海洋环境场远程检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋环境检测技术领域，特别涉及一种海洋环境场远程检测系统。
【背景技术】
[0002]广阔的海洋以其占地98%的水体成为全球生态圈的重要组成部分，海洋资源的储藏量不可估量，我国是世界上人口最多的沿海国家，海洋开发已经列入国家发展战略，对海洋资源的开发离不开科技支持，海洋开发与陆地上的开发不同，其特殊的环境对开发的影响很大，海洋资源开发很大程度上依赖于海洋环境的保障，我们必须对开发区域的海洋环境了如指掌，并且需要时刻获取海洋环境场的温度、盐度和密度等等参数，因此建立海洋环境场信息系统具有十分重要的意义。
[0003]现有技术中，通常采用的是能够测量海洋环境参数的单点测量方法，该方法缺陷在于:无法适用于大范围的环境参数，以及无法获取获取一定范围内海洋环境平均参数，因而单点测量法具有严重的局限性。
[0004]此外，海洋声层析技术是实现海洋环境参数检测的一种有效方法，其是指利用声学方法在大范围海域测量海洋动力特性的一种遥感技术，海洋层析测量时，在所测量的水域周围，布设若干个水声发射和接收换能器，一些换能器发射声信号，另一些接收声信号，并精确测量声波的传播时间，计算声波传播的速度，获取海水的温度、盐度、密度、流向和流速等参数，但是目前大部分海洋声层析技术还处于研究阶段，由于设备复杂度、平台搭建难度过高而无法投入实际使用。
[0005]有鉴于此，本发明人特别研制出一种能够利用较少的仪器实现大范围的海洋参数检测，能够远距离数据传输和远程控制的海洋环境场远程检测系统，本案由此产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种海洋环境场远程检测系统及其检测方法，能够利用较少的仪器实现大范围的海洋环境场的平均参数检测，并且实现数据的远距离传输和检测系统的远程控制。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
海洋环境场远程检测系统，包括:
远程控制系统，远程控制系统向环境检测系统发送控制信号，远程控制系统还采集和处理环境检测系统返回的数据包信号；
无线传输系统，用以远程控制系统与环境检测系统之间的无线信号传输；所述无线传输系统包括一个中心节点、多个路由节点和多个终端节点，中心节点与远程控制系统串口通信，中心节点与路由节点无线通信；
所述每个路由节点与多个终端节点构成无线传输基层群组，该多个终端节点之间皆处于声波信号的传输范围内，在无线传输基层群组中，多个终端节点的数据发送至对应的路由节点，然后按照预置的路由规则将所述数据上行至下一个路由节点，依次上传直至中心节点；
所述中心节点和路由节点均为433MHz无线透传模块，所述终端节点由433MHz无线透传模块和环境检测系统组成，终端节点的433MHz无线透传模块与环境检测系统之间串口通信；
所述环境检测系统包括:
数据处理系统，用以生成数字信号并将该数字信号发送至信号发射模块，接收信号采集模块返回的数字信号，还生成和存储声波信号的传输时间的数据包；
GPS同步模块，与数据处理系统连接，用以向数据处理系统发送时间信号和位置信号；信号发射模块，与数据处理系统连接，用以接收数据处理系统的数字信号，将该数字信号转换为模拟信号，又将该模拟信号转换为声波信号，并将发射该声波信号；
信号采集模块，与数据处理系统连接，用以接收声波信号，将该声波信号转换为模拟信号，又将该模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号发送至数据处理系统；
电源模块，电源模块为数据处理系统、GPS同步模块、信号发射模块和信号采集模块供电。
[0008]所述远程控制系统包括操作系统、WIFI模块和串口模块，操作系统分别与WIFI模块和串口模块连接，操作系统通过WIFI模块与无线传输系统联网，操作系统还通过串口模块与无线传输系统进行串口通信。
[0009]所述操作系统包括控制模块、信息收发模块、信息处理模块、信息存储模块和信息显示模块，信息收发模块、信息处理模块、信息存储模块与信息显示模块依次连接，信息收发模块与WIFI模块无线连接，信息收发模块通过串口模块与无线传输系统的中心节点连接，所述信息收发模块、信息存储模块和信息显示模块分别与控制模块连接。
[0010]所述电源模块为太阳能蓄电池。
[0011]所述信号发射模块包括依次连接的模/数转换模块、输出功率放大模块和换能器模块，信号采集模块包括依次连接的数/模转换模块、输入功率放大模块、滤波模块和水听器模块，所述数据处理系统为CorteX-M3内核处理系统，模/数转换模块和数/模转换模块分别与Cortex-M3内核处理系统连接。
[0012]海洋环境场远程检测方法，包括以下步骤:
S1:根据所检测海洋环境场的范围，在远程控制系统设置中心节点的位置、路由节点的数量和位置，及与每一路由节点关联的终端节点的数量和位置，每个路由节点与其关联的多个终端节点构成无线传输基层群组，该多个终端节点之间皆处于声波信号的传输范围内，在所要检测的海洋环境场部署至少一个无线传输基层群组；将无线传输基层群组中的所有的终端节点的环境监测系统进行排序并存储于远程控制系统；
52:远程控制系统发出一个控制信号，该控制信号对应于一无线传输基层群组，包括该无线传输基层群组的环境检测系统的声波信号发射顺序，该控制信号依次通过中心节点、路由节点和终端节点的433MHz无线透传模块传输至每个环境检测系统；
53:该无线传输基层群组中的各个环境检测系统根据控制信号中的发射顺序先后发射声波信号，当其中一个环境检测系统发射声波信号时，定义其为发射站；该无线传输基层群组中的其他的环境检测系统皆处于接收状态，定义其为接收站，当作为发射站的环境检测系统发射声波后，立即将声波信号的发射时间及其序号，以数据包的形式经由对应的路由节点依次上传到远程控制系统，而其他作为接收站的环境检测系统一旦接收到声波信号时，立即将声波信号的接收时间及其序号，以数据包的形式经由对应的路由节点依次上传到远程控制系统；
S4:远程控制系统根据数据包中的声波信号发射时间、接收时间、发射站序号和接收站序号得出两个终端节点之间的声波信号传播时间及传播速度，最终得到海水的参数包括温度、盐度、密度、流向和流速，对所有数据包进行处理后得出海洋环境场的平均参数。
[0013]采用上述方案后，本发明的有益效果为:将海洋声层析技术应用到海洋开发中，通过无线通信的方式，实时地获取海洋环境场的参数，而且部署较少的环境检测系统，就能实现大范围的海洋环境场的平均参数检测，还实现数据的远距离传输和检测系统的远程控制，整个系统运行高效、操作便捷，为海航开发提供了重要的数据参考，应用价值极高。
[0014]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构框图；
图2是本发明远程控制系统的结构框图；
图3是本发明无线传输系统结构示意图；
图4是本发明环境检测系统的结构框图；
图5是本发明一个无线传输基层群组的终端节点间声波信号传输示意图；