RU219565U1 - Автономный регистратор гидростатического давления - Google Patents
Автономный регистратор гидростатического давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU219565U1 RU219565U1 RU2023112372U RU2023112372U RU219565U1 RU 219565 U1 RU219565 U1 RU 219565U1 RU 2023112372 U RU2023112372 U RU 2023112372U RU 2023112372 U RU2023112372 U RU 2023112372U RU 219565 U1 RU219565 U1 RU 219565U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrostatic pressure
- control unit
- pressure sensor
- temperature
- channel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к океанологии, а именно к информационно-измерительной технике, и может быть использована для гидрофизических исследований в морях и океанах. Технический результат заключается в реализации автоматизированного режима управления глубиной погружения датчиков. Заявляемый технический результат достигается за счет новой совокупности существенных признаков в заявленном устройстве, благодаря которым происходит расширение области его применения, за счет дополнительного использования дистанционно управляемой лебедки, при помощи которой происходит обеспечение автоматизированного режима установки датчика гидростатического давления.
Description
Полезная модель относится к океанологии, а именно к информационно-измерительной технике, и может быть использована для гидрофизических исследований в морях и океанах.
Одним из методов мониторинга волновых процессов в прибрежных районах является использование приборов - регистраторов со встроенными либо выносными датчиками гидростатического давления. Такой подход позволяет синхронно регистрировать флуктуации уровня моря в нескольких точках прибрежной зоны. При этом одновременно требуется производить синхронную регистрацию показаний температуры и давления атмосферы, иметь возможность дистанционного управления и передачи данных, а так же автоматизировано управлять глубиной погружения датчиков гидростатического давления. Данная проблема особенно актуальна при использовании выносных кабельных датчиков гидростатического давления.
Известна морская автономная донная станция, решающая технические задачи регистратора, выполненная в виде установленного на дне акватории глубоководного самовсплывающего носителя геофизической аппаратуры (патент РФ №2572046 С1, опубл. 27.12.2015). Станция включает размещенные в герметичном контейнере блок регистрации, блок синхронизации, блок гидроакустического канала, блок питания, блок определения ориентации, выполненный в виде датчиков наклона и азимута и устройство хранения информации.
Недостатком известного аналога является ограниченная область его применения, а именно использование станции только в варианте постановки на дно и отсутствие возможности измерения атмосферной температуры, атмосферного давления, а также поля гидростатического давления, что сужает круг решаемых ею задач.
Известен автономный регистратор гидрофизических полей (полезная модель RU №171967 U1, по заявке 2017109315, опубликовано: 22.06.2017 Бюл. №18).
Известный автономный регистратор включает гидроизолированный корпус, в котором расположены блок питания, термостатированный кварцевый генератор тактовой частоты, соединенный последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления и блоком энергонезависимой твердотельной SD-памяти, а также параллельно подключенные к блоку управления каналы регистрации гидроакустического поля в составе гидрофона, масштабирующего усилителя и аналого-цифрового преобразователя, регистрации поля гидростатического давления в составе тензометрического датчика гидростатического давления, согласующего усилителя и аналого-цифрового преобразователя, регистрации поля температуры в составе цифрового датчика температуры и канала записи параметров изменения положения в пространстве в составе трехкомпонентного акселерометра, при этом все электронные компоненты и акселерометр расположены на единой плате, а датчики гидростатического и гидроакустического давления и температуры установлены на внешней стороне корпуса в непосредственной близости друг от друга.
Недостатком известного автономного регистратора является ограниченная область его применения. Поскольку он не позволяет учитывать атмосферную температуру и атмосферное давление, так как полностью погружен в воду. Кроме этого, погруженность измерительного блока в воду не позволяет осуществлять дистанционное управление его работой, а также использовать результаты измерений до поднятия его на поверхность.
Наиболее близким к заявляемому является автономный регистратор гидростатического давления (полезная модель RU №214461 U1, по заявке 2022117529, опубликовано: 28.10.2022 Бюл. №31).
В ближайшем аналоге, включающем гидроизолированный корпус, в котором расположены блок питания, термостатированный кварцевый генератор тактовой частоты, соединенный последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти, а также параллельно подключенные к блоку управления канал регистрации поля гидростатического давления в составе датчика гидростатического давления, канал регистрации поля температуры в составе цифрового датчика атмосферной температуры и атмосферного давления, при этом все электронные компоненты расположены на единой плате, а датчик гидростатического давления и цифровой датчик температуры и атмосферного давления установлены на внешней стороне корпуса, модуль часов реального времени, GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных, соединенные последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, а канал регистрации поля гидростатического давления дополнительно использует триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом датчика гидростатического давления, и выход триггера Шмидта является входом канала регистрации поля гидростатического давления, причем в водную среду погружают только датчик гидростатического давления, соединенный с триггером Шмидта посредством коаксиального грузонесущего кабеля, а цифровой датчик температуры канала регистрации поля температуры используют для измерения атмосферной температуры и атмосферного давления.
