CN102508302B - 海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋双频激电仪水下控制与数据采集系统，其包括电源管理、单片机主控制、数据采集、实时监控和通讯单元，其中：单片机主控单元是整个水下系统的核心，它通过电源管理单元来控制各模块和设备的电源供给，继而控制每一个设备开始工作的时序；在单片机主控单元支配下，数据采集单元采集双频激电信号、实时监控单元采集水下环境信息，得到的数据通过通讯单元传给水面甲板机；通信单元负责各单元间数据和命令的传递。本发明具备一定的智能控制，在高压、低温、暗流等恶劣的海洋环境下能够实现水下信息采集与测量，应用范围包括各种海洋地质结构的探索、洋底矿产资源的勘探、大洋科考与环境监测、水底摄像以及诸多水底信息采集领域。

Description

海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统

技术领域

本发明涉及数据采集系统领域，具体涉及海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统。

背景技术

目前陆上资源勘探与开采已经越来越困难，世界各国都将目光瞄准了海洋这一广阔又富饶的领域。电法探测，是各地球物理探测方法中种类最多，使用范围最广，适用性最强的一门分支学科。电法中的双频激电法是激发极化法的一种，由中南大学何继善教授提出。是地球物理领域唯一由中国人通过大量的理论研究与实践，从基本原理的提出、测量仪器的发明到方法技术的完善的有效物探方法。自20世纪70年代后期双频激电法问世以来，一直得到了广大的物探工作者和地质工作者的关注，并在全国寻找金属矿产资源(金、银、铜、铅、锌、钥、锡、锰、硫等)、地震监测、地下水勘查和工程地质勘查等方面得到了广一泛的应用。

基于双频激电法的双频激电仪器已在陆地上发展较为成熟，但是在海洋领域内国内的研究基本还是一片空白。在国家863计划项目的支持下，本申请所涉及的海洋双频激电仪研制成功，为国内首创。作为该双频激电仪中的最重要的部分，水下控制与数据采集系统采用单片机为主控模块，工控机搭配信号采集电路为数据采集模块。系统的采集精度高、可实现多通道与大容量的数据采集工作。在工作的同时，能与水面系统保持良好的通讯并实时监测水底环境信息，保存大容量的测量信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在基本一片空白的海洋双频激电仪的探索研究中，提供一种新型的水下控制与数据采集系统，并成功的应用到水下测量中。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：系统包括电源管理单元、单片机主控制单元、数据采集单元、实时监控单元和通讯单元。其中：单片机主控单元是整个水下系统的核心，它通过电源管理单元来控制各模块和设备的电源供给，继而控制每一个设备开始工作的时序；在单片机主控单元支配下，数据采集单元采集双频激电信号、实时监控单元采集水下环境信息，得到的数据通过通讯单元传给水面甲板机；通信单元负责各单元间数据和命令的传递。

所述电源管理单元包括电压转换部分和上电控制部分，其中：电压转换部分采用多种型号DC/DC的隔离型电压转换模块，其对24V电池电压进行12V和5V转换，供给水下各模块独立的电源；上电控制部分是指单片机管理包括各数据采集、通讯、监测模块的电源，单片机数字I/O口通过控制各电源上电开关的导通与截止，来控制各设备的电源导通与切断，进而控制各个设备的有序工作。

上述电源上电开关包括：各DC-DC的电源输入开关；数据采集工控机电源开关；数据采集卡电源开关；信号调理电路电源开关；各状态监控单元电源开关，主要是温度传感器、压力传感器、高度传感器和三维罗盘的电源开关；通讯单元电源开关，包括485通讯单元电源开关和声学通讯单元电源开关。

所述单片机主控单元采用低功耗MSP430F169单片机为控制核心，主要控制以下模块工作：串口模块，日历时钟模块，外部flash和SD卡存储模块，看门狗模块，多路开关驱动及指示模块。

所述主控单元串口模块有两个串口，一个与水面甲板机通讯，执行包括开机自检、状态检测信息、启动与结束工作、参数设置、控制各个模块的供电与启动相应的操作；另一个通过串口分时复用，分别与数据采集单元、实时监控单元通讯。

所述数据采集单元采用嵌入式工控机PCM-9361为数据采集控制器，控制NI数据采集卡USB6289对多通道信号进行模数转换；工控机以LabVIEW为平台，在单片机主控系统的串口命令下，LabVIEW程序控制数据采集卡采集双频激电信号，同时通过USB数据线高速读取采集卡里转换的多通道双频激电信号数据，得到的数据存储在60G固态硬盘里。

