CN204405108U - 自漂浮式可扩展多参数ctd探测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪。本实用新型由北斗天线、CTD探测仪浮子、CTD探测电缆、CTD探测仪本体、可扩展探头组成。可扩展探头与CTD探测仪本体连接，用于将传感数据传送到CTD探测仪本体；CTD探测仪本体通过CTD探测电缆与悬浮在海面的CTD探测仪浮子相连；在所述的CTD探测仪浮子上装有北斗天线。本实用新型扩展了CTD探测仪使用场合，最大可以扩展到10路传感器接口；同时，由于本实用新型具有北斗通信和定位功能，在数据自容存储的基础上，本实用新型还能将传感数据与定位数据实时传输到远程服务器。

Description

自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪

技术领域

本实用新型涉及一种水质温盐深（CTD）参数的探测仪，主要涉及一种具有北斗卫星通信与定位能力和可扩展较多种类传感器接口的水质多参数探测仪。

背景技术

CTD测量技术是利用海水的电导率、温度随深度进行变化的原理来进行测量。海水电导率C与一定的海水电阻有关，可通过电导率传感器的电阻随海洋环境的变化进行提取，温度T则是通过热敏电阻的阻值变化进而反映出海水温度的变化，而深度D一般通过压力测量，根据数学关系换算而得。CTD探测仪能够快速获得不同深度海域的温度和电导率剖面数据，并且通过计算能够得到盐度、密度、声速等剖面资料，这些资料对于海洋科学研究、海洋经济与国防建设等方面具有极其重要的价值。同时，CTD探测仪还广泛应用于气象监测与预报、海洋环境监测、海洋资源探测等领域。因此，CTD探测仪对国民经济的渔业、养殖业与水质监测等同样具有极其重要的现实意义。国外CTD仪器中，应用比较广泛的是美国海鸟公司的SBE系列CTD，在广泛的应用中其性能得到了各国海洋界的认可。我国的CTD测量技术研究虽然起步比较晚，目前依然存在以下问题：数据采集速度以及集成化程度不高、自主的持续创新能力不强、仪器精度的稳定性不好、系统的智能化处理比较弱等。

发明内容

本实用新型针对以上问题，结合北斗卫星通信与定位技术的优点，实现了CTD水质参数的远程实时获取。除了传统的CTD参数测量之外，根据用户需求还扩展了较多的外接传感器接口，设计了一种新型的可扩展多参数的CTD测量仪。

本实用新型由北斗天线、CTD探测仪浮子、CTD探测电缆、CTD探测仪本体、可扩展探头组成。

可扩展探头与CTD探测仪本体连接，用于将传感数据传送到CTD探测仪本体；CTD探测仪本体通过CTD探测电缆与悬浮在海面的CTD探测仪浮子相连；在所述的CTD探测仪浮子上装有北斗天线。

所述的CTD探测仪本体由Cotex M3处理器，第一串行数据接口、第二串行数据接口、第一电平转换电路、第二电平转换电路、电导率探头、水深压力探头、第一信号变换电桥、第二信号变换电桥、第一模拟电压接口、第二模拟电压接口、第三模拟电压接口、第四模拟电压接口、第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路、第一模拟电流接口、第二模拟电流接口、第三模拟电流接口、第四模拟电流接口、第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路、TF卡、北斗模块组成。

电导率探头与第一信号变换电桥信号连接，第一信号变换电桥与Cotex M3处理器信号连接；水深压力探头与第二信号变换电桥信号连接，第二信号变换电桥与Cotex M3处理器信号连接；第一串行数据接口与第一电平转换电路信号连接，第一电平转换电路与Cotex M3处理器信号连接；第二串行数据接口与第二电平转换电路信号连接，第二电平转换电路与Cotex M3处理器信号连接；第一模拟电压接口、第二模拟电压接口、第三模拟电压接口、第四模拟电压接口分别与第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路信号连接，第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路分别与Cotex M3处理器信号连接；第一模拟电流接口、第二模拟电流接口、第三模拟电流接口、第四模拟电流接口分别与第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路信号连接，第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路分别与Cotex M3处理器信号连接；Cotex M3处理器分别与TF卡和北斗模块信号连接。

