基于teds的水下机器人检测系统及其识别与校准方法
【专利说明】基于TEDS的水下机器人检测系统及其识别与校准方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种基于TEDS的水下机器人检测系统及其识别与校准方法，属于自动测试系统领域。
【背景技术】
[0003]水质检测是预防和治理水污染的重要技术保障，所以做好水质检测工作显得尤为重要。不过我国的水质检测存在技术和设备相对落后、自动化覆盖面不广、监测效率不高等问题，虽然国家不断加大人力物力投入对水质监测技术进行改造更新，但是与国际先进水平相比，在测量仪器的先进程度、传感器的测试精度、数据传输的实时性等方面仍存在较大差距。
[0004]目前，水质监测技术主要向网络化、智能化方向不断的发展。水质监控系统中传统使用的监测仪器，主要以两线制模拟变送器为主，存在信号不稳定、造价高昂、功能单一、与现场总线控制系统无法连接等问题。电子数据表格(TEDS )提供了实现传感器智能化的标准，但在TEDS实现上由于受到已有测控系统的限制以及实现TEDS的成本等方面的影响，TEDS实现有多种方法。目前主要有基于硬件的TEDS实现方法和基于纯软件的虚拟TEDS方法。基于硬件的TEDS实现方法中硬件由传感器生产厂商提供，对现有测控系统实现困难较大，同时维护成本较高。虚拟TEDS方法降低了成本，但是需人工导入数据，测控系统不能对传感器自动识别。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于TEDS的水下机器人检测系统及其识别与校准方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
基于TEDS的水下机器人检测系统，包括若干智能传感器、主控模块和水面控制平台；所述智能传感器包括传感器和控制传感器的控制器，所述控制器内存储有传感器的标识信息，所有智能传感器的控制器均通过数据总线与主控模块连接，所述主控模块通过通信模块与水面控制平台连接。
[0007]所述通信模块为无线通信模块。
[0008]所述水下机器人检测系统中的智能传感器包括温度传感器、PH值传感器、电导率传感器和溶解氧传感器。
[0009]水下机器人检测系统的识别与校准方法，包括现地式传感器识别和校准以及远程式传感器识别和校准；
所述现地式传感器识别和校准的过程为，
Al)创建传感器电子数据表格； 所述电子数据表格中包括各个传感器的标识信息和标定参数；
A2)在主控模块的存储器中创建嵌入式数据库；
A3)将传感器电子数据表格中的数据写入嵌入式数据库；
A4)水面控制平台根据监测需求发出采集指令；
A5)主控模块接收采集指令，并通过数据总线发送给各个控制器；
A6)控制器通过解析采集指令获得采集指令中包含的标识信息；
A7)与存储的标识信息进行比对，如果比对成功，则发出应答信息，启动传感器，进行数据采集；如果比对失败，则不启动传感器；
AS)传感器完成数据采集后，将对应的标识信息和采集数据一起发送给主控模块；
A9)主控模块进行分段解析，获得标识信息和采集数据；
AlO)主控模块根据标识信息获得对应传感器的标定参数，并根据标定参数获得校正方程;
All)主控模块根据校正方程对采集数据进行校准，并将校准后的数据发送给水面控制平台；
所述远程式传感器识别和校准的过程为，
BI)在水面控制平台中创建数据库，在水面控制平台中安装校准软件；
B2)将各个传感器的标识信息和标定参数存入数据库；
B3)水面控制平台根据监测需求发出采集指令；
B4)主控模块接收采集指令，并通过数据总线发送给各个控制器；
B5)控制器通过解析采集指令获得采集指令中包含的标识信息；
B6)与存储的标识信息进行比对，如果比对成功，则发出应答信息，启动传感器，进行数据采集；如果比对失败，则不启动传感器；
B7)传感器完成数据采集后，将对应的标识信息和采集数据一起发送至水面控制平台；
B8)校准软件解析出标识信息和采集数据，并将采集数据写入数据库；
B9)校准软件根据标识信息获得对应传感器的标定参数，并根据标定参数获得校正方程;
BlO )校准软件绘制采集数据曲线图，并根据校正方程进行校准。
[0010]水面控制平台发出采集指令之前，对嵌入式数据库中的各个传感器的标定参数进行更新。
[0011]在校正方程进行校准时，会采集多组数据进行计算，最后取平均值。
[0012]本发明所达到的有益效果:本发明实现了水下环境数据实时监测采集，实现了传感器智能控制和识别，实现了采集数据处理和对检测系统校准，实现了水下监测的低功耗、自动化和智能化。
【附图说明】
[0013]图1为本发明系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0015]如图1所示，基于TEDS的水下机器人检测系统，包括若干智能传感器、主控模块和水面控制平台。
[0016]智能传感器包括传感器和控制传感器的控制器，控制器内存储有传感器的标识信息，所有智能传感器的控制器均通过数据总线(这里可采用RS-485总线)与主控模块连接，主控模块通过通信模块与水面控制平台连接。
[0017]上述水下机器人检测系统中的智能传感器，包括温度传感器、PH值传感器、电导率传感器和溶解氧传感器；上述各智能传感器的控制器采用低功耗MSP430单片机，存储标识信息采用外部铁电存储器FM25L512。
[0018]上述主控模块以LPC1788微控制器为核心，同时扩展了 SDRAM和FLASH接口，外围电路包括100M以太网LAN91C111芯片及接口，USB2.0芯片CY7C68013芯片及接口，RS-232转RS-485电路和UART接口。
[0019]上述通信模块采用无线通信模块，以CC430F5137单片机为核心，通过SPI接口与主控模块数据通信，与水面控制平台进行RF通信。
[0020]上述水面控制平台包括现场仪器服务器端，以CC430F5137单片机实现RF通信收发数据。
[0021]上述水下机器人检测系统的识别与校准方法，包括现地式传感器识别和校准以及远程式传感器识别和校准。
[0022]现地式传感器识别和校准的过程