CN205028089U - 具有北斗卫星通信功能的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋监测技术领域，它涉及一种包含北斗卫星通信功能的数据采集系统。系统由树莓派微型电脑、供电控制器、采集器保护壳、水密接插件、RS-232标准数据线、北斗卫星通信终端构成。采用树莓派微型电脑与北斗卫星通信终端相结合的方式实现数据采集与无线通信。树莓派微型电脑内置自主研发的数据采集与通信软件，可通过多种通信方式实现与不同传感器互联，操作简单，整个系统只须完成必要的初始化操作便能通过岸上控制站实现对传感器的实时控制。能有效解决多传感器互联的数据采集与远洋通信问题，实现控制中心对传感器的实时控制与传感器数据的实时发送，简单、高效的完成海洋监测系统的布放与数据回收。

Description

具有北斗卫星通信功能的数据采集系统

1.技术领域

该实用新型属于海洋监测技术领域，它涉及一种包含北斗卫星通信功能的数据采集系统。

2.背景技术

海洋环境立体监测技术已列入国家中长期科技发展纲要中要解决的前沿技术。由于海洋环境的复杂性以及存在着各种干扰因素，现阶段所采用的浮标和潜标系统对采集到的监测信息的处理存在着一定的时延。卫星通信可以极大降低通信时延。传感器网络作为海洋环境立体监测的重要技术单元之一，它的研究发展对提升海洋动力过程的实时立体监测能力具有关键作用。海洋信息监测类传感器种类繁多，存在着很多问题，例如工作周期长、操作困难、集成和安装步骤复杂等。因此，通过传感器采集海洋监测信息、卫星传输监测信息而构成的数据采集系统可极大提高海洋信息监测效率，实现数据的高效传输与使用。

3.实用新型内容

本实用新型可以有效解决海上大量数据的采集与传输问题，提供了一种包含北斗卫星通信功能的数据采集系统。该系统可以实现多传感器互联与数据采集、控制中心对传感器的实时控制、传感器数据的实时发送，可以简单、高效的完成海洋信息监测系统的布放与数据采集。

该数据采集系统主要由三部分组成：供电装置、数据采集器和卫星通信终端。

系统部件包括树莓派微型电脑、供电控制器、采集器保护壳、水密接插件、RS-232标准数据线和北斗卫星通信终端。

本实用新型的技术方案如下。

树莓派微型电脑提供基本的运算与控制功能，负责接收来自北斗卫星通信终端的指令并加以执行，从而实现对多路传感器的控制，获取多路传感器的数据，通过北斗卫星通信终端将其发送给地面控制中心。

供电控制器可对原始供电进行变压，实现对树莓派微型电脑和北斗卫星通信终端的两路供电。

采集器保护壳为树莓派微型电脑提供必要的防潮、防腐蚀、防静电保护。

树莓派微型电脑使用标准RS-232接口连接各种前端传感器，从而实现对海洋信息的监测。通过使用水密插接件，树莓派微型电脑可与北斗卫星通信终端可实现穿越密封舱体的通信。北斗卫星通信终端可实现通信数据的自动收发。

本实用新型具有以下特点：

(1)通过树莓派微型电脑与北斗卫星通信终端相结合的方式实现数据采集与无线通信。树莓派微型电脑内置自主研发的数据采集与通信软件，可通过多种通信方式与不同传感器互联。软件简单易用，只须完成必要的初始化操作就能通过岸上控制站实现对传感器的实时控制，保证传感器数据的实时通信与接收。

(2)采用一体化的供电方案，使用一种电源就能同时为数据采集器与北斗卫星通信终端供电。

(3)集成简单，易操作，实用性强。与其它数据采集系统相比，本实用新型各个组成部件的集成度较高，设备的运输、组装和船上操作方便，在较短时间内采用常规安装方法即可完成设备的装配，可用于多种情况下的远洋试验、监测。

