CN104731070A - 海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，包括：电源单元、定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元；其中：所述定位信息采集单元包括N个定位单元和N个定位天线组；所述通讯单元包括N个通讯模块和N个通信天线组；电源单元分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元的电源驱动端子电连接；所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元电连接。通过采用上述技术方案；本发明适应于不同海上平台多频段、多天线定位，多频段、多天线通讯，且具有实时监控被监测仪器状态。
Description
技术领域
本发明涉及海洋监测设备技术领域，更具体的说，涉及一种海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统。
背景技术
随着蓝色海洋经济的兴起，海洋监测设备也得到了飞速的发展。海洋监测设备需要在海上长期运行，而实际使用过程中，难以避免自然灾害和人为的破环，对仪器的长期运行带来很大的不利，在数据和经济等方面造成很大的损失。对海上监测设备进行实施监控，且对监控设备的隐蔽安装，可以实现系统的状态预警及损坏后的系统回收，减少损失。
为了保证被监测系统的安全可靠地运行，需要对被监测系统的定位信息、安全等参数进行实时地无间断的传输。
仪器安全监测功能也是必不可少的，它能实时地传输设备的工作状态是否正常，便于及时采取维护措施。监测设备内部工作环境，能及时获得设备的工作环境是否对内部器件造成影响。功能齐全的监测设备不仅能够适应恶劣的工作环境，还能系统提高运行的可靠性。
目前市场已存在海上设备、平台安全监测系统，应用最为广泛的是船用AS系统，可实现系统的在线监测功能。AS系统功能简单、通讯方式单一，安装位置较显著等缺陷，不便于海上设备的全周期安全监测。首先其功能简单，不能实现被监测系统全状态信息监测，如系统姿态信息，电气舱状态信息、运动状态信息等；其次通讯方式单一，若被监控系统处于运动状态时，存在不同角度信号遮挡，通讯不畅现象；尤其是定位、通讯天线安装位置较显著，在发生自然灾害或认为破坏时，存活率较低，不能实现被监控系统状态的全周期监控。
总之，现有野外在线监控设备存在一定的缺陷，不适合野外监测设备的使用，尤其是海上长期运行监测设备的使用，主要包括：监控功能单一，不能对系统整体运行状态进行监控；定位信息采集和通讯天线安装位置较明显，在遭到人为破坏时存活率较低，不能实现被监控系统全周期监控。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种适应不同海上平台多频段、多天线定位，多频段、多天线通讯，且具有实时监控被监测仪器状态的海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统。
为解决上述技术问题，本发明的海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，技术方案为：
一种海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，包括：
为在线监控系统提供电能的电源单元；所述电源单元包括蓄电装置、以及为所述蓄电装置提供电能的太阳能充电装置；
用于获取海洋监测设备位置信息的定位信息采集单元；所述定位信息采集单元包括N个定位单元和预埋于海洋监测设备内的N个定位天线组；每个定位单元包括：一个北斗模块、一个GPS模块、一个格鲁纳斯模块；每个定位天线组包括N个天线；每个定位单元连接一个定位天线组；其中：N为大于1的自然数；N为大于1的自然数；
用于采集海洋监测设备状态信息的安全信息采集单元；所述安全信息采集单元包括用于检测舱门开关状态的红外传感器、用于检测舱内是否进水的湿度传感器、用于检测舱内温度的温度传感器、用于检测舱内/舱外压力的压力传感器、用于检测海洋监测设备姿态的陀螺仪传感器、用于检测海洋监测设备动作的加速度传感器；
用于实现海洋监测设备与监测终端进行无线通信的通讯单元；所述通讯单元包括N个通讯模块和预埋于海洋监测设备内的N个通信天线组；每个通讯模块包括：一个北斗模块、一个GPRS模块、一个CDMA模块、一个铱星模块；每个通信天线组包括N个天线；每个通讯模块连接一个定位天线组；
用于接收定位信息采集单元的定位信息、安全信息采集单元的检测信息、并将上述定位信息和检测信息发送给通讯单元的中央处理器单元；其中：
电源单元分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元的电源驱动端子电连接；所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元电连接。
进一步：所述定位信息采集单元内嵌有天线选择器，所述中央处理器单元的I/O端口
通过数据线与天线选择器连接。
