(gè)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射聲波信號(hào)時(shí)，定義其為發(fā)射站；該無(wú)線傳輸基層群組中的其他的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)皆處于接收狀態(tài)，定義其為接收站，當(dāng)作為發(fā)射站的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射聲波后，立即將聲波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間及其序號(hào)，以數(shù)據(jù)包的形式經(jīng)由對(duì)應(yīng)的路由節(jié)點(diǎn)依次上傳到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，而其他作為接收站的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)一旦接收到聲波信號(hào)時(shí)，立即將聲波信號(hào)的接收時(shí)間及其序號(hào)，以數(shù)據(jù)包的形式經(jīng)由對(duì)應(yīng)的路由節(jié)點(diǎn)依次上傳到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；
S4:遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)包中的聲波信號(hào)發(fā)射時(shí)間、接收時(shí)間、發(fā)射站序號(hào)和接收站序號(hào)得出兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間的聲波信號(hào)傳播時(shí)間及傳播速度，最終得到海水的參數(shù)包括溫度、鹽度、密度、流向和流速，對(duì)所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理后得出海洋環(huán)境場(chǎng)的平均參數(shù)。
[0013]采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果為:將海洋聲層析技術(shù)應(yīng)用到海洋開(kāi)發(fā)中，通過(guò)無(wú)線通信的方式，實(shí)時(shí)地獲取海洋環(huán)境場(chǎng)的參數(shù)，而且部署較少的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)大范圍的海洋環(huán)境場(chǎng)的平均參數(shù)檢測(cè)，還實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸和檢測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行高效、操作便捷，為海航開(kāi)發(fā)提供了重要的數(shù)據(jù)參考，應(yīng)用價(jià)值極高。
[0014]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明無(wú)線傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖5是本發(fā)明一個(gè)無(wú)線傳輸基層群組的終端節(jié)點(diǎn)間聲波信號(hào)傳輸示意圖；