一种自沉浮式水声信号采集存储装置、投放及回收方法与流程

本发明涉及水声测量技术领域，具体涉及一种自沉浮式水声信号采集存储装置、投放及回收方法。

背景技术：

众所周知，声音在水中的传播衰减最小、传播性能最好，并且能够实现远距离传播，是目前研究水下目标、海洋环境噪声最主要的信息载体。因此水声测量技术越来越受到人们的重视。水声信号采集记录装置可以用于监测海洋环境噪声、研究海洋生物等，但目前的水声信号采集设备一般数据存储容量小、功耗大、锚系布放作业繁琐等缺点，难以满足长时间序列的水声应用需求。因此研制一种大容量存储、自沉浮式、低功耗的水声信号采集记录装置是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种自沉浮式、大容量水声信号采集存储装置、投放及回收方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种自沉浮式水声信号采集存储装置，所述装置包括：支杆、用于给装置增加浮力的浮球、用于采集水声信号的水听器和金属桶；浮球在支杆的顶部，金属桶在支杆的底部，水听器固定在支杆的侧壁上，在金属桶的底部设置脱钩，脱钩连接重物；在所述金属桶内设置存储板和水声释放机构；

所述存储板，用于对水听器接收到的水声信号进行处理，并根据时间信息将处理后的水声信号以数据文件的形式进行存储；

所述水声释放机构，用于通过控制脱钩的状态，释放重物，从而使整个装置在浮球的带动下浮出海面，还用于将装置的定位信息发送出去，实现对装置的回收。

作为上述装置的一种改进，所述存储板包括模拟放大电路、模数转换器、主控电路、切换开关、多个sd卡、定时模块和usb数据读取接口；所述模拟放大电路与水听器相连，所述模拟放大电路与模数转换器相连，所述模数转换器与主控电路通过io口相连，所述主控电路与切换开关通过io口相连，切换开关与sd卡相连，所述定时模块与主控电路通过串口相连；所述usb数据读取接口与主控电路连接；

所述模拟放大电路，用于将水声信号进行滤波和放大，得到模拟水声信号；

所述模数转换器，用于将模拟水声信号转换成数字信号，传输给主控电路；

所述主控电路，用于接收定时模块的时间信息，用于通过对切换开关的控制，将时间信息和数字信号写入sd卡；还用于控制定时模块的开关；

所述切换开关，用于选择一个sd卡进行存储操作；

所述sd卡，用于接收时间信息和数字信号，以开始采集时刻的年月日时分秒作为数据文件的文件名，将数字信号存储在数据文件；

所述定时模块，用于为主控电路提供时间信息；

所述usb数据读取接口，用于读取sd卡存储的数据文件。

作为上述装置的一种改进，所述sd卡的数量为8块，容量为512g。

作为上述装置的一种改进，所述定时模块采用gps定时或北斗定时。

作为上述装置的一种改进，所述水声释放机构包括：换能器、水声板、电机、定位模块及数传模块；换能器与水声板相连，水声板分别和电机、定位模块相连，定位模块与数传模块相连；