所述通讯单元内嵌有通信模块选择器，所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线与通信模块选择器连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明采用预埋式天线方式，将天线隐藏于海上设备体中，通过控制电路采集定位及被监控系统状态信息，实时地将信息传送到地面接收终端，及时监控浮标的运行位置及姿态。具有不易被破坏者发现的特点，可有效地防止人为破坏。
本发明采用一个定位模块顺序采集多个定位天线信号，实现定位天线在被监控设备上多位置安装，既可防止运动载体中隐蔽安装的定位天线不同角度信号遮挡，又可避免单天线破坏后无法定位。
本发明采用一个监控系统可加装多个定位模块，且可以通过对不同模块的多个天线顺序信号扫描，进一步保证定位信息无间断采集。
本发明采用一个通讯模块顺序通过多个通讯天线发送数据，实现通讯天线在被监控设备上多位置安装，既可防止运动载体中隐蔽安装的通讯天线不同角度信号遮挡，又可避免单天线破坏后无法通讯。
本发明采用一个监控系统可加装多个通讯模块，且通过对不同模块的多个天线顺序信号扫描，进一步保证被监控设备状态信息无间断传输。
本发明采用一个安全采集模块，加装开仓、进水报警、舱内温度、压力传感器，监测舱内的安全参数，加装姿态和加速度传感器，监测设备的工作状态，同时可作为数据处理系数校正补偿的参考依据，保证在线监测设备的准确、可靠地运行。
附图说明
图1本发明优选实施例的结构框图；
图2为本发明的局部框图，主要用于显示定位信息采集单元的电路结构；
图3为本发明的局部框图，主要用于通讯单元的电路结构；
图4为本发明局部电路连接示意图；
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图4，一种海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，主要包括：包括：电源单元、定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元；其中：
电源单元为在线监控系统提供电能保证；由于海洋检测设备一般工作于广阔的海洋之中，为了保证海洋检测设备的正常工作，传统的储能电池使用一段时间以后就必须进行更换，所以为了客服普通蓄电池的正常工作，本优选实施例中的电源单元包括蓄电装置、以及为所述蓄电装置提供电能的太阳能充电装置；
定位信息采集单元用于获取海洋监测设备位置信息，即定位信息采集单元通过北斗系统、GPS系统、格鲁纳斯系统等获取海洋检测设备的经纬度信息；所述定位信息采集单元包括N个定位单元和预埋于海洋监测设备内的N个定位天线组；为了防止信号被遮挡，或者是当海洋监测设备受到撞击被损时，仍然有部分定位天线组正常工作，因此，上述N个定位天线组分别预埋于海洋监测设备的不同部位，每个定位单元包括：一个北斗模块、一个GPS模块、一个格鲁纳斯模块；每个定位天线组包括N个天线；每个定位单元连接一个定位天线组；其中：N为大于1的自然数；N为大于1的自然数；
安全信息采集单元用于采集海洋监测设备状态信息；所述安全信息采集单元包括用于检测舱门开关状态的红外传感器、用于检测舱内是否进水的湿度传感器、用于检测舱内温度的温度传感器、用于检测舱内/舱外压力的压力传感器、用于检测海洋监测设备姿态的陀螺仪传感器、用于检测海洋监测设备动作的加速度传感器；安全信息采集单元通过中央处理器单元预留的I/O口、模拟采集口、频率采集口、数字信号采集口等采集海洋监控系统的安全信息。实现设备开仓、进水报警，舱内温度、压力及系统姿态和加速度等参数的实时监控。为系统的运行提供有效地保障，同时为系统数据的分析提供姿态等参数的校正补偿。其中，对开仓、进水报警、舱内温度、压力传感器，监测舱内的安全参数，可获得仪器的工作环境和状态，能够从反馈信息中，监测设备的运行情况；设备内加装姿态和加速度传感器，实时监测设备的水面姿态，也可为加装该设备的系统提供数据处理的系数校正补偿，保证在线监测设备测量数据的准确性。
通讯单元用于实现海洋监测设备与监测终端进行无线通信；所述通讯单元包括N个通讯模块和预埋于海洋监测设备内的N个通信天线组；每个通讯模块包括：一个北斗模块、一个GPRS模块、一个CDMA模块、一个铱星模块；每个通信天线组包括N个天线；每个通讯模块连接一个定位天线组；为了防止信号被遮挡，或者是当海洋监测设备受到撞击被损时，仍然有部分定位天线组正常工作，因此，上述N个定位天线组分别预埋于海洋监测设备的不同部位，
中央处理器单元用于接收定位信息采集单元的定位信息、安全信息采集单元的检测信息、并将上述定位信息和检测信息发送给通讯单元；中央处理器单元由MCU和外围电路组成；中央处理器单元控制定位信息采集单元、安全信息采集单元、多天线扫频通讯单元的工作时序；MCU将定位信息、系统运行姿态、冲击移动报警等信息进行合理的处理，形成有效地信息包，通过通讯单元将数据传送到地面接收站。实时地监测系统的运行状态，防止人员破坏，及时采取应对措施，保证整体系统的可靠运行；其中：
电源单元分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元的电源驱动端子电连接；所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元电连接。
