一种远海验潮数据采集设备的制作方法

本实用新型涉及一种数据采集设备，特别涉及一种远海验潮数据采集设备。

背景技术：

随着我国的经济生产和国防建设活动向远海逐渐延伸，远海潮汐观测成为海洋观测的重要内容之一。目前，潮汐测量的手段很多，主要包括水尺验潮、浮子式验潮仪、引压钟式验潮仪、声学式验潮仪、压力式验潮仪等设备，这些验潮设备主要应用于近岸。

随着我国北斗二代卫星导航系统的逐步完善和GNSS远程验潮原理的成熟，利用我国北斗二代卫星导航系统和GNSS远程验潮原理进行潮位的观测成为一种趋势。远海验潮系统是基于GNSS后处理差分测量技术的，该技术是由至少两台北斗二代系统和GPS系统的卫星信号接收机实现的，一台作为基准站，通常固定安装在陆地上，另一台作为观测站，通过浮标等载体布放在海面上，二者同时连续接收北斗二代卫星导航系统和GPS系统的卫星信号，根据相对定位原理得到观测站在WGS-84坐标系下的三维坐标(B，L，H)，然后对三维坐标中的高程数据进行处理即可以得到潮汐数据。这种差分测量技术可以能够有效的消除或减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差及电离层、对流层的折射误差等误差，从而使高程测量精度达到厘米级别。

数据采集设备作为观测站的核心设备具有重要的作用，如何对数据进行采集、处理与传输，实现对潮汐测量更高的测量精度，满足更高的实时性要求，以及如何坚固可靠的在海上长期运行，是目前需要解决的技术难题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种远海验潮数据采集设备，以达到测量精度高，实时性高，运行可靠的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种远海验潮数据采集设备，包括PC104总线底板、PC104嵌入式数据采集器、电源模块和显示屏，所述显示屏与PC104嵌入式数据采集器连接，所述PC104总线底板上安装有GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板；所述PC104总线底板包括电平转换单元、异步通信单元、数据缓冲电路、地址选择电路和中断号选择电路，所述GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板的串口分别与PC104总线底板的电平转换单元连接，所述电平转换单元和异步通信单元连接，所述数据缓冲电路、地址选择电路和中断号选择电路均与异步通信单元连接，且通过PC104总线连接PC104嵌入式数据采集器。

上述方案中，所述设备还包括设备外壳，所述设备外壳表面设有TNC标准的卫星信号接收端口、485标准的卫星通信接口和9-36V的直流电源接口。

上述方案中，所述电源模块通过PC104总线为各个单元供电，输入为宽电压。

上述方案中，所述PC104嵌入式数据采集器上集成有各种功能的低功耗嵌入式接口，如串行接口、SATA硬盘接口、键盘/鼠标接口、VGA接口、看门狗定时/计数器、USB接口和PC104总线扩展插槽。

上述方案中，所述GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板的串口均采用标准的RS232接口。

通过上述技术方案，本实用新型提供的远海验潮数据采集设备采用PC104总线协议，实现各个模块之间的数据传输。PC104总线底板上的GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板通过电平转换单元将数据传输至异步通信单元的接收寄存器中；PC104嵌入式数据采集器经PC104总线控制中断号选择电路和地址选择电路，实现对异步通信单元的地址选择和逻辑控制，经数据缓冲电路从异步通信单元读取指定串口号的数据。通过此种方法实现了将GNSS信号、姿态信号等数据进行处理与传输，最终可通过北斗通信系统将数据传输至岸边基站，该数据采集设备可实时采集数据，并处理与传输，数据可靠，测量潮汐精度高，可以有效地保证验潮系统稳定可靠的运行，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种远海验潮数据采集设备组成示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的PC104总线底板结构原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了一种远海验潮数据采集设备，如图1所示的结构，该数据采集设备运行可靠，可有效进行GNSS数据的采集与传输。

如图1所示的远海验潮数据采集设备，包括设备外壳、PC104总线底板、PC104嵌入式数据采集器、电源模块和显示屏，显示屏与PC104嵌入式数据采集器连接，PC104总线底板上安装有GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板；设备外壳表面设有TNC标准的卫星信号接收端口、485标准的卫星通信接口和9-36V的直流电源接口。

如图2所示，PC104总线底板包括电平转换单元、异步通信单元、数据缓冲电路、地址选择电路和中断号选择电路，GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板的串口分别与PC104总线底板的电平转换单元连接，GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板的串口均采用标准的RS232接口。

电平转换单元和异步通信单元连接，数据缓冲电路、地址选择电路和中断号选择电路均与异步通信单元连接，且通过PC104总线连接PC104嵌入式数据采集器。PC104总线底板上的GNSS信号接收OEM板、姿态测量OEM板和运行状态监控板通过电平转换单元将数据传输至异步通信单元的接收寄存器中；PC104嵌入式数据采集器经PC104总线控制中断号选择电路和地址选择电路，实现对异步通信单元的地址选择和逻辑控制，经数据缓冲电路从异步通信单元读取指定串口号的数据。

电源模块采用美国RTD公司生产的HPWR104PLUSHR供电模块，通过PC104总线为观测站的各个单元供电，其输入为宽电压，可适应海上太阳能电池供电系统。数据采集设备的各个单元的电源和数据通信尽量采用PC104总线，可以利用PC104堆栈结构的优势，减少模块之间的接口和连线。同时模块与模块之间采用机械固定安装，避免观测站在晃动厉害的工况下出现接触不良的现象，可以坚固可靠的在海上长期运行。

PC104嵌入式数据采集器采用研华公司的PCM3363，其在标准PC104尺寸上集成了计算机所必备的各种功能的低功耗嵌入式接口，例如串行接口(RS232，RS422/485)、SATA硬盘接口、键盘/鼠标接口、VGA接口、看门狗定时/计数器、USB接口和PC104总线扩展插槽等。PCM3363模块的CPU采用低功耗Intel Atom N455Single Core芯片，主频为1.66GHz，功耗7W到11W，其工作温度范围为-20～80℃。存储器采用固态硬盘，用以存储海量的观测数据。

通过以上方案研制了远海验潮数据采集设备样机，其主要的技术指标如表1。将样机安装于国内某大型浮标上，在离岸300km海域开展了约1年的海洋潮汐测量工作。

表1样机主要技术指标

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。