一种水下多传感器数据采集与传输系统的制作方法

1.本技术涉及水下探测技术领域，特别是涉及一种水下多传感器数据采集与传输系统。


背景技术：

2.随着科技的快速发展以及人类对资源的需求越来越多，蕴藏着丰富资源的海洋得到了越来越广泛的关注。利用水下设备采集数据，在海洋开发，海洋保护等相关领域起着中庸的作用。例如，利用ctd测量海水的温盐深，利用叶绿素传感器测量海水中叶绿素的含量，利用水中油传感器测量海水中油污含量，从而评估石油开采过程中对海水的影响程序。
3.在海洋探测的过程中，多参数测量的方式被广泛的采用。对一片海域进行多参数的测量，从而获取这些参数之间的联系，能够更细致的刻画出海洋的特质。
4.不同的海洋参数在测试时的原理不一样，这造成了多数水下传感器只能针对某几个参数进行测量，这就造成了使用者在进行多参数测量时布线的复杂性和测试效率低。
5.因此，亟需一种应用于多种复杂场景下的数据采集与传输系统。


技术实现要素：

6.本技术实施例中提供了一种水下多传感器数据采集与传输系统，能够对水下复杂场景下进行多种类型数据的采集与传输。
7.第一方面，本技术实施例提供了一种水下多传感器数据采集与传输系统，所述水下多传感器数据采集与传输系统包括：筒体7，第一个水密插件1，第二个水密插件2、第三个水密插件3、第四个水密插件4、前端密封头5、锂电池8、后端密封头9、充电及电源开关接插件10、usb及电源开关接插件11、内部电路板6、采集器13、选通开关14、控制器15；其中，所述第一个水密插件1，所述第二个水密插件2、所述第三个水密插件3、所述第四个水密插件4分别通过所述前端密封头5安装于所述筒体7，所述第一个水密插件1，所述第二个水密插件2、所述第三个水密插件3、所述第四个水密插件4分别用于安插传感器，所述第一个水密插件1，所述第二个水密插件2、所述第三个水密插件3、所述第四个水密插件4用于安插的传感器各不相同；所述充电及所述电源开关接插件10、usb及电源开关接插件11分别通过后端密封头9安装于所述筒体7，所述锂电池8与所述充电及电源开关接插件10连接，所述锂电池8由外部电缆通过所述充电及电源开关接插件10进行充电，当充电及电源开关接插件10和usb及电源开关接插件11通过电缆连接时，所述锂电池8用于为所述内部电路板6供电，所述内部电路板6用于通过第i个板载连接器为连接在所述第i个水密插件上的传感器供电，其中，i为正整数，1≤i≤4；所述usb及电源开关接插件11还用于连接数据传输水密电缆，当所述usb及电源开关接插件11连接数据传输水密电缆时，所述usb及电源开关接插件11用于通过与所述数据传输水密电缆与远程上位机信进行通信；所述采集器13位于所述内部电路板6，所述采集器13通过所述第i个板载连接器与所述第i个水密插件上的传感器连接，所述采集器13用于通过所述第i个板载连接器获取安装于所述第i个水密插件上的传感器的传感器
信息；所述采集器13与所述选通开关14通过所述内部电路板6进行连接，所述选通开关14位于所述内部电路板6，所述选通开关14用于控制所述所述采集器13与所述第一个水密插件1，所述第二个水密插件2、所述第三个水密插件3、和所述第四个水密插件4中的任意一个插件连接；所述控制器15位于所述内部电路板6，所述控制器15通过所述内部电路板6与所述选通开关14连接，以及通过所述内部电路板6的接插件与所述usb及电源开关接插件11连接，所述控制器15用于控制所述水下多传感器数据采集与传输系统的信息交互。
8.结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述水下多传感器数据采集与传输系统还包括：存储卡12，所述存储卡12位于所述内部电路板6上，所述存储卡12用于存储所述第i个水密插件上的传感器采集的数据信息，所述存储卡12预存所述第i个水密插件上的传感器的编号；
9.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述控制器15用于预设所述第i个水密插件上的传感器的通信协议。
10.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第i个水密插件上连接的传感器为12v供电。
11.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第i个水密插件上连接的传感器支持rs232协议。
12.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述筒体7为圆筒型状，所述锂电池8为12v，所述usb及电源开关接插件11采用usb数据接口。
13.本技术对连接的传感器采用内置电池供电，且将采集到的数据直接存储在内部的tf卡中。因此当使用多传感器时，在将传感器连接到系统且系统供电之后。仅需要一根绳子，就能够开始对传感器进行测试。测试完成后，断开供电，使用usb线将系统连接到计算机，将系统映射成一个u盘，直接从系统中将数据文件读出去。本发明能够有效提高传感器测试的效率，同时保证了数据时间上的同步性。利用u盘方式从系统中读取数据，避免传统方法中的重复开盖操作。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本技术一个实施例的系统的示意性结构图。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
