海上作业装备位置的信息采集系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种海上作业装备位置的信息采集系统，它包括数据采集单元、数据存储单元、数据综合处理单元和信息输出设备，数据采集单元、数据存储单元、数据综合处理单元和信息输出设备上均设有I/O接口，其中数据采集单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据综合处理单元相连接，数据综合处理单元与信息输出设备相连接，互相连接的各单元之间可进行数据上行和/或下行的传输，数据采集单元采集到的位置信息通过数据存储单元发送到数据综合处理单元进行运算处理后发送到信息输出设备上输出。这种信息采集系统定位精度高、累计误差小、监控稳定、不受天气等恶劣因素影响，并且较为经济。
【专利说明】海上作业装备位置的信息采集系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信息采集装备，更具体地说，涉及一种海上作业装备位置的信息米集系统。
【背景技术】
[0002]DP动力定位技术是为了满足上世纪70年代迅速增长的石油勘探工业而诞生的一项新技术。到本世纪初已有超过1000艘带动力定位功能的船舶，其中大部分使用在开采勘探油气储量的相关海工领域。然而目前，国内使用的动力定位系统基本被康士伯等跨国公司垄断，而自主开发的动力定位系统几乎没有，与国外的差距较大。随着人们对海洋的开发向深海进军，对船舶，一些小型的海上漂浮设备，以及石油钻井平台等动力定位系统的需求越来越多，要求也越来越高，这促使科技工作者进行新的技术研究和开发，以满足在民用领域和军事领域的需求。
[0003]目前大多采用电罗经仪或GPS罗经仪进行监控海上作业装备的实时位移情况，但是电罗经仪价格昂贵且累计误差大，GPS罗经仪同样昂贵，虽然克服了电罗经仪累计误差大的缺点，但是存在信号不稳定、更新率低，易受天气情况影响的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种定位精度高、可以实时监测海上作业装备的位移情况的海上作业装备位置的信息采集系统，这种采集系统的定位精度高、累计误差小、监控稳定、不受天气等恶劣因素影响，并且较为经济。
[0005]本发明的技术方案是一种海上作业装备位置的信息采集系统，它包括数据采集单元、数据存储单元、数据综合处理单元和信息输出设备，数据采集单元、数据存储单元、数据综合处理单元和信息输出设备上均设有I/o接口，其中数据采集单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据综合处理单元相连接，数据综合处理单元与信息输出设备相连接，互相连接的各单元之间可进行数据上行和/或下行的传输。
[0006]上述数据采集单元按照需要安装在海上作业装备的节点上，用于采集器所在位置六自由度的数据信息；数据存储单元将数据采集单元采集到的信息以变量的形式存储到数组中，并传送至数据综合处理单元；数据综合处理单元内置逻辑运算电路，将由数据存储单元的数据进行进一步处理，在逻辑电路内进行逻辑运算，得到各数据单元所在节点相对于标准坐标系的夹角和坐标数据，从而得出海上作业装备整体上相对于标准坐标系的角度和姿态数据；数据综合单元处理完毕的数据传送到信息显示设备上并且输出，
[0007]上述数据采集单元可以采用传感器，如力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、热敏传感器和磁阻传感器中的一种或多种组合。
[0008]数据存储单元的设计可以采用如下的优化结构，这种优化结构包括数据输入电路、串/并控制电路、写指针电路、逻辑控制电路、存储器阵列、标识控制逻辑电路、读指针电路、重启逻辑电路和数据输出电路，其中数据输入电路分别与存储器阵列、串/并控制电路和数据采集单元相连接；串/并控制电路分别与数据输入电路和数据输出电路相连接；写指针电路分别与标识逻辑电路和存储器阵列相连接；深度控制逻辑电路与数据输出电路相连接；标识控制逻辑电路分别与写指针电路和读指针电路相连接；读指针电路分别与标识控制逻辑电路相连接；数据输出电路分别与串/并控制电路和存储器阵列相连接。