(4)精选各个组成部件。水密插接件均为不锈钢材质，采集器保护壳使用优质的抗腐蚀材料，增强了设备的耐用性。

4.附图说明：

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型的功能流程图。

5.具体实施方式：

图1是本实用新型的结构图，一种包含北斗卫星通信功能的数据采集系统，系统主要由供电装置、数据采集器和卫星通信终端三部分组成。其中供电装置由供电控制器2、主供电线3、主供电插头4、外接电源插座1组成；数据采集器由树莓派微型电脑8、采集器保护壳9、SPI通信接口7、I2C通信接口6、RS-232通信接口5、具有供电功能的RS-232通信线10、水密插座11组成；卫星通信终端由北斗卫星通信终端15、RS-232通信线插头14、具有供电功能的RS-232通信线13和水密插头12组成。

外接电源插座1可由直流电源供电，通过供电控制器2将电源分为两路，其中一路通过主供电线7、主供电插头8向树莓派微型电脑1提供电源，另一路通过主供电线3、主供电插头4、具有供电功能的RS-232通信线10、水密插座11、水密插头12、具有供电功能的RS-232通信线13、RS-232通信线插头14向北斗卫星通信终端15提供电源。

树莓派微型电脑8可通过SPI通信接口7、I2C通信接口6和RS-232通信接口5与不同种类、不同通信方式的传感器进行通信，将收集到的数据通过北斗卫星通信终端15实时发送给地面控制中心。

树莓派微型电脑8与北斗卫星通信终端15之间使用具有供电功能的RS-232通信线10和13连接，实现数据通信。考虑到海洋监测的水密性，舱体16内外的接口使用的是水密插座11和水密插头12。

图2是本实用新型软件的流程图，当卫星终端接收到来自岸上控制中心的操作指令，将自动唤醒数据采集器，数据采集器快速初始化系统配置文件，启动传感器控制软件，控制软件根据岸上控制中心发送来的指令决定对传感器的操作方式，当传感器完成所有工作任务后，传感器的采样数据通过北斗卫星终端自动传输至岸站控制中心，数据采集器进入休眠状态。用户可以根据使用的传感器类型来自定义配置文件，实现多传感器的快速连接。

可实现的效果：(1)海洋监测数据的远洋实时通信，数据采集器能够处理多种海洋信息数据；(2)可扩展连接多种通信方式的海洋测量传感器；(3)系统防潮、防腐蚀等级较高，使用寿命长；(4)组装简单，易操作，可靠性强，有利于该实用新型的应用与普及。

Claims (7)

1.一种包含北斗卫星通信功能的数据采集系统，其特征在于，装有采集器保护壳(9)的树莓派微型电脑(8)，通过SPI通信接口(7)，I2C通信接口(6)和RS-232通信接口(5)构成可以与多种传感器进行通信的数据采集器，数据采集器与北斗卫星通信终端(15)同时与具有供电功能的RS-232通信线(10)、水密插座(11)、水密插头(12)、具有供电功能的RS-232通信线(13)、RS-232通信线插头(14)相连接，外接电源插座(1)与供电控制器(2)通过主供电线(3)和主供电插头(4)与数据采集器相连。

2.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，数据采集器由采集器保护壳(9)、树莓派微型电脑(8)、SPI通信接口(7)、I2C通信接口(6)和RS-232通信接口(5)组成，以采集来自不同传感器的海洋数据信息。

3.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，树莓派微型电脑(8)使用自主研发的传感器管理软件，实现对多个传感器的控制以及与对北斗卫星通信终端(15)进行控制命令和数据的通信。

4.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，树莓派微型电脑(8)与北斗卫星通信终端(15)通过具有供电功能的RS-232通信线(13)和RS-232通信线插头(14)进行通信。

5.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，北斗卫星通信终端(15)可以自动接收来自岸站控制中心的实时操作命令，同时向岸站控制中心发送传感器数据。

6.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，供电装置由外接电源插座(1)、供电控制器(2)、主供电线(3)和主供电插头(4)构成。

7.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，供电控制器(2)可接收来自外接电源插座(1)的供电并对其进行转换，通过主供电线(3)与具有供电功能的RS-232通信线(10)和具有供电功能的RS-232通信线(13)分别向树莓派微型电脑(8)和北斗卫星通信终端(15)提供适配电源。