所述通讯单元包括232串口通讯、带光电隔离的485通讯、声通讯，其中：主控系统与水面甲板机通讯使用232串口，或使用光隔离的485通讯，或使用声学通讯；主控系统与数据采集单元通讯使用232或者485通讯。通讯子模块通过232串口直接通讯或转为485通讯、声学通讯。通讯内容主要包括单片机与甲板机通讯、单片机与数据采集单元通讯、单片机与监测单元各外设通讯，包括数据和指令的传输，串口的分时复用，命令的识别，数据的接收和校验，通讯故障识别和处理；实时监测工作子模块包括测量水压，通过串口通讯读取姿态传感器，通过串口通讯测量舱体距海底高度，单总线读取温度传感器的值、读取和设定日历时钟的基准时间和设置闹钟时间，以及包括监测数据的报警判断和打包上发水面甲板系统。

所述实时监控单元由单片机通过串口分时复用方式获得信息，再对实时信息报警判断并上传水面甲板系统；该单元包括电压监测、水压监测、密封舱的温度监测、密封舱姿态监测、声学高度计测量距离海底高度和避碰声纳监测模块，各模块分别安装在仓体内合适位置，以便能够监测整个仓体自身信息和所处环境信息；通过各模块的综合信息判断出水下数据采集仓体的空间信息，其包括距水面高度、距海底高度、下潜时的姿态、方向、仓体内的温度；该单元还监控主控单元的电池电压和采集单元的电池电压。

本发明与以往技术相比，具有以下优点及突出性进步：

其一. 本系统在克服高压、低温、暗流等恶劣的海洋环境下实现水下信息采集与测量，成功的将双频激电仪应用于海洋探测，在国内属于首创。

其二. 本系统对设备的管理思路新颖实用。核心单片机通过电源管理单元来控制整个系统的正常工作。电源管理单元一方面将电池电压（24V）通过DC-DC转换成各个设备需要的电压（12V和5V）；另一方面各DC-DC模块是隔离型模块，故经转换后给各设备提供的电源相互之间是隔离的，这样可以避免不同单元之间相互干扰（如功率器件影响精密测量电路的精度）。电源管理单元对于单片机就相当于很多开关，每一个开关控制着一个对应的设备或器件的电源。单片机通过控制这些开关就可以方便的控制每一个设备的工作（电源管理电路将在后文详细介绍）。

其三. 系统具备一定的智能控制。水下系统的核心单片机具有两种工作模式：受水面主控单元操控模式和自容式模式。正常情况下，水下系统通过接收水面主控单元的命令执行开机自检、状态检测信息、启动与结束工作、参数设置、数据存储与上传等任务。当与水面主控单元的通讯意外中断或者有意设定时，水下控制系统能及时判断故障，自动接管整个水下系统的工作时序，完成预设的任务。如进入水下环境监测状态时与水面主控单元失去通讯时，水下控制单元能定时读取监测信息，包括水压、水深等，当仓体下潜到预设水深（通过深度计读出）或预设定的时刻到达时（日历时钟产生中断），将自动启动测量工作；到预设定结束时刻时能自动停止工作。

除了能进行正常的通讯和数据采集外，系统还具有完善的故障判别、自处理功能，监测信息警报功能（包括舱体内各点温度、动力电池电压、舱体高度和姿态、声纳避碰等），工作状态自动记忆，意外掉电后恢复工作状态等功能。

其四. 系统功能强大。由于系统采用特殊的电源管理思路、可实现：最大32通道，数据量最大60G，采集精度超过28uV的精密数据采集；附加大量外设（如水压计、声学高度计、三维罗盘、避碰声纳、姿态传感器、温度传感器等），可同时监测和上传多个环境信息；软件系统强大，具备一定的智能控制；动力强劲，采用大容量轻便型电池组，可在发送电流20A的情况下持续工作10小时以上。故只需要选择搭配不同的耐压仓体、激励电池组件、配套软件，可应用于各种海洋地质结构的探索、洋底矿产资源的勘探、大洋科考与环境监测、水底摄像以及诸多水底信息采集领域。