17.本技术要解决的问题是：现有的传感器的使用过程中，需要从岸上或船上导入供电线缆和通信线缆，不利于稍长时间内传感器的连续使用。
18.本技术一种水下多传感器数据采集与传输系统包括传感器连接器，电平转换器，信号选通器，中央处理器，存储卡，电池，所述电平转换器，信号选通器，中央处理器，存储卡均位于筒内部的电路板上；在筒前端盖和筒的后端盖均设置有水密接插件。前端水密接插件用于连接被测试传感器，后端盖用于连接电池充电器，充当系统电源开关，连接电脑的usb端口。
19.进一步地，系统前端盖设置有4个水密接插件，可以连接最多4个水下传感器。水密接插件在满足尺寸的条件下，其芯数可以根据外接的水下传感器进行适配。实际应用过程中，4个水密接插件连接的传感器只有最大数量要求，便于灵活运用。
20.进一步地，系统内部装有可充电12v锂电池。锂电池不直接与内部的电路板连接。系统后端盖上的其中一个水密接插件与电池的充电线直接相连，可以在外部对内置的电池进行充电。
21.进一步地，系统的后端盖上设置的设置的两个水密接插件起电源开关的作用，当系统连接完毕后，可以使用水密缆连接两个水密接插件，从而实现内置电池向内部系统供电。此举能够有效避免非工作时段电池能量的浪费，提高系统的工作时长。
22.进一步地，前端盖的4个水密接插件的线缆连接到板载的接插件上。该接插件提供供电和通信功能。
23.进一步地，cpu控制选通开关，分时与4个传感器进行通信。由于数据量比较小，与每个传感器通信的间隔较短，同时由于海洋参数自身变化比较缓慢，因此可以当对海洋进行多参数测量时，可以认为多参数采集的同步性。
24.进一步地，系统内部板载tf卡和实时时钟，完成一次数据轮询后，将数据以文件的形式保存到tf卡。该文件命名时，文件名包含时间信息，可以反映采集的参数随时间的变化。
25.进一步地，系统后端盖的一个水密接插件与电路板上的usb接口是连接的。当使用连接线将该水密接插件与计算机的usb端口连接时，系统会在计算机中映射成一个存储盘，可以直接从存储盘中读取tf卡中的文件。
26.进一步地，在使用之前需要为前端4个传感器指定传感器编号。该编号代表传感器类型。编号以文件的形式存储在tf卡中。上电后，系统从tf卡中读取文件中的编号，对程序进行配置。
27.进一步地，系统内部电路板具有电源识别功能，能够对当前的供电电源进行识别。12v供电电源进行数据采集和存储。usb供电则进行数据导出。这种机制能够避免两种工作模式的相互干扰。
28.优选的，数据存储文件采用csv格式，这种格式可以被单片机以文本文件的方式写入和读取，也可以被计算机以excel表格的方式打开并处理。
29.下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，本实用新型可以对绝大多数符合供电和通信条件的水下传感器进行集成。如图1所示，本实用新型所述的一种水下多传感器数据数据采集与传输系统，包括封闭结构的壳体和置于壳体内部的电路板。前端密封头上装有4个水密接插件，用于连接水下传感器。壳体内部封装有电路板，该电路板完成电源分配，数据采集，数据存储，数据导出等功能。
30.下面描述整个系统的工作流程：
31.1)确认本次测量需要使用的传感器，并根据事先制定好的协议，将传感器编号写入到配置文件中。用usb线缆将系统连接到计算机，直接将该配置文件拖放到系统内部的tf中。
32.2)将需要使用到的传感器根据编号连接到相应的水密接插件上。这一步必须保证传感器类型编号与配置文件的编号一致。
33.3)使用水密缆连接系统后端盖上的两个水密接插件，此步骤完成系统的供电。
34.4)系统上电，首先判断当前的供电。若是12v供电，则从tf卡中读取配置文件，根据传感器编号完成系统内的程序配置。
35.5)系统稳定一段时间后，开始进入到数据采集过程。
36.6)首先从板载的实时时钟模块上读取当前的时间，然后生成一个包含时间信息的csv文件，打开文件，等待数据的写入。
37.7)单片机根据通信协议，依次向连接的传感器发送数据读取命令。获取到正确的数据后，将数据格式化，并写入到csv文件中。
38.8)4个接口均完成数据通信，并将数据写入到csv文件后，关闭该文件。跳转到步骤6)。
39.9)当需要从系统中读取数据时，直接使用usb线将系统连接到计算机。此时，系统以u盘的方式显示到计算机中。随后的操作均与u盘类似。
40.具体实现中，本技术还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本技术提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read
‑
only memory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：ram)等。
41.本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
42.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
44.本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
45.以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。