[0009]数据综合处理单元可以采用内置逻辑运算电路的单片机，单片机的运算效率较高，兼容性好，可以适配多种接口并且进行运算。
[0010]信息输出单元包括信息转换电路、控制电路和输出终端，其中信息转换电路与数据综合处理单元相连接，控制电路分别与信息转换电路和输出终端相连接。
[0011 ] 所述输出终端为语音输出装置和/或显示器，而显示器上设有I/O借口、串行通讯接口、键盘接口、鼠标接口，其中串行通讯接口的优选方案为CK接口，键盘接口的优选方案为EK接口或USB接口，鼠标接口的优选方案为USB接口。
[0012]本发明的有益之处在于:由于数据信息是由传感器实时采集并发送到存储单元的，累计误差小，所以可以实现较高的定位精度；传感器和数据存单元之间采用有线数据传输，可以实现稳定、连续的监控，并且不受天气等恶劣因素影响；采用电子模块组合来实现发明目的，电子模块可以标准化大批量生产，成本很低，整套系统的成本相对于电罗经仪和GPS罗经仪而言要低很多。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图；
[0014]图2是本发明在海上作业装备上的安装示意图；
[0015]图3是数据存储单元的结构示意图；
[0016]图4是数据输出单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1至图4所示的海上作业装备位置的信息采集系统，它包括传感器组成的数据采集单元2、数据存储单元3、内置逻辑运算电路的单片机构成的数据综合处理单元4和由依次连接的信息转换电路、控制电路和显示器构成的信息输出设备5，数据采集单元2、数据存储单元3、数据综合处理单元4和信息输出设备5上均设有I/O接口，其中数据采集单元2通过数据线与数据存储单元3相连接，数据存储单元3通过数据线与数据综合处理单元4相连接，数据综合处理单元4通过数据线与信息输出设备5相连接，互相连接的各单元之间可通过数据线进行数据上行和/或下行的传输。
[0018]构成数据采集单元2的传感器，可以采用力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、热敏传感器和磁阻传感器中的一种或多种组合，在本具体实施例中采用了磁阻传感器，磁阻传感器内设控制电路，可以根据不同的波特率以及端口进行采集，并且每次数据采集均有0.1?0.5s的缓冲。
[0019]数据存储单元3的设计可以采用如图3所示的优化结构，这种优化结构包括数据输入电路、串/并控制电路、写指针电路、逻辑控制电路、存储器阵列、标识控制逻辑电路、读指针电路、重启逻辑电路和数据输出电路，其中数据输入电路分别与存储器阵列、串/并控制电路和数据采集单元相连接；串/并控制电路分别与数据输入电路和数据输出电路相连接；写指针电路分别与标识逻辑电路和存储器阵列相连接；深度控制逻辑电路与数据输出电路相连接；标识控制逻辑电路分别与写指针电路和读指针电路相连接；读指针电路分别与标识控制逻辑电路相连接；数据输出电路分别与串/并控制电路和存储器阵列相连接。
[0020]信息输出单元5中的显示器为彩色显示器，而显示器上设有I/O借口、串行通讯接口、键盘接口、鼠标接口，其中串行通讯接口的优选方案为CK接口，串行接口用于介入操作员的操纵设备，键盘接口的优选方案为EK接口或USB接口，鼠标接口的优选方案为USB接□。
[0021]传感器按照需要安装在海上作业装备I的节点上，用于采集其所在位置的六自由度数据信息；数据存储单元将数据采集单元采集到的信息以变量的形式存储到数组中，并传送至数据综合处理单元；数据综合处理单元内置逻辑运算电路，将由数据存储单元的数据进行进一步处理，在逻辑电路内进行逻辑运算，具体运算方式为，将原始数据经过用360°相减，再除以360°，最后乘以2 π，得到与标准坐标轴之间的夹角以及在标准坐标轴上的坐标，从而得出海上作业装备整体上相对于标准坐标系的角度和姿态数据；数据综合单元处理完毕的数据传送到信息显示设备的信息转换电路上，由信息转换电路将数据信息转化为可视化的数据信息上并且由显示器输出，即在显示器上显示出来。