附图说明

图1为本发明系统的方框示意图。

图2为本发明系统中电源管理单元原理图。

图3为主控单元程序流程图。

图4为数据采集单元程序流程图。

具体实施方式

本发明提供的海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统，其具备完善的功能：多种通讯方式保障、完整的水下舱体环境信息监测、多通道高精度的信息采集、高度自容式设计和强大的故障处理能力。系统结构包括电源管理单元、单片机主控制单元（下文简称主控单元）、数据采集单元、实时监控单元和通讯单元。其中：单片机主控单元是整个水下系统的核心，它通过电源管理单元来控制各模块和设备的电源供给，继而可以控制每一个设备开始工作的时序；在主控单元支配下，数据采集单元和实时监控单元采集双频激电信号和水下环境信息（包括拖曳体内部和外部各信息、电池电压信息等），得到的数据通过通讯单元传给水面甲板机；通信单元还负责各单元间数据和命令的传递。

本发明提供的海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统，其系统结构很实用，设计思路先进。系统从功能角度来看分成两个层次：主控层与数据层。主控层主要协调整个系统正常工作，包括与水面甲板机通讯，控制各水下单元正常采集数据，数据中转，处理和判断各种故障错误等；数据层主要采集各种信息，包括双频激电信号（双频激电仪发送机发送），水下舱体外部环境信息（水压、距海底高度等），舱体内部信息（温度、电池电量等）。主控层由单片机构成，数据层由各监控模块、工控机、数据采集卡、固态硬盘构成（各模块将在后文中详细介绍）。

其中，单片机+工控机+数据采集卡的组合用于多通道双频激电信号的采集是本发明的创新点。相对而言，单片机系统功耗小，容易控制，适合做控制核心。在单片机支配下，安装了Windows XP系统的工控机，则具备独特的优势，可以运行NI公司大型图形化软件LabVIEW 来驱动 NI公司强大的数据采集卡来采集多通道的双频激电信号。这样，整套系统结构简便，功能强大，采集精度高。

下面结合实例及附图对本发明作进一步说明。

本发明提供的海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统如图1所示，主要包括：电源管理单元、单片机主控单元、数据采集单元、实时监控单元和通讯单元。

1. 电源管理单元：

本单元为本发明的特色之一，原理如图2所示，包括电压转换部分和上电控制部分。

电压转换部分采用多个不同型号（MKW5000-24S5，MKW40-24S12，MKW2632，MIW1000，DFA12S12）DC/DC的电压转换模块，其对24V电池电压进行转换（12V和5V），供给水下各模块独立的电源。DC-DC是隔离型，所以输出的各电源和地是相互隔离独立的，这样就避免了本系统不同模块之间的相互干扰（比如数字部分干扰模拟电路，大功率输出部分干扰微小信号测量部分）。

上电控制部分是单片机管理各数据采集、通讯、监测等模块的主要手段。单片机数字I/O口通过控制电源开关——大功率光隔离MOSFET（PVG612AS）的导通与截止，来控制各设备的电源导通与切断，进而控制各个设备的有序工作。各电源开关包括：各DC-DC的电源输入开关；数据采集工控机电源开关；数据采集卡电源开关；信号调理电路电源开关；各状态监控单元电源开关（主要是温度传感器，压力传感器，高度传感器，三维罗盘等）；通讯单元电源开关（485通讯单元电源开关、声学通讯单元电源开关）。

2. 单片机主控单元：

本单元采用低功耗单片机MSP430F169为控制核心，主要包括以下模块：串口模块，日历时钟模块，外部flash和SD卡存储模块，看门狗模块，多路开关驱动及指示模块。

串口模块：本系列单片机有两个串口，一个与水面甲板机通讯。另一个通过串口分时复用，分别与数据采集单元、监控单元通讯。

日历时钟模块（芯片型号DS1306）主要有三个作用：为测量数据的分析提高准确的时间信息；为系统定时启动或停止测量提供外部中断；可用作外部定时复位。

外部flash（W25Q128）和SD卡存储模块：用于防掉电存储相关状态与中转数据。

看门狗模块（X5045）：保证程序正常运行和按要求提供定时复位。

多路开关驱动及指示模块：用于驱动连通各单元电源的光耦，并点亮相应的LED灯指示。

本单元是整个水下系统的控制核心，主要功能是通过接收水面甲板机的通讯指令来执行相应的操作：开机自检、状态检测信息、启动与结束工作、参数设置、控制各个模块的供电与启动。当与甲板机的通讯中断时，单片机能自动进入水下环境监测状态。当仓体下潜到预设水深（通过深度计读出）或预设定的时刻到达时（日历时钟产生中断），将触发单片机启动测量工作；到预设定结束时刻时能自动停止工作。也就是说，当与甲板机失去通讯时，单片机系统能自动控制水下系统进入采集测量和停止工作。

