CN208722403U - 一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器 - Google Patents
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Abstract
一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其属于海洋工程信息采集领域。该传感器利用倾角传感器进行水下结构姿态信息采集，通过水下声学系统（含声学发射单元和甲板接收单元）对数据进行实时传输，水下供电系统对传感器模块和传输模块提供电力，整体完成水下结构姿态信息的采集和实时传输。数据采集系统和水下发送单元采用防水接口与水下供电系统相连；甲板接收单元通过在线方式供电，并通过数据线连接客户端进行数据实时保存、显示等管理工作；水下供电系统采用的是高能电池串联而成，通过电池管理及电源模块对数据采集系统和水下发送单元进行分压供电，实现水下结构姿态测量和测量信息的声学实时传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其属于海洋工程信息采集领域。
背景技术
海洋平台是海洋资源开发的主要装备，主要由浮体单元和水下结构构成，其中水下结构服役可靠性直接关系到海洋平台系统的安全性。海洋环境情况复杂、水下结构的运动形式和失效模式仍不确定，因此对水下结构姿态进行测量，并对于数据进行实时传输对于平台安全生产、分析水下结构失效行为具有重要意义。
目前，对于水下结构监测大多采用在线或自容方式。在线方式存在着布线困难，线缆易损等多种问题。自容方式不能实时获得水下信号。总之，现在急需开发一种能够实现水下结构实时姿态监测的传感器，目前满足于上述指标的传感器仍未见报道。
发明内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种用于水下结构姿态测量实时传输的传感器，该传感器能够通过倾角传感器获取水下结构的运动姿态，水下声学传输进行测量信息的实时传输，解决了水下结构姿态获取并实时进行信号传输的难题。
本实用新型釆用的技术方案是：一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，传感器包括数据采集系统、信号实时传输系统和水下供电系统，所述数据采集系统包含总线模块、微处理器模块、SD卡数据存储模块、数据传输模块、倾角传感器及模数转换模块、时钟管理模块，所述总线模块竖直放置，微处理器模块、SD卡数据存储模块、数据传输模块、倾角传感器及模数转换模块、时钟管理模块依次垂直地放置于总线模块电路板上，并与总线模块信号连接；所述信号实时传输系统包括水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端；所述水下供电系统由高能锂亚电池串联和电池管理及电源模块构成。
所述倾角传感器的型号为SCA100T-D02或相似类型的传感器。
所述水下供电系统由大容量高能锂亚电池串联而成，为数据采集系统和信号实时传输系统的水下发送单元提供电力支持。
所述信号实时传输系统包含水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端；倾角传感器及模数转换模块采集水下结构姿态信息，通过数据传输模块进行信号的转换，将信号传输给水下发送单元，水下发送单元利用声传输原理将信息发送到甲板接收单元；甲板接收单元通过在线方式供电，并通过数据线连接数据接收客户端，数据接收客户端接收测量数据后进行实时保存、显示管理工作。
所述数据采集系统和信号实时传输系统的水下发送单元整体封装到水下抗压密封筒内，水下供电系统整体封装到另一水下抗压密封筒内，两个密封筒通过防水接口连接。
本实用新型的有益效果是：这种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，具有以下优点：
1、利用倾角传感器进行水下结构的姿态监测，并通过自供电的水下发送单元将电信号以声学信号的形式，传输给平台的甲板接收单元，实现水下结构姿态信息的实时传输；
2、传感器设有信号存储和信号发送模块，在信号传输发生故障的时候，传感器采集的信息直接存储在SD卡数据存储模块，保证测量信息的完整性；
3、供电方式采用的是锂亚电池供电，解决了水下电力供应的问题，实现传感器独立采集独立信号传输。
4、数据接收客户端将水下结构的姿态信息进行实时的显示，通过软件能够实现水下结构的姿态模拟，还原现场的真实情况。
附图说明
图1是一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器的整体系统构成。
图2是数据采集系统的布置图。
图3是信号传输系统的布置图。
图4是水下供电系统的布置图。
图5是图1中的微处理器模块的电路原理图。
图6是图1中的SD卡数据存储模块的电路原理图。
图7是图1中的数据传输模块的电路原理图。
图8是图1中的倾角传感器及模数转换模块的电路原理图。
图9是图1中的时钟管理模块的电路原理图。
图10是图4中的电池管理及电源模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