Недостатком ближайшего аналога является ограниченная область его применения. Поскольку он позволяет учитывать гидростатическое давление только на той глубине, на которую погружен.
Задачей полезной модели является расширение области ее использования за счет применения дистанционно управляемой лебедки, обеспечивающей автоматизацию процесса установки датчика гидростатического давления на необходимую глубину погружения.
Технический результат заключается в реализации автоматизированного режима установки датчика гидростатического давления на необходимую глубину погружения.
Технический результат достигается за счет того, что в автономный регистратор гидростатического давления, включающий гидроизолированный корпус, в котором расположены блок питания, термостатированный кварцевый генератор тактовой частоты, соединенный последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти, а также параллельно подключенные к блоку управления канал регистрации поля гидростатического давления в составе датчика гидростатического давления, канал регистрации поля атмосферной температуры в составе цифрового датчика атмосферной температуры и атмосферного давления, при этом, все электронные компоненты расположены на единой плате, а датчик гидростатического давления и цифровой датчик атмосферного давления и атмосферной температуры установлены на внешней стороне корпуса, модуль часов реального времени, GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных, соединенные последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, а канал регистрации поля гидростатического давления использует триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом датчика гидростатического давления, и выход триггера Шмидта является входом канала регистрации поля гидростатического давления, причем в водную среду погружают только датчик гидростатического давления, соединенный с триггером Шмидта посредством коаксиального грузонесущего кабеля, а цифровой датчик температуры канала регистрации поля температуры используют для измерения атмосферной температуры и атмосферного давления, дополнительно введена дистанционно управляемая лебедка, к которой прикреплен грузонесущий кабель датчика гидростатического давления, причем управление лебедкой осуществляется посредством микроконтроллерного блока управления.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном устройстве происходит расширение области его применения за счет дополнительного использования дистанционно управляемой лебедки, достигается заявляемый технический результат.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема автономного регистратора гидростатического давления:
1 - Микроконтроллерный блок управления;
2 - Модуль часов реального времени;
3 - Термостатированный кварцевый генератор;
4 - Триггер Шмидта;
5 - Датчик гидростатического давления;
6 - GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных;
7 - Цифровой датчик атмосферного давления и атмосферной температуры;
8 - Блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти;
9 - дистанционно управляемая лебедка.
Заявленное устройство, показанное на фиг. 1, состоит из микроконтроллерного блока управления 1, имеющего семь входов - к входу 1.1 подключен модуль часов реального времени 2, к входу 1.2 подключен термостатированный кварцевый генератор 3, к входу 1.3 подключен триггер Шмидта 4, вход которого 4.1 является выходом датчика гидростатического давления 5, к входу 1.4 микроконтроллерного блока управления подключен GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных 6, к входу 1.5 подключен цифровой датчик атмосферного давления и атмосферной температуры 7, к входу 1.6 подключен блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти 8, к входу 1.7 подключена дистанционно управляемая лебедка 9.
Блоки, входящие в общую схему устройства, имеют следующее назначение. Микроконтроллерный блок управления 1 предназначен для управления блоками, а также сбором и обработкой данных, поступающих с внешних датчиков.
В качестве микроконтроллерного блока управления можно использовать микроконтроллер семейства STM32 (патент RU №2723005, Опубликовано: 08.06.2020 Бюл. №16).
Модуль часов реального времени 2 предназначен для передачи текущей даты и текущего значения времени в микроконтроллерный блок управления 1.
В качестве модуля часов реального времени может быть использована микросхема DS1307 (патент RU №205258, Опубликовано: 06.07.2021 Бюл. №19).
Термостатированный кварцевый генератор 3 предназначен для генерации высокостабильных значений тактовой частоты, которая необходима для работы микроконтроллерного блока управления.
В качестве термостатированного кварцевого генератора можно использовать аналогичное устройство, описанное в изобретении (патент RU №2207704, Опубликовано: 27.06.2003 Бюл. №18).
Триггер Шмидта 4 предназначен для преобразования аналогового сигнала поступающего с датчика гидростатического давления 5 в микроконтроллерный блок управления 1 в цифровой сигнал в виде двухуровневой импульсной последовательности.
В качестве триггера Шмидта можно использовать аналогичный блок из состава полезной модели (патент RU №58759, Опубликовано: 27.11.2006 Бюл. №33).