单片机主控单元（以下简称主控单元）软件的程序框图见图3。主要流程是：主控单元完成初始化后，处于休眠等待状态，等待甲板机下发数据回放，参数设置，系统自检，开启测量等指令。得到该指令后，将进入相应操作。该操作完了后，又回到最初的休眠等待状态，直到甲板机再次给出命令。主控单元主要包括以下子程序：

通讯子模块：本模块通过232串口直接通讯或转为485通讯、声学通讯。通讯主要包括单片机与甲板机通讯、单片机与数据采集单元通讯、单片机与监测单元各外设通讯。主要功能包括数据和指令的传输，串口的分时复用，命令的识别，数据的接收和校验，通讯故障识别和处理等。

实时监测工作子模块：包括测量水压（测量模拟量）、读取姿态传感器（通过串口通讯）、测量舱体距海底高度（通过串口通讯），测量水下舱体距周围障碍物的距离（通过串口读取避碰声呐）；单总线读取温度传感器的值、读取和设定日历时钟的基准时间和设置闹钟时间。此外，还包括监测数据的报警判断和打包上发水面甲板系统。

其他子模块，包括：

防掉电存储程序子模块：用于单片机存储监控状态信息或模式参数到flash存储芯片和大容量SD卡和数据的读写擦除程序，；

校准程序子模块：用于水下所有单元的时间、时序校准；

信息监测报警软件子模块：用于对以下内容的判断报警：电池电压欠压、电流过大；压力超过上限、距海底高度太近；主控与数据采集系统所在的舱体和某些发热器件温度偏高。

3.数据采集单元：

本单元采用嵌入式工控机PCM-9361为数据采集控制器，控制NI数据采集卡USB6289对多通道信号进行模数转换。工控机以LabVIEW为平台，在单片机主控系统的串口命令下，LabVIEW程序控制数据采集卡采集双频激电信号；同时，通过USB数据线高速读取采集卡里转换的多通道双频激电信号数据；得到的数据存储在60G固态硬盘里。此外，工控机还具有参数的防掉电存储，开机自检等功能。

工控机采用PCM-9361，外设端口丰富，可以同时与多个单元通讯。工控机运行Windows XP系统，安装NI公司的LABVIEW软件平台后，使用编写的LABVIEW程序实现串口通讯、自检、数据采集、数据存储、启动双频激电仪发送机工作等。通过USB线控制数据采集卡USB6289的模数转换。USB6289是一款18位的数据采集卡，支持多通道模拟/数字输入和输出，单通道最快采样速度625KSm/s，完全能满足对发送机的双频信号多通道采集。 

数据采集单元的软件以工控机上的LabVIEW为平台，利用NI数据采集卡USB6289实现数据采集与控制信号输出。其程序框图见图4，主要包括以下子程序：

开机自检：包括工控机自身自检、采集卡自检、水底发送机自检。自检信息包括开机是否成功，通讯是否正常，电池电压及温度信息是否正常。

接收单元与单片机的通讯和控制：主要包括串口数据的读取，命令的识别，数据包的发送和接收，通讯协议的规范与通讯故障处理。

工作参数设置：主要包括工作模式的选择、装置系数的设定、发送电压的大小等。

数据采集控制：通过USB控制采集卡的多通道数据采集；数据的高速读取；对发送机控制信号的输出。

数据处理计算及存储：视幅频率、视电阻率的计算；各种曲线的绘制；测量参数和测量数据结果的保存。

4.通讯单元：

本单元通讯方式包括232串口通讯、带光电隔离的485通讯、声通讯。其中，主控系统与水面甲板机通讯可以使用232串口，也可以使用光隔离的485通讯，还可以使用声学通讯；主控系统与数据采集单元通讯可以使用232或者485通讯。通讯单元主要作用是实现水面甲板机系统与水下主控系统的指令和数据传输，参数的修改，监测状态的读取等。

浅海作业时，可以用232串口通讯，也可以用485通讯。通讯线通过电缆连接水面甲板机和水底发送机。下水较深时，由于232串口通讯距离有限，可以选用485通讯，若不想用电缆通讯，可以选择声通讯。