[0022]显示器可以是纯数字的显示器，可以直接将数据结果以表单或者数据列、数据流的形式进行显示，也可以配备一个处理芯片，搭载Labview软件，对数据进行几何建模和可视化处理，将海上作业装备的位移和实时姿态以动态图的形式在显示器的面板中表示出来，在Labview程序中可以假如一些小程序，对如背景色、视角控制器、反光颜色、光源处理、模型尺寸大小等进行调整，从而可以很好地动态显示出海上作业装备位置偏移情况。当然，搭载软件进行可视化处理只是本发明的一种更直观的应用，不应用Labview软件，仅依靠硬件也可以实现数据输出，软件的使用只是增加了显示效果的直观性，软件本身并非本发明必不可少的技术特征。
[0023]除此以外，还可以采用声音设备做为输出终端，将海上作业设备的位置等信息以声音提示的方式进行输出，还可以将声音设备和显示器结合使用。
[0024]以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述信息采集系统包括， 数据采集单元，数据采集单元按照需要安装在海上作业装备的关键节点上，用于采集器所在位置的六自由度的数据信息； 数据存储单元，数据存储单元将数据采集单元采集到的信息以变量的形式存储到数组中，并传送至数据综合处理单元； 数据综合处理单元，数据综合处理单元内置逻辑运算电路，将由数据存储单元的数据进行进一步处理，在逻辑电路内进行逻辑运算，得到各数据单元所在节点相对于标准坐标系的夹角和坐标数据，从而得出海上作业装备整体上相对于标准坐标系的角度和姿态数据； 信息输出设备，数据综合单元处理完毕的数据传送到信息显示设备上并且输出， 所述数据采集单元、数据存储单元、数据综合处理单元和信息输出设备上均设有I/o接口，其中数据采集单元与数据存储单元相连接，数据存储单元与数据综合处理单元相连接，数据综合处理单元与信息输出设备相连接，互相连接的各单元之间可进行数据上行和/或下行的传输。
2.根据权利要求1所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述数据采集单元为传感器。
3.根据权利要求2所述的海 上作业装备的信息采集系统，其特征在于:所述传感器为力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、热敏传感器和磁阻传感器中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述数据存储单元包括数据输入电路、串/并控制电路、写指针电路、逻辑控制电路、存储器阵列、标识控制逻辑电路、读指针电路、重启逻辑电路和数据输出电路，其中数据输入电路分别与存储器阵列、串/并控制电路和数据采集单元相连接；串/并控制电路分别与数据输入电路和数据输出电路相连接；写指针电路分别与标识逻辑电路和存储器阵列相连接；深度控制逻辑电路与数据输出电路相连接；标识控制逻辑电路分别与写指针电路和读指针电路相连接；读指针电路分别与标识控制逻辑电路相连接；数据输出电路分别与串/并控制电路和存储器阵列相连接。
5.根据权利要求1所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述数据综合处理单元为内置逻辑运算电路的单片机。
6.根据权利要求1所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述信息输出单元包括信息转换电路、控制电路和输出终端，其中信息转换电路与数据综合处理单元相连接，控制电路分别与信息转换电路和输出终端相连接。
7.根据权利要求6所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述输出终端为语音输出装置和/或显示器。
8.根据权利要求7所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述显示器上设有I/O借口、串行通讯接口、键盘接口、鼠标接口。
9.根据权利要求8所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述串行通讯接口为CK接口。
10.根据权利要求8所述的海上作业装备位置的信息采集系统，其特征在于:所述键盘接口为EK接口或USB接口，所述鼠标接口为USB接口。
【文档编号】G06F17/40GK103886111SQ201410100707
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】李德堂, 刘羽, 赵陈, 王乐 申请人:浙江海洋学院