本实用新型涉及的CTD探测仪本体所需电能由CTD探测仪浮子内蓄电池通过CTD探测电缆提供。本实用新型涉及的北斗模块采用江苏天源电子有限公司的TM0510模块，TM0510模块集成了RDSS射频收发芯片、功放芯片、基带电路等，可完整实现RDSS收发信号、调制解调全部功能，其余电路均为自主设计实现。

本实用新型的有益效果：相比较于传统的只能测量CTD参数的水质测量仪，极大地扩展了使用场合，最大可以扩展到10路传感器接口；同时，由于本实用新型具有北斗通信和定位功能，在数据自容存储的基础上，本实用新型还能将传感数据与定位数据实时传输到远程服务器。

附图说明

图1为本实用新型涉及的自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪的系统结构图。

图2为本实用新型涉及的自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪的电路框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型涉及的自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪由北斗天线1-1、CTD探测仪浮子1-2、CTD探测电缆1-3、CTD探测仪本体1-4、可扩展探头1-5组成，其中探测仪本体是本实用新型的核心部件。可扩展探头包含各种不同类型的水质参数传感器，用户可以根据需要选择使用。可扩展探头将传感数据传送到CTD探测仪本体，CTD探测仪本体由复杂电路实现传感数据采集、处理、存储和传输等功能，主要由自主设计的多参数测量电路构成。CTD探测仪本体通过CTD探测电缆将数据发往CTD探测仪浮子处的北斗天线，同时CTD探测仪本体也通过CTD探测电缆获取CTD探测仪浮子内蓄电池1-6的电能。CTD探测电缆包括4线包塑缆，内置2线为北斗天线的延长馈线，2线为CTD探测仪浮子内蓄电池为CTD探测仪本体提供电源的正负电源线。

如图2所示，本实用新型涉及的CTD探测仪本体为一个电路结构，由Cotex M3处理器，串行数据接口1、串行数据接口2、电平转换电路1、电平转换电路2、电导率（带温度）探头、水深压力探头、信号变换电桥1、信号变换电桥2、模拟电压接口1、模拟电压接口2、模拟电压接口3、模拟电压接口4、电压调理电路1、电压调理电路2、电压调理电路3、电压调理电路4、模拟电流接口1、模拟电流接口2、模拟电流接口3、模拟电流接口4、电流调理电路1、电流调理电路2、电流调理电路3、电流调理电路4、TF卡、北斗模块组成。

电导率（带温度）探头与信号变换电桥1信号连接，信号变换电桥1与Cotex M3处理器信号连接。水深压力探头与信号变换电桥2信号连接，信号变换电桥2与Cotex M3处理器信号连接。

串行数据接口1与电平转换电路1信号连接，电平转换电路1与Cotex M3处理器信号连接。串行数据接口2与电平转换电路2信号连接，电平转换电路2与Cotex M3处理器信号连接。串行数据接口1和串行数据接口2可以连接2路串行接口的水质参数传感器，兼容RS232、RS485或RS422类型的各种传感器。

模拟电压接口1、模拟电压接口2、模拟电压接口3、模拟电压接口4分别与电压调理电路1、电压调理电路2、电压调理电路3、电压调理电路4信号连接，电压调理电路1、电压调理电路2、电压调理电路3、电压调理电路4分别与Cotex M3处理器信号连接。模拟电压接口1、模拟电压接口2、模拟电压接口3、模拟电压接口4可以连接4路模拟电压接口的水质参数传感器，兼容0-5V或0-3V输出的电压型传感器。

模拟电流接口1、模拟电流接口2、模拟电流接口3、模拟电流接口4分别与电流调理电路1、电流调理电路2、电流调理电路3、电流调理电路4信号连接，电流调理电路1、电流调理电路2、电流调理电路3、电流调理电路4分别与Cotex M3处理器信号连接。模拟电流接口1、模拟电流接口2、模拟电流接口3、模拟电流接口4可以连接4路模拟电流接口的水质参数传感器，兼容4-20mA输出的电流型传感器。