5.实时监控单元：

本单元主要包括电压监测、水压监测、密封舱的温度监测、密封舱姿态监测、声学高度计测量距离海底高度和避碰声纳监测。由单片机通过串口分时复用方式获得信息，再对实时信息报警判断并上传水面甲板系统。本单元各模块均分别安装在仓体内合适位置，能监测整个仓体自身信息和所处环境信息。各模块的综合信息可以判断出水下数据采集仓体的空间信息：距水面高度、距海底高度、下潜时的姿态、方向、仓体内的温度等。另外，主控单元的电池电压和采集单元的电池电压也在监控内容中。

本发明考虑到特殊的运行原理及恶劣的工作环境，采用以下措施提高本系统的可靠性：

1. 软件的容错与纠错能力较强：数据处理包括奇偶校验和异或校验；若数据包发送不成功时可重新发送；各种通讯故障或意外事件的纠错处理，错误报警与处理；协议规范；

2. 各硬件配置和软件操作都留有裕量，如：电池组容量备份能力（电池容量留有1.2的余量）、器件功率的裕量、模拟量的最大测量范围、主控单元的多种复位方式、启动和结束测量工作的多种方式、各电源输出端口的多余预备、多种监测手段确保仓体全方位监测；

3. 硬件的可靠性设计：系统的多层次设计，最大限度降低故障率和保障安全性；元器件电气性能选取和匹配适合海洋工作环境的要求（比如温度范围要宽，-20℃～80℃）；器件布局，电路板的耐受环境处理（低温，防潮，电磁干扰，抗震动）。

本发明提供的上述海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统，其工作过程是：

单片机是整个系统的核心，水下系统通过接收水面甲板机的命令执行开机自检、启动与结束工作、参数设置、数据回放等任务。单片机通过有序的打开各设备并与之通信，得到各种数据和完成相关操作。若水下系统与水面甲板机的通讯意外中断或者有意设定时，水下控制系统能及时判断故障，进入程序自容模式，即单片机在没有水面甲板机指令下自动接管整个水下系统的工作时序，完成预设的任务。

自检操作中，单片机依次打开各个设备，并与之通信，若通信正常，且各项指标无异常，则认为自检通过。若通讯失败，或者某项信息异常，则单片机将发出故障信号给水面甲板机。

参数设置中，单片机先打开数据采集单元，然后将水面甲板机下发的参数（包括定时启动与结束测量时间，数据上传间隔时间，启动测量水深，时间校准，工作模式选择等），发送给工控机。工控机接收到数据后进行防掉电存储，并上发指令表示参数设置成功。单片机收到指令后关闭数据采集单元，并回复水面甲板机参数设置成功。

数据回放中，单片机打开数据采集单元的电源，然后下发数据回放命令给工控机。工控机收到命令后进入数据回放子程序。等待数据传输完毕后单片机关闭数据采集单元的电源。

工作模式中，单片机开始监测各个外设模块的环境信息，并按预设的时间间隔上发给水面甲板机。在保持监测各信息的同时，单片机等待甲板机下发启动测量的命令。若没有下发该命令，当水压到达预设值或者预设启动测量时刻到达时，单片机将命令数据采集单元开启工作。数据采集单元一面将双频激电信号转换成数字信号，一面通过公式计算其视幅频率和视电阻率，并上发单片机。单片机收到数据后上发水面甲板机。当水面甲板机下发结束测量命令或者预设的结束测量时刻到达时，单片机命令数据采集单元退出工作，并关闭电源。

系统秉承低功耗的设计思路，所有器件在不使用时均切断电源，主控系统在所有空闲等待时候均进入休眠模式。

本发明提供的上述海洋双频激电仪水下主控与数据采集系统，是在国家863计划项目的支持下研制成功，为国内首创。作为该双频激电仪中的最重要的部分，水下控制与数据采集系统采用单片机为主控模块，工控机搭配信号采集电路为数据采集模块。系统的采集精度高、可实现多通道与大容量的数据采集工作。在工作的同时，能与水面系统保持良好的通讯并实时监测水底环境信息，保存大容量的测量信息。

经过海底实验，本系统可行性与优越性得到了验证。主要表现在：

1.通讯方面： 

能用232或485方式与水面甲板机、数据采集单元、监测单元通讯。实现了串口复用，通讯协议规范，通讯异常时带有容错与纠错机制。

2.监控方面：

由于系统工作在水底，故多项指标需要实时监控。包括：水压、水深、时间信息、仓体温度、电池电压信息、姿态、高度等。单片机通过电源管理及串口多路复用实现各监控器件的工作与读取，读取各监控数据后具有信息安全值判断与报警。各数据可实时上发水面甲板机。