Датчик гидростатического давления 5 предназначен для измерения гидростатического давления после его погружения в воду на глубину.
В качестве датчика гидростатического давления можно использовать микроэлектронный скважинный датчик абсолютного давления, описанный в изобретении (патент RU №2726908, Опубликовано: 16.07.2020 Бюл. №20).
GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных 6 предназначен для дистанционного управления режимами работы устройства в целом и передачи данных измерения на удаленный сервер.
В качестве GSM/GPRS-модуля дистанционного управления и передачи данных можно использовать аналогичное устройство из состава изобретения (патент RU №2753831, Опубликовано: 23.08.2021 Бюл. №24).
Цифровой датчик атмосферного давления и атмосферной температуры 7 предназначен для измерения атмосферного давления и атмосферной температуры.
В качестве цифрового датчика атмосферного давления и атмосферной температуры можно использовать датчик атмосферного давления и температуры BMP 180. Такой датчик является аналогичным блоком из состава полезной модели(патент RU №181710, Опубликовано: 26.07.2018 Бюл. №21).
Блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти 8 предназначен для долгосрочного хранения данных в энергонезависимой памяти.
В качестве блока энергонезависимой твердотельной SD-памяти можно использовать аналогичный блок из состава полезной модели (патент RU №176198, Опубликовано: 12.01.2018 Бюл. №2).
Дистанционно управляемая лебедка 9 предназначена для автоматизации режима установки датчика гидростатического давления на необходимую глубину погружения.
В качестве дистанционно управляемой лебедки 9 можно использовать аналогичный блок из состава устройства для очистки бассейна от радиоактивных донных отложений (патент RU №2513039, Опубликовано: 20.04.2014 Бюл. №11).
Заявленное устройство работает следующим образом.
Гидроизолированный корпус автономного регистратора гидростатического давления возможно установить в прибрежной зоне исследуемого водоема, либо на борту водного транспорта. Датчик гидростатического давления (см. блок 5 на фиг. 1) погружают в воду на необходимую глубину посредством дистанционно управляемой лебедки (см. блок. 9 на фиг. 1). Управление дистанционно управляемой лебедкой осуществляют путем подачи соответствующих команд управления от микроконтроллерного блока управления (см. блок 1 на фиг. 1). При этом происходит регулирование длины грузонесущего коаксиального кабеля, который также обеспечивает электрический контакт с датчиком.
Включение питания в микроконтроллерном блоке управления (см. блок 1 на фиг. 1) обеспечивает работу устройства.
Термостатированный кварцевый генератор (см. блок 3 на фиг. 1) тактирует микроконтроллерный блок управления.
Далее, датчик гидростатического давления, через коаксиальный грузонесущий кабель формирует сигнал с данными об измеренном давлении, который поступает на вход триггера Шмидта (см. блок 4 на фиг. 1).
Принимаемый сигнал представляет собой сглаженную последовательность импульсов, частота следования которых соответствует значению номинала измеренного давления.
В триггере Шмидта поступивший сигнал преобразуется к виду, необходимому для работы микроконтроллерного блока управления.
Затем, сигнал с выхода триггера Шмидта поступает на микроконтроллерный блок управления, где частота следования импульсов преобразуется в номинал измеренного гидростатического давления.
Параллельно с этим, микроконтроллерный блок управления производит считывание данных с датчика атмосферного давления и атмосферной температуры (см. блок 6 на фиг. 1) по последовательной шине связи.
Кроме того, микроконтроллерный блок управления производит считывание показаний времени с модуля часов реального времени (см. блок 2 на фиг. 1) по последовательной шине связи.
Сформированный пакет данных, содержащий показания датчика гидростатического давления и датчика атмосферной температуры и атмосферного давления, синхронизированного по времени из модуля часов реального времени, записывается в блок энергонезависимой твердотельной памяти SD (см. блок 8 на фиг. 1) по последовательной шине связи.
Кроме того, по последовательной шине связи, используя функциональные возможности GSM/GPRS-модуля, сформированные пакеты данных отправляют на удаленный сервер по радиоканалу GSM.
Путем использования функциональных возможностей GSM/GPRS-модуля в ходе работы производят удаленные операции настройки или остановки устройства, в соответствии с алгоритмом работы. А также при необходимости дистанционно посредством управления лебедкой изменяют глубину погружения датчика гидростатического давления.
Компоненты формулы представленной полезной модели соединяются между собой сборочными операциями и находятся в функционально-конструктивном единстве.