请参阅图2，本优选实施例中的定位信息采集单元，由北斗2模块、GPS模块、格鲁纳斯模块等定位模块及天线组组成，实现定位信息的采集功能。每个定位信息采集模块可以连接多个天线，通过对不同位置安装的天线的扫描实现被监控设备在运动状态下也能实现其准确定位。为便于不同位置隐蔽安装定位，不同频段定位天线组成定位天线组，每个定位模块可以同时与多个定位天线组连接；
请参阅图3，本优选实施例中的通讯单元，由北斗1、铱星(Iridiuum)、CDMA/GPRS等通讯模块及天线组组成，实现定位信息的采集功能。每个定位信息采集模块可以连接多个天线，通过对不同位置安装的天线的扫描实现被监控设备在运动状态下也能实现其实时通讯。为便于不同位置隐蔽安装定位，不同频段通讯天线组成通讯天线组，每个通讯模块可以同时与多个定位天线组连接；
也可以将通讯天线组与定位天线组进行组合，形成定位、通讯天线组，进一步简化安装。
请参阅图4，在上述具体实施例的基础上，为了便于对多天线组的合理管路；所述定位信息采集单元内嵌有天线选择器，所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线与天线选择器连接。所述通讯单元内嵌有通信模块选择器，所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线与通信模块选择器连接。更具体为：中央处理单元通过串口数据线与通讯模块选择器相连；通讯模块选择器通过数据线TX1，数据线RX1连接铱星通讯模块，通讯模块选择器通过数据线TX2，数据线RX2连接北斗通讯模块，通讯模块选择器通过数据线TX3，数据线RX3连接CDMA通讯模块；铱星通讯模块通过铱星通讯线连接天线选择器，北斗通讯模块通过北斗通讯线连接天线选择器，CDMA通讯模块通过CDMA通讯线连接天线选择器；天线选择器与中央处理单元通过选择线1连接；天线选择器与天线1通过射频线1连接，天线选择器与天线2通过射频线2连接，天线选择器与天线N通过射频线N连接。其中天线1、天线2…天线N均包含铱星、北斗和CDMA天线(即三种天线集成为一体的多频段天线)。
中央处理单元连接通讯模块选择器和天线选择器，控制选通不同的通讯模块和天线，确定增益较强的线路进行定位信息的发送，也可采用多频段天线进行逐一发送的方式进行通讯，完成信息的交互。
例如，海上浮标尤其是近岸浮标较容易遭到破坏，通过将定位和通讯天线预埋在浮标体内，实现监控系统定位和通讯天线的隐蔽安装，而监控系统的其它部分同样可以在浮标上预留安装位置，进行隐蔽安装，防止遭受破坏。浮标的主要由浮标体、塔架、锚系、电气等部分组成，将定位和通讯天线安装在浮标体上，较易受塔架的信号遮挡，通过多天线不同角度的安装和顺序扫描各频段、各天线的信号，寻找最强信号作为定位和通讯组，实现无间断的对被监控系统进行实时监控。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，其特征在于：包括：
为在线监控系统提供电能的电源单元；所述电源单元包括蓄电装置、以及为所述蓄电装置提供电能的太阳能充电装置；
用于获取海洋监测设备位置信息的定位信息采集单元；所述定位信息采集单元包括N个定位单元和预埋于海洋监测设备内的N个定位天线组；每个定位单元包括：一个北斗模块、一个GPS模块、一个格鲁纳斯模块；每个定位天线组包括N个天线；每个定位单元连接一个定位天线组；其中：N为大于1的自然数；N为大于1的自然数；
用于采集海洋监测设备状态信息的安全信息采集单元；所述安全信息采集单元包括用于检测舱门开关状态的红外传感器、用于检测舱内是否进水的湿度传感器、用于检测舱内温度的温度传感器、用于检测舱内/舱外压力的压力传感器、用于检测海洋监测设备姿态的陀螺仪传感器、用于检测海洋监测设备动作的加速度传感器；
用于实现海洋监测设备与监测终端进行无线通信的通讯单元；所述通讯单元包括N个通讯模块和预埋于海洋监测设备内的N个通信天线组；每个通讯模块包括：一个北斗模块、一个GPRS模块、一个CDMA模块、一个铱星模块；每个通信天线组包括N个天线；每个通讯模块连接一个定位天线组；
用于接收定位信息采集单元的定位信息、安全信息采集单元的检测信息、并将上述定位信息和检测信息发送给通讯单元的中央处理器单元；其中：
电源单元分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元、以及中央处理器单元的电源驱动端子电连接；所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线分别与定位信息采集单元、安全信息采集单元、通讯单元电连接。
2.根据权利要求1所述的海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，其特征还在于：所述定位信息采集单元内嵌有天线选择器，所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线与天线选择器连接。
3.根据权利要求1或2所述的海洋监测设备用的隐蔽在线监控系统，其特征还在于：所述通讯单元内嵌有通信模块选择器，所述中央处理器单元的I/O端口通过数据线与通信模块选择器连接。
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| CN104731070B (zh) | 2016-04-13 |
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