所述换能器，用于接收到甲板机呼出的信号，转发至水声板，

所述水声板，用于识别换能器转发的信号，如果为释放信号，则向电机发出释放重物的控制信号，并向定位模块供电；如果为关闭释放信号，则停止向定位模块供电；

所述电机，用于接收释放重物的控制信号，控制脱钩的状态，使重物脱离脱钩；

所述定位模块，用于在装置返回水面时获取装置的位置信息；

所述数传模块，用于向上位机传输定位模块输出的装置的位置信息。

作为上述装置的一种改进，所述定位模块采用gps定位或北斗定位。

作为上述装置的一种改进，所述装置还包括用于控制装置开关的磁开关，设置在金属桶的内壁上。

作为上述装置的一种改进，所述装置还包括用于为装置供电的锂电池，设置在金属桶内。

本发明还提出了一种自沉浮式水声信号采集存储装置的投放方法，所述方法包括以下步骤：

用磁铁靠近磁开关，所述装置上电；

定时模块上电后开始对钟，若十分钟之内定时模块断电，则对钟成功，将当前时刻通过主控电路写入sd卡；

水听器开始采集水声信号，发送至所述存储板，多个sd卡以开始采集时刻的年月日时分秒作为数据文件的文件名，将数字信号存储在数据文件中；

将该装置投入海里进行长时间数据采集与存储。

本发明还提出了一种自沉浮式水声信号采集存储装置的回收方法，所述方法包括以下步骤：

所述换能器接收到甲板机呼出的释放信号，转发至水声板，

所述水声板向电机发出释放重物的控制信号，同时向定位模块供电；

电机控制脱钩将重物脱落，所述装置在浮球的带动下上浮；

所述装置上浮出水后，定位模块对装置进行定位，将装置的位置信息通过数传模块发送出去；

根据接收到的位置信息对该装置进行打捞回收；

所述换能器接收到甲板机呼出的关闭释放信号，转发至水声板；

所述水声板停止向定位模块供电；

通过所述usb数据读取接口导出多个sd卡上的数据文件。

相比于现有技术，本发明的优点和有益效果为：

1、本发明水声信号采集存储装置采用嵌入式技术，低功耗模数转换器和主控芯片使得整机功耗很低；

2、本发明水声信号采集存储装置采用高灵敏度的水听器和低噪声运放，使得整机信噪比很高；

3、本发明水声信号采集存储装置具有大容量存储、高采样率的优点，并支持长时间采集，有效的带宽更高；

4、本发明水声信号采集存储装置采用机械释放，使其工作环境范围更广，释放速度更快。

附图说明

图1为本发明的水声信号采集存储装置的整体结构框图；

图2为本发明的水声信号采集存储装置的采集及存储板的连接图；

图3为本发明的水声信号采集存储装置的水声释放机构的连接图；

图4为本发明的水声信号采集存储装置的投放及回收方法流程框图。

附图标识

1、浮球2、水听器3、金属桶

4、磁开关5、脱钩6、重物

11、模拟放大电路12、模数转换器13、主控电路

14、切换开关15、sd卡16、gps定时模块

17、usb数据读取接口

21、换能器22、水声板23、电机

24、gps定位模块25、数传模块

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种自沉浮式水声信号采集存储装置，所述装置包括：浮球1、水听器2、金属桶3、磁开关4、脱钩5和重物6；

浮球1，用于给装置增加浮力，在装置释放后，使其从水中浮起；

水听器2，用于将水中的声音信号转为模拟电信号；

在金属桶3设置锂电池、采集及存储板和水声释放机构；

锂电池设置在金属桶3内，用于为装置供电，在锂电池上面用铜柱固定采集及存储板和水声释放机构；

磁开关4处于设置在金属桶3内壁上，用于控制装置的开关；

脱钩5处于金属桶3底部，重物6通过脱钩5与装置相连。

如图1和图2所示，存储板包括模拟放大电路11、模数转换器12、主控电路13、两路切换开关14、多个sd卡15、gps定时模块16和usb数据读取接口17；其中：

模拟放大电路11，其用于将水声信号进行滤波和放大，得到较高幅度的模拟水声信号；

模数转换器12，其用于将模拟水声信号转换成数字信号，传输给主控电路；

主控电路13，其用于控制水声信号开始采集与停止采集，对采集到的数字信号进行读取与存储操作；还可以通过对两路切换开关14的控制，来实现对多块sd卡15进行读写操作；通过gps定时模块16获取当前时间，并且能够控制gps定时模块16与其它芯片的供电开启或切断；

切换开关14，其用于选择当前对哪块sd卡进行存储与读取操作；每个切换开关可以实现对四片sd卡的切换。

sd卡15，其用于存储数字信号，sd卡内存储的文件以开始采集时刻的年月日时分秒作为文件名，以区分不同采集时刻的文件；优选的，sd卡的数量为8块，容量为512g；

gps定时模块16，其用于为主控电路13提供准确的时间信息；也可以采用北斗定时。

usb数据读取接口17，通过水密插件引到金属桶3外；其用于读取sd卡15里存储的数据文件，做后续数据处理。

水听器2与模拟放大电路11相连，模拟放大电路11与模数转换器12相连，模数转换器12与主控电路13通过io口相连，主控电路13与切换开关14通过io口相连，切换开关14与sd卡15相连，gps定时模块16与主控电路13通过串口和pps信号相连。

如图3所示，水声释放机构包括：换能器21、水声板22、电机23、gps定位模块24以及数传模块25；

所述换能器21，用于接收到甲板机呼出的信号，转发至水声板22，

所述水声板22，用于识别换能器21转发的信号，如果为释放信号，则向电机23发出释放重物6的控制信号，并向定位模块供电；如果为关闭释放信号，则停止向定位模块供电；

所述电机23，用于接收释放重物6的控制信号，控制脱钩5的状态，使重物6脱离脱钩5；

所述定位模块，用于在装置返回水面时获取装置的位置信息；

所述数传模块25，用于向上位机传输定位模块输出的装置的位置信息。

换能器21与水声板22相连，gps定位模块24和电机23与水声板22相连，gps定位模块24与数传模块25相连。换能器21与水声板22相连，换能器21接收到甲板机呼出的释放信号后，传输给水声板22，水声板22来控制电机将脱钩上的重物6脱落。水声板22为gps定位模块24上电，gps定位模块24将装置的位置信息发送给数传模块25，数传模块25将位置信息发送出去。

水声信号采集记录装置采用模块化设计，可以对产品部分功能进行封装，在保持装置较高通用性的同时提供多样化的配置。水声释放部分和采集记录部分分成两个独立的功能单元，可以应用在不同的产品设计中，简便快捷。

实施例2

如图4所示，本发明的实施例2提供了一种水声信号采集存储装置的投放及回收方法，包括以下步骤：

第一步，用磁铁靠近磁开关4，红色电源指示灯亮起，此装置上电；

第二步，gps定时模块16上电，然后开始对钟，若十分钟之内gps定时模块16断电，说明gps对钟成功，将当前时刻写入sd卡15，开始采集水声信号，此时采集指示灯二十秒闪烁一次。

第三步，将此装置投入海里进行长时间数据采集与存储；

第四步，用甲板机呼出释放码，此装置上的释放灯亮起，gps定位模块24上电，脱钩5将重物6脱落，重物6脱离装置上浮；

第五步，此装置上浮出水后，gps定位模块24开始接收位置信号，数传模块25将位置信息发送出去；船上与之匹配的无线数传盒子会接收到该装置的当前位置信息；

第六步，对此装置进行打捞回收；

第七步，用甲板机呼出关闭释放码，释放灯熄灭，gps定位模块24断电；

第八步，用usb数据读取接口17依次导出sd卡15上的数据文件，进行后续数据处理。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。