Claims (1)
- Автономный регистратор гидростатического давления, включающий гидроизолированный корпус, в котором расположены блок питания, термостатированный кварцевый генератор тактовой частоты, соединенный последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, блок энергонезависимой твердотельной SD-памяти, а также параллельно подключенные к блоку управления канал регистрации поля гидростатического давления в составе датчика гидростатического давления, канал регистрации поля температуры в составе цифрового датчика температуры, при этом все электронные компоненты расположены на единой плате, а датчик гидростатического давления и температуры установлен на внешней стороне корпуса, модуль часов реального времени, GSM/GPRS-модуль дистанционного управления и передачи данных, соединенные последовательным синхронным интерфейсом с микроконтроллерным блоком управления, а канал регистрации поля гидростатического давления дополнительно использует триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом датчика гидростатического давления, и выход триггера Шмидта является входом канала регистрации поля гидростатического давления, причем в водную среду погружают только датчик гидростатического давления, соединенный с триггером Шмидта посредством коаксиального грузонесущего кабеля, а цифровой датчик температуры канала регистрации поля температуры используют для измерения атмосферной температуры и атмосферного давления, отличающийся тем, что дополнительно введена дистанционно управляемая лебедка, к которой прикреплен грузонесущий кабель датчика гидростатического давления, причем управление лебедкой осуществляется посредством микроконтроллерного блока управления.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU219565U1 true RU219565U1 (ru) | 2023-07-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10204416A1 (de) * | 2002-02-03 | 2002-08-29 | Michael Viergutz | Benthisches Messgerät zur Einmalverwendung |
| RU2426149C1 (ru) * | 2010-01-28 | 2011-08-10 | Сергей Борисович Курсин | Гидроакустический локационный комплекс |
| RU171967U1 (ru) * | 2017-03-20 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Автономный регистратор гидрофизических полей |
| RU2650849C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-04-17 | Владимир Васильевич Чернявец | Автономная сейсмоакустическая станция |
| WO2021104988A1 (fr) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | Thales | Dispositif sonar |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10204416A1 (de) * | 2002-02-03 | 2002-08-29 | Michael Viergutz | Benthisches Messgerät zur Einmalverwendung |
| RU2426149C1 (ru) * | 2010-01-28 | 2011-08-10 | Сергей Борисович Курсин | Гидроакустический локационный комплекс |
| RU2650849C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-04-17 | Владимир Васильевич Чернявец | Автономная сейсмоакустическая станция |
| RU171967U1 (ru) * | 2017-03-20 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Автономный регистратор гидрофизических полей |
| WO2021104988A1 (fr) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | Thales | Dispositif sonar |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hyndman et al. | The measurement of marine geothermal heat flow by a multipenetration probe with digital acoustic telemetry and insitu thermal conductivity | |
| Sinha et al. | An active source electromagnetic sounding system for marine use | |
| US8825430B2 (en) | Differential pressure systems and methods for measuring hydraulic parameters across surface water-aquifer interfaces | |
| CN103643703A (zh) | 水下砼浇筑标高智能监测装置及方法 | |
| CN111024049B (zh) | 一种深海声学接收潜标及信号采集方法 | |
| RU115929U1 (ru) | Гидроакустический комплекс для дистанционного мониторинга гидрофизических параметров в мелководных акваториях | |
| CN107702698A (zh) | 一种深海逆式回声测量系统及测量方法 | |
| CN105842477A (zh) | 一种利用声学多普勒海流计测流的方法 | |
| CA2946611A1 (en) | Long-term seafloor heat flow monitoring probe based on underwater robot platform | |
| US7380453B1 (en) | Undersea data logging device with automated data transmission | |
| CN105783885A (zh) | 一种声学多普勒海流计 | |
| RU219565U1 (ru) | Автономный регистратор гидростатического давления | |
| CN111780852A (zh) | 一种实时测量低频换能器深海性能的装置及方法 | |
| CN115598217A (zh) | 一种海底沉积层的低频声学特性原位测量装置与方法 | |
| RU214461U1 (ru) | Автономный регистратор гидростатического давления | |
| CN114877873A (zh) | 一种海洋浮标监测系统、方法、电子设备及存储介质 | |
| RU111691U1 (ru) | Донный модуль сейсмической станции | |
| Milburn et al. | ATLAS buoy-reengineered for the next decade | |
| CN205506859U (zh) | 一种声学多普勒海流计 | |
| US4557608A (en) | Thermal microstructure measurement system | |
| CN2751309Y (zh) | 一种有站位、深度测量和无线通信功能的海流计 | |
| Dingler et al. | A high-frequency sonar for profiling small-scale subaqueous bedforms | |
| RU2563316C1 (ru) | Подводная станция | |
| CN110658566A (zh) | 一种海底地磁日变观测装置 | |
| RU106396U1 (ru) | Гидроакустический комплекс по регистрации геофизических параметров волновых полей |