图1是一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器的整体系统图。这种用于水下结构姿态测量实时传输传感器包括数据采集系统、信号传输系统和水下供电系统。数据采集系统包括：总线模块、微处理器模块（如图5所示）、SD卡数据存储模块（如图6所示）、数据传输模块（如图7所示）、信号发送模块、倾角传感器及模数转换模块（如图8所示）和时钟管理模块（如图9所示）；信号传输系统主要包括：水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端，水下发送单元通过接口与信号发送模块进行连接，将倾角传感器及模数转换模块采集的信息转换为声学信息，以声学信号的形式将监测信息传输给甲板接收单元，数据接收客户端将甲板接收单元的信号进行实时的采集、显示并储存数据，以供用户查看和调用；水下供电系统采用的是两节高能锂亚电池串联而成，通过电池管理及电源模块（如图10所示）上的稳压芯片提供不同的电压值，微处理器模块、SD卡数据存储模块、信号发送模块以及时钟管理模块需要V1恒压供电，水下发送单元供电需要V2恒压供电，倾角传感器及模数转换模块需要V3恒压供电；水下发送单元、微处理器模块、SD卡数据存储模块、信号发送模块、倾角传感器及模数转换模块、时钟管理模块和水下供电系统从上至下依次垂直地放置在钢筒的内部。
图2说明数据采集系统的布置情况，数据采集系统包括总线模块、微处理器模块、SD卡数据存储模块、信号发送模块、倾角传感器及模数转换模块和时钟管理模块，所述总线模块竖直放置，微处理器模块、SD卡数据存储模块 、信号发送模块、倾角传感器及模数转换模块和时钟管理模块从上至下依次垂直地放置于总线模块电路板上，并与总线模块信号连接。微处理器模块的上部设有外部通讯端口，并且通过外部通讯端口与上位机连接设置采集时间、采样时长、休眠时长和采集频率；SD卡数据存储模块主要是进行信号的储存，在信号发送出问题的情况下，能够保证信号的自存储，在传输中断的时候，保证监测信息的完整性；信号发送模块配有相应的数据接口，能够与水下发送单元进行对接，将传感器的电信号转换为声学信号进行水下的传输，传输给布放在平台的甲板接收单元；倾角传感器及模数转换模块通过总线模块与微处理器模块相连，对水下结构的姿态进行监测。
图3说明信号传输系统的情况。该系统主要包括水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端这三部分。水下发送单元通过水下供电系统进行供电，与数据采集系统布放在水下的钢筒里，通过发射探头以声学信号的形式发送传感器采集的数据。甲板接收单元布放在平台，采集数据、储存并显示数据，同时传感器的测量信息通过特定的软件进行实现水下结构的运动姿态模拟。
图4说明水下供电系统的情况。该系统主要包括高能锂亚电池和电池管理及电源模块。电池管理及电源模块和串联的锂亚电池组依次放在水下抗压密封筒密，密封筒通过防水接口连接给密封在水下抗压密封筒内的数据采集系统和水下发送单元供电，其中，微处理器模块、SD卡数据存储模块、信号发送模块以及时钟管理模块需要V1恒压供电，水下发送单元供电需要V2恒压供电，倾角传感器及模数转换模块需要V3恒压供电。
上述传感器的布置能够保证监测的信息尽量的准确，传感器的信号采集通过微处理器进行集中的采集控制，由水下发送单元统一进行信号的转换后发送到甲板接收单元。保证信号传输的实时性和稳定性。
采用以上技术方案，该姿态测量传感器具有以下特点：对平台的水下结构姿态进行监测信息的采集，并通过水下声学传输将数据信息以声信号的方式传输到平台的甲板接收单元。为相关人员实时的了解平台水下结构的运动姿态提供有力的数据支持。
Claims (5)
1.一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，传感器包括数据采集系统、信号实时传输系统和水下供电系统,其特征是：所述数据采集系统包含总线模块、微处理器模块、SD卡数据存储模块、数据传输模块、倾角传感器及模数转换模块、时钟管理模块；所述总线模块竖直放置，微处理器模块、SD卡数据存储模块、数据传输模块、倾角传感器及模数转换模块、时钟管理模块依次垂直地放置于总线模块电路板上，并与总线模块信号连接；所述信号实时传输系统包括水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端；所述水下供电系统由高能锂亚电池串联和电池管理及电源模块构成。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其特征是：所述倾角传感器的型号为SCA100T-D02或相似类型的传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其特征是：所述水下供电系统由大容量高能锂亚电池串联而成，为数据采集系统和信号实时传输系统的水下发送单元提供电力支持。
4.根据权利要求1所述的一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其特征是：所述信号实时传输系统包含水下发送单元、甲板接收单元和数据接收客户端；倾角传感器及模数转换模块采集水下结构姿态信息，通过数据传输模块进行信号的转换，将信号传输给水下发送单元，水下发送单元利用声传输原理将信息发送到甲板接收单元；甲板接收单元通过在线方式供电，并通过数据线连接数据接收客户端，数据接收客户端接收测量数据后进行实时保存、显示管理工作。
5.根据权利要求1所述的一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器，其特征是：所述数据采集系统和信号实时传输系统的水下发送单元整体封装到水下抗压密封筒内，水下供电系统整体封装到另一水下抗压密封筒内，两个密封筒通过防水接口连接。
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| CN108877193A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-11-23 | 大连理工大学 | 一种用于水下结构姿态测量实时传输传感器 |
| CN111257887A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-06-09 | 自然资源部第一海洋研究所 | 水下仪器姿态检测系统及其检测方法 |
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