Cotex M3处理器分别与TF卡和北斗模块信号连接。TF卡负责数据存储，最大兼容32GB的存储容量，可以将各种水质参数传感器进行原始数据存储，与Cotex M3处理器之间采用SPI总线通信。北斗模块可以提供数据通信与定位信息，采用现成的北斗1代模块，与Cotex M3处理器之间通过TTL串口电平通信。

本实用新型涉及的CTD探测仪本体所需电能由CTD探测仪浮子内蓄电池通过CTD探测电缆提供，因此CTD探测仪本体可以设计成小型化密封仓。由于CTD探测仪本体最大工作水深设计为30米，所以密封仓的壁厚比较小，整体成本较低。

本实施例的技术指标如下：

测温范围：-5℃~35℃；

温度测量分辨率：0.001℃；

温度测量绝对精度：±0.1℃；

电导率测量范围：0~60mS/cm；

电导率测量精度：±0.02mS/cm；

压力测量范围：10000psia；

压力测量精度：0.015%FS；

存储能力：最大32GB；

串行传感器接口数：2路；

模拟电压传感器接口数：4路；

模拟电流传感器接口数：4路；

通信与定位方式：北斗卫星。

本实用新型的工作流程如下：在自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪部署之前，根据监测任务需求，选择合适的传感器探头；然后根据选配的探头种类，设置配置文件，并将配置文件存入TF卡中；接着将TF卡插入自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪中，连接电源，系统开始工作；系统正常工作时，定时采集各种传感器探头的数据，并将数据存入TF卡，并将传感数据和位置信息通过北斗模块发往远程服务器。

本实用新型涉及的自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪采用漂浮式工作模式，随着水流作用，可以在江河湖泊和海洋中各处工作。本实用新型除了可以测量CTD参数以外，还能兼容最大达10路的外接传感器探头，用户可以根据测量需要，随意更换传感器探头，因此使用起来十分方便。而且本实用新型采用了北斗通信与定位技术，在传输水质多参数的同时，还能附着相应的位置信息，使用范围非常广泛。

Claims (1)

1.自漂浮式可扩展多参数CTD探测仪，由北斗天线、CTD探测仪浮子、CTD探测电缆、CTD探测仪本体、可扩展探头组成，其特征在于：

可扩展探头与CTD探测仪本体连接，用于将传感数据传送到CTD探测仪本体；CTD探测仪本体通过CTD探测电缆与悬浮在海面的CTD探测仪浮子相连；在所述的CTD探测仪浮子上装有北斗天线；

所述的CTD探测仪本体由Cotex M3处理器，第一串行数据接口、第二串行数据接口、第一电平转换电路、第二电平转换电路、电导率探头、水深压力探头、第一信号变换电桥、第二信号变换电桥、第一模拟电压接口、第二模拟电压接口、第三模拟电压接口、第四模拟电压接口、第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路、第一模拟电流接口、第二模拟电流接口、第三模拟电流接口、第四模拟电流接口、第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路、TF卡、北斗模块组成；

电导率探头与第一信号变换电桥信号连接，第一信号变换电桥与Cotex M3处理器信号连接；水深压力探头与第二信号变换电桥信号连接，第二信号变换电桥与Cotex M3处理器信号连接；第一串行数据接口与第一电平转换电路信号连接，第一电平转换电路与Cotex M3处理器信号连接；第二串行数据接口与第二电平转换电路信号连接，第二电平转换电路与Cotex M3处理器信号连接；第一模拟电压接口、第二模拟电压接口、第三模拟电压接口、第四模拟电压接口分别与第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路信号连接，第一电压调理电路、第二电压调理电路、第三电压调理电路、第四电压调理电路分别与Cotex M3处理器信号连接；第一模拟电流接口、第二模拟电流接口、第三模拟电流接口、第四模拟电流接口分别与第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路信号连接，第一电流调理电路、第二电流调理电路、第三电流调理电路、第四电流调理电路分别与Cotex M3处理器信号连接；Cotex M3处理器分别与TF卡和北斗模块信号连接。