3.水下数据采集方面：

系统可由甲板机启动测量工作，也可自动判断时间和水深启动测量工作。本采集单元是18位的数据采集卡，支持多通道模拟/数字输入和输出，单通道最快采样速度625KSm/s，完全能满足对发送机的双频信号多通道采集。进入工作后，水面甲板机可实时读取测量结果、修改工作参数、读取监测信息等；

可对各参数设置并防掉电存储，包括：工作模式、时间信息、启动与结束测量时间、数据上传时间间隔等参数。

4.其他：

单片机可控制各单元开机自检，自检信息上发甲板机；

实现任意时间通讯握手测试、系统复位控制、开/关水下工控机、进入/退出休眠等；

各种故障与意外处理措施，包括：通讯故障、开机失败、温度过高、程序跑飞、电压过低等；

可独立智能控制测量工作的进行（即系统自容工作）。

Claims (4)

1.海洋双频激电仪水下控制与数据采集系统，其特征在于该系统包括电源管理单元、单片机主控制单元、数据采集单元、实时监控单元和通讯单元，其中：单片机主控单元是整个水下系统的核心，它通过电源管理单元来控制各模块和设备的电源供给，继而控制每一个设备开始工作的时序；在单片机主控单元支配下，数据采集单元采集双频激电信号、实时监控单元采集水下环境信息，得到的数据通过通讯单元传给水面甲板机；通信单元负责各单元间数据和命令的传递；

所述电源管理单元包括电压转换部分和上电控制部分，其中：电压转换部分采用多种型号DC/DC的隔离型电压转换模块，其对24V电池电压进行12V和5V转换，供给水下各模块独立的电源；上电控制部分是指单片机管理包括各数据采集、通讯、监测模块的电源，单片机数字I/O口通过控制各电源上电开关的导通与截止，来控制各设备的电源导通与切断，进而控制各个设备的有序工作；

所述单片机主控单元采用低功耗MSP430F169单片机为控制核心，主要控制串口模块，日历时钟模块，外部flash和SD卡存储模块，看门狗模块，多路开关驱动及指示模块工作；

所述数据采集单元采用嵌入式工控机PCM-9361为数据采集控制器，控制NI数据采集卡USB6289对多通道信号进行模数转换；工控机以LabVIEW为平台，在单片机主控系统的串口命令下，LabVIEW程序控制数据采集卡采集双频激电信号，同时通过USB数据线高速读取采集卡里转换的多通道双频激电信号数据，得到的数据存储在60G固态硬盘里；

所述通讯单元包括232串口通讯、带光电隔离的485通讯、声通讯，其中：主控系统与水面甲板机通讯使用232串口，或使用光隔离的485通讯，或使用声学通讯；主控系统与数据采集单元通讯使用232或者485通讯；

所述实时监控单元由单片机通过串口分时复用方式获得信息，再对实时信息报警判断并上传水面甲板系统；该单元包括电压监测、水压监测、密封舱的温度监测、密封舱姿态监测、声学高度计测量距离海底高度和避碰声纳监测模块，各模块分别安装在仓体内合适位置，以便能够监测整个仓体自身信息和所处环境信息；通过各模块的综合信息判断出水下数据采集仓体的空间信息，其包括距水面高度、距海底高度、下潜时的姿态、方向、仓体内的温度；该单元还监控主控单元的电池电压和采集单元的电池电压。

2.根据权利要求1所述的海洋双频激电仪水下控制与数据采集系统，其特征在于所述电源上电开关包括：各DC-DC的电源输入开关；数据采集工控机电源开关；数据采集卡电源开关；信号调理电路电源开关；各状态监控单元电源开关，主要是温度传感器、压力传感器、高度传感器和三维罗盘的电源开关；通讯单元电源开关，包括485通讯单元电源开关和声学通讯单元电源开关。

3.根据权利要求1所述的海洋双频激电仪水下控制与数据采集系统，其特征在于所述串口模块有两个串口，一个与水面甲板机通讯 ，执行包括开机自检、状态检测信息、启动与结束工作、参数设置、控制各个模块的供电与启动相应的操作；另一个通过串口分时复用，分别与数据采集单元、监控单元通讯。

4.根据权利要求3所述的海洋双频激电仪水下控制与数据采集系统，其特征在于当与水面甲板机的通讯中断时，单片机能自动进入水下环境监测状态，当舱体下潜到预设水深或预设定的时刻到达时，将触发单片机启动测量工作；到预设定结束时刻时能自动停止测量工作。

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